КАТУШКА С МАГНИТОПРОВОДОМ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 35 страница
Рис. 10.102
По схемотехнической реализации различают серии элементов ДТЛ [диодно-транзисторная логика (рис. 10.103, а)], ТТЛ [транзисторно-транзисторная логика на биполярных транзисторах (рис. 10.103, 6)1 МДПТЛ [то же, на МДП-транзисторах (рис. 10.103, в)], КМДПТЛ [то же, на взаимодополняющих[11] или комплементарных
И-НЕ |
И-НЕ |
Рис. 10.103 |
Та б л и ца 10.4 Ранг параметров логических элементов
|
МДП-транзисторах (рис. 10.103, г)], ТТЛШ (то же, с транзисторами Шоттки), ЭЛС [эмиттерно-связанная логика (рис. 10.103, д)] и И2Л (инжекционная логика).
Рабочие свойства логических элементов определяет ряд параметров: быстродействие — время задержки между сменой состояний входного и выходного сигналов (см. рис. 10.98, в);
нагрузочная способность или коэффициент разветвления — число входов, которые можно подключить к одному выходу;
помехоустойчивость — максимально допустимый уровень напряжения помехи, не вызывающий ложного переключения;
степень генерирования помех — интенсивность колебаний тока при переключении элементов;
мощность рассеяния — мощность потерь энергии в элементах. В табл. 10.4 приведено ранжирование параметров логических элементов: ранг 1 соответствует наилучшему, ранг 10 — наихудшему значению параметра. Элементы ТТЛ имеют время задержки 10 — 30 не, коэффициент разветвления по входу 2 — 8.
|
|
10.23. Импульсные устройства с временно устойчивыми
состояниями
Импульсные устройства с временно устойчивыми состояниями являются источниками импульсов напряжения, значение и длительность которых, а также частота повторения могут регулироваться в широких пределах.
Мультивибратор. Мультивибратором называется устройство с двумя временно устойчивыми состояниями, представляющее собой генератор импульсов напряжения прямоугольной формы. Обычно
он служит для запуска в работу других импульсных устройств при их совместной синхронной работе.
Наиболее распространены мультивибраторы на основе ОУ. Различают симметричные и несимметричные мультивибраторы. У первых длительности прямоугольных импульсов и интервалы времени между ними равны, у вторых — различны.
Схема замещения симметричного мультивибратора приведена на рис. 10.104, а, в которой ОУ является компаратором (см. рис. 10.96 и 10.97). Рассмотрим один период работы мультивибратора. По второму закону Кирхгофа для контура цепи, отмеченного на рисунке штриховой линией, составим уравнение
|
|
ипх - ис + щ = 0, (10.54)
где щ = R\UmAX/(R1+ R2)и ис— напряжения положительной и отрицательной последовательной обратной связи по напряжению (см. рис. 10.77, а).
Пусть в момент времениt = 0 напряжение на входе ОУ ивх(0) > 0 (рис. 10.105, г). Тогда по амплитудной характеристике ОУ (см. рис. 10.76, б, ломаная линия 1) напряжение на его выходе
Ивых(О) = -Е,
а напряжения
^(0) - -ЯгЩВ, + R2) = -Ulm№
и по (10.54)
Ис(0) > Щ(0) =- {/imax,
где Е— напряжение источника питания ОУ (рис. 10.105, а —в).
Такое состояние цепи мультивибратора, которому соответствует схема замещения на рис. 10.104, б (ключSв положении У), неустойчиво. Действительно, напряжения на выходе мультивибратора и на конденсаторе различны: мс(0) > ииых(0). Поэтому конденсатор будет разряжаться через резисторRцепи отрицательной обратной свя-
I | ||||
tl t2 | <3 | t |
Uci E ^lmax 0 ~ ^lmax -E |
|
Uu
ifj i2iz«3 L
2^1max 0 —2f/lmax |
^>2 t3 T |
I ~ Uimax
|
Рис. 10.105
зи и цепь, подключенную к выходу ОУ, а напряжение на нем — изменяться по экспоненциальному закону (см. рис. 5.4), стремясь к значению ЭДС ( —Е — ивых). В момент времениtbопределяемый условием ивх(^_) = 0, т.е. uc(ti-) = —UlmBX, напряжение на входе ОУ изменит свое положительное значение на отрицательное. В результате этого произойдет переключение ОУ по его амплитудной характеристике и скачком изменятся напряжения:
|
|
= Е\ = RiE/(Ri + Я2) - и1пи
= u>c(t1+) - 1+) = -2 и1твх,
где учтено, что напряжение на конденсаторе по закону коммутации (5.2) скачком не изменяется:uc(ti_) = uc(tl+).Одновременно разрядка конденсатора сменится его зарядкой [см. (5.22)] по схеме замещения на рис. 10.104, б (ключSв положении 2)
uc(t)= - t/w + (Е + C/lmax)( 1 - е-<* - (Ю.55а)
процесс закончится в момент времени tbопределяемый условием = т-е- по (Ю.54)
uc(t2-) = Ulmax. (10.556)
В этот момент времени вновь скачком изменятся напряжения
^вых(^2+) — — —Ulmax;
^вх(*2+) = Uc{t2+) - Щ^) = 2 [/1тах,
а зарядка конденсатора сменится его разрядкой по схеме замещения на рис. 10.104, б (ключSв положении 1)
uc{t)=Ulmax- (Е + t/lmJ(l -
процесс закончится в момент времениt3,определяемый условием ^вх(^з-) = 0, т.е.uc(t3_) = - Ulmax.
Далее процессы в цепи мультивибратора будут периодически повторяться.
Длительность положительных импульсов напряжения определяется формулами (10.55а), (10.556):
|
|
t2- tx= RCln(l + 2Д1/Д2),
R l i |
а б |
а частота работы симметричного мультивибратора с учетом соотношенияt3— t2= t2— tiравна
J2(t2 -tx) 2RCln(l + 2Rl/R2)'
В несимметричном мультивибраторе интервалы времени зарядкиt2— txи разрядкиt3— t2конденсатора различны. Это достигается включением в цепь отрицательной обратной связи параллельно двух различных резисторов: один для зарядки, а другой для разрядки конденсатора. Для этого последовательно с каждым из этих резисторов включается диод, прямое направление которого соответствует току зарядки или току разрядки.
Одновибратор. Одновибратором называется устройство с одним устойчивым и одним временно устойчивым состоянием, предназначенное для формирования однократного прямоугольного импульса напряжения требуемой длительности при воздействии на входе импульса напряжения от внешнего источника.
Одновибраторы применяются для стандартизации импульсов напряжения по длительности, управления работой электромагнитных реле, задержки импульсов напряжения и деления частоты их повторения.
Схема одновибратора на основе ОУ (рис. 10.106) отличается от схемы мультивибратора (см. рис. 10.104) тем, что параллельно конденсатору в цепи отрицательной обратной связи включен диод, который в дальнейшем будем считать идеальным.
Работу одновибратора иллюстрирует совмещенная временная диаграмма на рис. 10.107, а —д.
По второму закону Кирхгофа для контура, отмеченного на рис.
10.106, а штриховой линией, в любой момент времени справедливо соотношение (10.54).
Устойчивому состоянию одновибратора соответствует схема замещения на рис. 10.106, б (ключSв положении У), а напряжения на его элементах постоянны и равны
^вых = —Щ Щ = ~RlE/(Rl+ R2) =-I/imax'»
(рис. 10.107, а, б ид), так как диод включен в прямом направлении и напряжение на конденсаторе ис — 0.
Если в момент времени txна вход одновибратора подать достаточно большой по амплитуде импульс напряжения положительной полярности от источника сигналов, то под действием ЭДС ес (рис.
10.107, в) напряжение на входе ОУ может стать отрицательным. В результате произойдет переключение ОУ аналогично описанному выше для мультивибратора и скачком изменятся напряжения
Ц.ых(*1+) = Е; = RiE/(R1+ R2) = С/1шах;
^вх(*1+) = - = -tfimax < 0» так как напряжение на конденсаторе скачком не изменяется [см. (5.2)]. Это состояние одновибратора, которому соответствует схема замещения на рис. 10.106, б (ключSв положении 2), временно ус- |
тойчивое. Действительно, после переключения ОУ начинается зарядка конденсатора через резисторRцепи отрицательной обратной связи [см. (5.22)]
ис= Е{ 1 - (10.56а)
до момента времениt2,определяемого условиемuliX(tг_) = 0, т.е.
= и1пшх =RrE/iR, + R2). (10.566)
В этот момент времени произойдет переключение ОУ и скачком изменятся напряжения:
— ~E'j — —Ui max;
unx(h+)—uc(t2+) ~~ul(h+) — 2 Climax-
Одновременно процесс зарядки конденсатора сменится процессом его разрядки в схеме замещения цепи на рис. 10.106, б (ключ 5 в положении 1) до момента времениt3,определяемого условием з) = 0.
В дальнейшем напряжения на всех элементах одновибратора постоянные и соответствуют его устойчивому состоянию.
Длительность положительного прямоугольного импульса напряжения на выходе одновибратора определяется уравнениями (10.56):
t2- tx = RC\n(l + Ry/R2).
Генератор линейно изменяющегося напряжения. Генераторы линейно изменяющегося напряжения входят в состав компараторов, устройств управления перемещением электронного луча по экрану осциллографа и т.д.
Простейший генератор линейно изменяющегося напряжения (рис. 10.108) содержит несимметричный мультивибратор, напряжение которого (рис. 10.109, а) используется для управления работой транзистора в ключевом режиме. В интервалах времени А £шр тран-
- | — | |||
t | ||||
1 1 |
|
ff |
ф£«
Мульти- вибратор
зистор закрыт и происходит зарядка конденсатора емкостью С через резистивное сопротивлениеRKс большой постоянной времени t3ар = RKCот источника с ЭДС Ек (контур 1), в интервалах времени Atpa3транзистор открыт и происходит разрядка этого конденсатора с малой постоянной времени траз « 0 (контур 2).
При соблюдении условияAt3ap<С тзар напряжение на конденсаторе при его зарядке [см. (5.22)] изменяется практически по линейному закону (рис. 10.109, б).
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 491; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!