Генераторы и формирователи импульсов

На базе логических элементов цифровых устройств могут быть сконструированы разнообразные генераторы импульсов. Вот несколько конкретных примеров.

Генератор по схеме на рисунке 1 (используются элементы 2И-НЕ с открытым коллектором) вырабатывает импульсы в широком диапазоне частот - от единиц герц до нескольких килогерц. Зависимость частоты f (кГц) от емкости конденсатора С1 (пФ) выражается приближенной формулой f»3*105/C1. Скважность импульсного напряжения практически равна 2. При снижении напряжения источника питания на 0,5 В частота генерируемых импульсов уменьшается на 20%.

Рисунок 1

В генераторе по схеме на рисунке 2 длительность импульсов можно регулировать переменным резистором R2 (скважность изменяется от 1,5 до 3), а частоту - резистором R1. Например, в генераторе с С1==0,1 мкф при исключении резистора R2 только резистором R1 частоту генерируемых импульсов можно изменять от 8 до 125 кГц. Для получения другого диапазона частот необходимо изменить емкость конденсатора С1.

Рисунок 2

Широкое изменение частоты генерируемых импульсов (около 50 тысяч раз) обеспечивает устройство, собранное по схеме на рисунке 3. Минимальная частота импульсов здесь около 25 Гц. Длительность импульсов регулируют резистором R1. Частоту следования можно определить по формуле:
f=1/(2R1C1)
f - частота Гц, R1 - сопротивление Ом, С1 - ёмкость фарад.

Рисунок 3

При реализации цифровых устройств различного назначения часто необходимо сформировать короткие импульсы по фронтам входного сигнала. В частности, такие импульсы используют для сброса счетчиков в качестве импульсов синхронизации при записи информации в регистры и т. д. На рисунке 4 изображены схема и временные диаграммы формирователя коротких отрицательных импульсов по положительному перепаду напряжения на его входе. При изменении напряжения Uвх от низкого уровня до высокого этот перепад без задержки поступает на вход 13 элемента DD1.4. В то же время на входе 12 элемента DD1.4 напряжение высокого уровня сохраняется, в течение времени распространения сигнала через элементы DD1.1-DD1.3 (около 75 нc). В результате в течение этого времени на выходе устройства сохраняется напряжение низкого уровня. Затем на входе 12 устанавливается напряжение низкого уровня, а на выходе устройства - высокого. Таким образом, формируется короткий отрицательный импульс, фронт которого совпадает с фронтом входного напряжения. Чтобы такое устройство использовать для формирования отрицательного импульса по срезу входного сигнала, его надо дополнить еще одним инвертором рисунок 4.

Рисунок 4

На рисунке 5 изображены схема и временная диаграмма работы формирователя импульсов по фронту и срезу входного сигнала. Длительность каждого сформированного импульса равна
tи1=tи2=nt1,0зд.р.+(n+1)t0,1зд.р.
Здесь n - четное число элементов, участвующих в задержке сигналов. Принцип работы этого формирователя аналогичен принципу работы описанных ранее формирователей коротких импульсов.

Широкое распространение получил формирователь коротких импульсов, схема и временная диаграмма работы которого изображены на рисунке 6. При напряжении низкого уровня на входе устройства конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R2. При этом напряжение на выходе устройства имеет низкий уровень. При появлении на входе формирователя напряжения высокого уровня конденсатор С1 начинает разряжаться через резистор R2. До тех пор, пока напряжение на конденсаторе не уменьшится до низкого уровня, на обоих входах элемента DD1.2, а следовательно, и на выходе формирователя присутствуют напряжения высоких уровней. Как только напряжение на конденсоре станет меньше 0,4 В, уровень на выходе формирователя изменяется рисунок 6,б. Длительность импульса пропорциональна постоянной времени разрядки конденсатора и равна tи=3R2*С1.

Рисунок 5

Рисунок 6

Формирователи импульсов имеются и в составе микросхем серии К155. Так, микросхема К155АГ1 представляет собой одновибратор с тремя входами, прямым и инверсным, выходами и выводами для подключения внешних времязадающих цепей рисунок 7. Одновибратор может запускаться как положительным, так и отрицательным перепадами входных сигналов при определенном напряжении, не зависящем от длительности входных импульсов. Переключается одновибратор отрицательным перепадом входного сигнала, поданного на один из входов А, в то время как на вход В подано напряжение высокого уровня, или положительным перепадом, поданным, на вход В, если на одном из входов А или А1 присутствует напряжение низкого уровня.

Рисунок 7

Рисунок 8

При максимальном сопротивлении резистора Rвн=40 кОм длительность выходного импульса не должна превышать 0,9Т, где Т - период следования входных импульсов. Длительность выходного импульса зависит от сопротивления Rвн=(0-40) кОм и С=(0-1000) мкф и определяется формулой:
tи=RС1n2. Здесь R=2к+Rвн, 2к - сопротивление внутреннего резистора.

В состав серии К155 входит также микросхема К155АГЗ. В одном корпусе в ней содержатся два одновибратора. Варианты подключения внешних времязадающих элементов и временная диаграмма работы одновибратора изображены на рисунке 8. Одновибратор также запускается либо отрицательным (перепадом входного сигнала на входе А при высоком уровне на входах B и R, либо положительны перепадом положительным перепадом напряжения на входе В при низком уровне на входе А и высоком уровне на входе R. Длительность импульса tи1 определяется постоянной времени времязадающей цепи, но может быть уменьшена за счёт подачи на вход R напряжения низкого уровня при tи2

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Генератор