ГЕНЕРАТОРЫ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ (ГТИ) на логических элементах
8.1 ГТИ на двух инверторах
Существует много различных схем ГТИ (мультивибраторов) на логических элементах (ЛЭ) [6, 12], простейшей из которых является схема на двух элементах И-НЕ (инверторах) (рисунок 8.1).
Рисунок 8.1
Для стабилизации работы в схеме использована местная (охватывающая только одну ИМС) отрицательная обратная связь (ООС) через резистор R.
Необходимая для самовозбуждения генератора положительная обратная связь (ПОС) реализована через конденсатор С.
В процессе работы схемы перезаряд конденсатора С через резистор R (рисунок 8.2).
Рисунок 8.2
На временном интервале Т1 на входе элемента DD1 напряжение U11 > Uпор ≈ 1,3...1,5 В, где Uпор – пороговое напряжение логического элемента (рисунок 6.1). Поэтому на выходе DD1 поддерживается низкий уровень напряжения U 021, а на выходе DD2 - высокий уровень U 022. Ток перезаряда конденсатора течет от источника питания по цепи: (“+Епит”; R1вых2; С; R; R0вых1; “земля”) и экспоненциально уменьшается с постоянной времени
.(8.1)
При этом напряжение на входе DD1 также экспоненциально падает от начального напряжения 
, асимптотически стремясь к уровню 
. В момент, когда напряжение на входе DD1 достигает уровня порога Uпор, инвертор DD1 переходит в усилительный режим (наклонный участок передаточной характеристики логического элемента (рисунок 6.1)). Напряжение U21 возрастает и инвертор DD2 также переходит в усилительный режим. В схеме начинает выполняться условие возникновения скачков: баланс амплитуд и баланс фаз (ПОС), что способствует быстрому (лавинообразному) переключению мультивибратора в другое квазиустойчивое состояние равновесия (U21 = 1, U22 = 0).
|
|
|
На выходе возникает отрицательный скачок напряжения, который через конденсатор С прикладывается ко входу U11, вызывая там тоже скачок напряжения. Т.к. 
, то на входе появляется небольшое отрицательное напряжение 
.
На временном интервале Т2 напряжение на входе DD1 U11 < Uпор, поэтому на выходе DD1 - высокий уровень 
, а на выходе элемента DD2 - низкий 
. Конденсатор С вновь перезаряжается. Ток перезаряда С протекает в противоположном направлении по цепи: (“+Епит”; 
; R; С; 
; “земля”).
По мере перезаряда ток через резистор R уменьшается экспоненциально с постоянной времени
,(8.2)
а напряжение на входе DD1 экспоненциально возрастает от уровня , асимптотически стремясь к уровню 
.
В момент совпадения U11 и Uпор схема вновь переключается. На выходе U22 появляется положительный скачок напряжения, который через конденсатор С прикладывается ко входу U11, вызывая там также скачок напряжения. Далее описанные процессы повторяются.
Период генерируемых импульсов определяется зависимостью [12]
|
|
|
(8.3)
при условии, что величина резистора R лежит в диапазоне:
240 Ом < R < 470 Ом.(8.4)
К достоинствам рассмотренного МВ относятся: простота схемы и стабильность частоты генерации. При изменении напряжения питания ИМС ТТЛ-типа в диапазоне (4,5...5,5) В частота изменяется только на 2%. Главный недостаток - искажение вершины выходных импульсов, т.к. выход связан с конденсатором, который постоянно перезаряжается.
Для устранения этого недостатка в схему вводят еще один элемент И-НЕ (инвертор).
8.2 ГТИ на 3-х инверторах.
В схеме такого генератора (рисунок 8.3) резистор R отключен от выхода DD1 и подключен к выходу элемента DD3.
Рисунок 8.3
Перезаряд конденсатора С происходит через резистор R и выходные цепи DD2 и DD3. Поскольку элемент DD1 не нагружен емкостью, импульсы на его выходе обладают хорошей прямоугольностью. Принцип работы схемы аналогичен предыдущей. Временная диаграмма работы показана на рисунке 8.4
Величина резистора R выбирается из условия [12]
240 Ом < R < 1,5 кОм.(8.5)
Рисунок 8.4
Период генерируемых импульсов
(8.6)
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 1012; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!