ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Импульсные генераторы на цифровых микросхемах.

Мультивибраторы на логических элементах.

Такие схемы мультивибраторов широко используют в качестве задающих автогенераторов в различных цифровых устройствах. Простейшая схема симметричного мультивибратора на базовых логических элементах И-НЕ, взаимно охваченных положительными ОС с помощью двух времязадающих цепочек R1C1 и R2C2 показана на рис.7.33. Положим, что на интервале времени 0…t1 мультивибратор находится в состоянии, когда элемент DD1 закрыт, и на его выходе логическая «1», а элемент DD2 открыт, и на его выходе логический «0». Конденсатор C2 будет заряжаться выходным током элемента DD1, протекающим через резистор R2 (диод VD2 закрыт). Напряжение на входе DD2, выделяемое на резисторе R2, уменьшается по экспоненте c постоянной времени 1 = R2C2. В момент времени t = t1 это напряжение достигает порогового значения переключения и элемент DD2 переходит из состояния «0» в состояние «1», изменяя свое выходное напряжение. Скачок этого напряжения Uвых2 через конденсатор С1 подается на вход элемента DD1, переводя его в состояние «0». Так как напряжение на выходе элемента DD1 при этом уменьшилось до нуля, то конденсатор С2 быстро разрядится через открытый диод до нулевого напряжения. Одновременно, начиная с момента времени t = t1, происходит заряд конденсатора С1 и напряжение на входе логического элемента DD1 уменьшается. Когда в момент времени t = t2 напряжение на входе DD1 спадёт до уровня переключения, мультивибратор опять скачкообразно изменит свое состояние. Далее процессы в схеме мультивибратора начнут периодически повторяться. Длительность импульсов на выходах 1 и 2 при R1=R2=R, C1=С2=С будет (симметричный мультивибратор):

и=RC ln (U1/Uпр) (),

где U1 – значение напряжения на выходе DD1,2 соответствующее логической единицы, Uпр - пороговое значение напряжения переключения. Схемотехнически современные мультивибраторы выполняются в виде отдельных интегральных микросхем.

Импульсные генераторы на цифровых микросхемах.

Рис.7.33.

Одновибратор.

Наиболее просто одновибратор можно реализовать на базовых логических элементах 2И-НЕ (рис.7.34). Для этого в рассмотренную выше схему мультивибратора вводят цепь запуска, выполненную на логическом элементе DD1. В исходном состоянии логический элемент DD3 закрыт, и напряжение на выходе одновибратора равно уровню логической «1» Логический элемент DD1 цепи запуска одновибратора в исходном состоянии закрыт, и на его выходе присутствует логическая «1». Уровни логических «1» с выходов закрытых элементов DD1 и DD3 поступают на входы элемента DD2, поддерживая его в открытом состоянии. На выходе открытого элемента DD2 имеет место логический «0», и поэтому конденсатор С разряжен через этот элемент и открытый диод VD до нулевого потенциала. При поступлении в момент времени t = t1 на вход одновибратора положительного импульса запуска элемент DD1 открывается, а элемент DD2 переходит в закрытое состояние. На выходе закрытого элемента DD2 возникает положительный скачок напряжения, который через конденсатор С передается на объединенный вход логического элемента DD3. Этот элемент открывается, и на его выходе устанавливается логический «0». После переключения конденсатор С начинает заряжаться, и напряжение на входе элемента DD3 снижается. В момент времени t = t2, когда напряжение становиться равным пороговому, одновибратор переключается и вновь переходит в устойчивое состояние. Одновибратор 

Рис.7.34.

Длительность импульса и = t2–t1 на выходе одновибратора зависит от постоянной времени цепи RC и также определяется выражением (6.12). Отметим, что в данной схеме выходной импульс имеет низкий потенциал (т. е. уровень логического «0») и для получения высокого потенциала (логической «1») необходимо на выходе мультивибратора включить инвертор.

Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах