мне- 20 лет!

г. Барнаул
  natasha.webuspex.ru






Рейтинг@Mail.ru
 

21 ноября 2010 г.
Эту статью я посвящаю своему юбилейному Дню Рождения.

Удлиняем и укорачиваем входные импульсы.

В цифровой схемотехнике возникает необходимость по формированию импульсов с заданными параметрами. Часто такие задачи связаны с увеличением или уменьшением длительности входного импульса. Для этого применяются различные схемотехнические решения. О некоторых из них я расскажу в этой статье.

1. Схема с одним устойчивым состоянием (одновибратор).

принципиальная схема одновибратора
Рис.1 Одновибратор
Данная схема применяется для удлинения (расширения) входных импульсов. Т.е. она может выступать в роли обнаружителя (детектора) коротких импульсов как триггер. Только триггер необходимо сбрасывать в исходное состояние, а эта возвращается сама, за что и получила своё название - одновибратор. Замечу, что при соответствующем подборе параметров времязадающей цепи R1C1, эту схему можно использовать и для укорачивания импульсов, но об этом речь пойдет ниже.


Чтобы понять работу схемы нам придется обратиться к временной диаграмме.

временная диаграмма одновибратора
Рис.2 Временная диаграмма
В исходном состоянии вход микросхемы DD1.2 через резистор R1 подключен к нулевому потенциалу, поэтому на её выходе уровень логической "1", который одновременно подается на один их входов первой микросхемы. На выходе DD1.1 при этом уровень логического "0".

При поступлении отрицательного перепада напряжения Uвх на DD1.1 элемент переключается в "1" и конденсатор C1 начинает заряжаться. На резисторе R1 за счет перезарядки C1 формируется спадающее экспоненциальное напряжение, которое в начальное время имеет уровень логической "1". Вследствие этого элемент DD1.2 переключится в "0", который одновременно поступает и на вход DD1.1, поддерживая его выход в состоянии "1" даже тогда, когда входной импульс закончился.

Когда напряжение на резисторе по мере зарядки конденсатора снизится до порога переключения элемента DD1.2 (диаграмма 2), он перейдет в единицу, т.е. вернется в исходное состояние.

Таким образом, на выходе схемы сформировался отрицательный (нулевой) выходной импульс, длительность которого задаётся постоянной времени цепи τ = R1*C1. За время паузы между входными импульсами необходимо, чтобы конденсатор успел перезарядиться.

Устала! Рекламная пауза.

Книга "Пошаговое руководство по созданию инфопродукта"


2. Переходим к укорачиванию импульсов.

2.1 Чтобы укоротить импульс, можно применить операцию дифференцирования.

укоротитель импульсов
Схема укорачивания
импульсов

временная диаграмма укоротителя импульсов
Мы помним, что производная от константы (в нашем случае постоянное напряжение) равна нулю. Поэтому на выходе дифцепи будут присутствовать только динамические перепады от входного сигнала, а постоянная составляющая отсутствует. (Смотри диаграммы 1 и 2).

Резистор R1 выбираем исходя из нагрузочной способности предыдущего каскада (не перегружать входной каскад), а постоянная времени τ = R1*C1 должна быть меньше длительности входного импульса.

Подадим теперь продифференцированные импульсы на вход логического элемента и получим на его выходе укороченный прямоугольный сигнал от положительного (первого) импульса (диаграмма 3). Второй импульс (отрицательный) на выход не пройдет, т.к. он находится за пределами рабочего диапазона микросхемы и просто обрежется. Если необходимо, то полученный импульс можно инвертировать и получить выходной положительный импульс.
Обратите внимание, что данная схема представляет собой вторую половину от предыдущей схемы.

2.2 Это были скорее теоретические соображения, теперь рассмотрим более солидную схему укорачивания импульсов.

реальная схема укоротителя импульсовДополним только что рассмотренную схему ещё одним логическим элементом- инвертором DD1.1, а дифференцирующую цепь заменим на интегрирующую. Таким образом мы получили реальную схему для укорачивания импульсов. Рассмотрим логику её работы по диаграмме. Сначала посмотрим, как будет себя вести наша схема при отсутствии интегратора R1C1, т.е. замкнем его накоротко.

временная диаграмма Из диаграммы видно (синий и зеленый цвет), что в любой момент времени на одном из входов DD1.2 будет присутствовать логический 0, т.к. эти сигналы инверсные по отношению друг к другу. Поэтому на выходе DD1.2 постоянно уровень 1.

Теперь включаем RC цепь и сигнал 2 приобретает форму красного импульса, затягивается фронт и медленно спадает срез импульса (2). Во время фронта напряжение на выходе DD1.2 останется по - прежнему в 1, т.к. на её втором входе (1) в это время присутствует логический 0. Но в момент спада микросхема перейдет в состояние 0, т.к. некоторое время на её обоих входах присутствуют 1. Когда напряжение на конденсаторе снизится до 0 порогового напряжения, элемент DD1.2 снова вернется в единичное состояние, сформировав на выходе укороченный по отношению ко входному нулевой импульс.

Тяжело писать эти тексты, даже рекламу лень вставить.

P.S. Работа схем была проверена на электронном эмуляторе МВТУ.



3. Собираем генераторы на микросхеме 1533(155)АГ3.

3.1 Одновибратор на АГ3 одновибратор 1533АГ3
Для этого нам понадобится одна половина микросхемы, т.к. она сдвоенная, т.е. содержит два одновибратора в одном корпусе. Для работы микросхемы к ней необходимо подключить внешние навесные времязадающие элементы R1C1. Как это сделать - показано на схеме. Сформированные по длительности импульсы снимаются с 13 вывода, на 4 выводе - инверсные импульсы. Запускающий спадающий сигнал в данном включении подается на 1 вывод. Длительность выходного импульса определяются постоянной времени RC цепи. Следует обратить внимание, что данная схема работает только от внешних запускающих импульсов, самостоятельно она ни на что не способна.



3.2 Мультивибратор на АГ3

мультивибратор 1533АГ3Добавим к предыдущей схеме одновибратора ещё один одновибратор DD1.2 на второй половине микросхемы.
Сигнал с выхода 1 микросхемы подадим на вход 2, а выход 2 соединим со входом первой. Таким образом, мы замкнули два одновибратора в кольцо, создав положительную обратную связь. Микросхема переходит в режим самовозбуждения. При условии равенства параметров RC цепей она генерирует симметричные прямоугольные импульсы - меандр. Если параметры этих цепей различны, то длительности полупериодов колебаний будут не одинаковы, генератор станет несимметричным.
Работоспособность данных схем проверена на лабораторных работах по цифровой схемотехнике.

Можете почитать ещё книжку Шило В.Л. "Популярные цифровые микросхемы", только помните, что там полно ошибок.


Провела эксперименты и доступно изложила их результаты Наталья Суворова


Музыкальная пауза. Битлз и Тухманов с "Восточной песней"


Girl - восточная девушка?


"Beatles for sale"
Сделано в Великобритании, продано по всему миру.
Объект подражания для многих музыкантов. Не избежал этой славы и Тухманов с "Восточной песней".
Girl - восточная девушка

Другие формирователи импульсов. Продолжение.
Цифровая книга "Вдохновляющие идеи"
Бесплатный набор графики для инфобизнеса (новинка!)

Ваше мнение нужно, Ваше мнение важно

Укоротить и удлинить импульсы. Одновибратор 1533АГ3. Внутреннее сопротивление. Временная диаграмма.