фывапывфпм. Цифровые интегральные микросхемы общие сведения
 Скачать 0.93 Mb.
|
ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА МИКРОСХЕМАХВ информационно-измерительной аппаратуре наряду со специализированными узлами цифровой техники применяются также всевозможные импульсные устройства: формирователи, одновибраторы, генераторы различных типов (прямоугольных импульсов, пилообразного и ступенчатого напряжения и т.п.). Все эти устройства, конечно, можно собирать из дискретных компонентов, однако там, где это оправдано, применение интегральных схем в качестве активных элементов более целесообразно. Такой подход позволяет унифицировать элементную базу аппаратуры и обеспечивает согласование по входам и выходам амплитудных характеристик отдельных узлов. Кроме того, при этом сокращается число деталей, повышается надежность и технологичность, более экономно используется площадь монтажных плат. В некоторых сериях имеются специализированные микросхемы для генерации и преобразования импульсов. Номенклатура таких изделий невелика, и импульсные устройства нередко организуют на базе микросхем общего назначения: логических элементов, инверторов, расширителей, триггеров и др. Микросхемы КМОП-структуры сравнительно с ТТЛ больше подходят для работы в импульсных устройствах благодаря высокому входному сопротивлению, хорошей температурной стабильности, а также передаточной характеристике, близкой к идеальной. ФормирователиОсновное назначение формирователей – преобразовать входные сигналы произвольной формы в нормализованные по амплитуде и крутизне фронтов прямоугольные импульсы для управления последующими микросхемами. Увеличение крутизны пологих фронтов и преобразование синусоидального напряжения в импульсы могут служить примерами формирования. Для формирования кратковременных пиков напряжения из отрицательных фронтов импульсов выпускаются специализированные микросхемы, так называемые многофункциональные элементы цифровых структур типа КР134ХЛ2 и КР134ХЛ3. Вход V – разрешающий. Действие элемента обеспечивается при V = 1. В момент спада сигнала на входе С происходит его кратковременное отпирание (tИ = 300 нс). Элементы микросхемы 134ХЛ2 отличаются от описанных наличием входной логики. Простые формирователи можно собрать на основе логических элементов «исключающее ИЛИ» (рис.2). В схеме а в статическом состоянии на выходе существует напряжение низкого уровня, а в схеме б – высокого. Длительность формируемых импульсов определяется временем задержки сигналов в инверторах. В качестве инверторов и повторителей могут быть использованы другие логические элементы из того же корпуса: подачей постоянного напряжения высокого уровня на один из входов элемент «исключающее ИЛИ» обращается в инвертор, а напряжение низкого уровня – в повторитель. Одновибраторы (ждущие мультивибраторы)Этот класс импульсных устройств предназначен для генерации под действием входных сигналов одиночных прямоугольных импульсов заданной длительности. От простых формирователей, рассмотренных ранее, они отличаются. а) б)     Рис.1. Многофункциональный элемент цифровых структур типа КР134ХЛ3: а – условное изображение; б – временные диаграммы а)      б) Рис.2. Формирователи на основе логических элементов «исключающее ИЛИ» Одновибраторы выпускаются в виде самостоятельных микросхем, а также организуются на основе триггеров либо типовых логических элементов И –НЕ, ИЛИ – НЕ. Для построения одновибраторов можно использовать также асинхронные RS-триггеры и триггеры других типов, имеющие побочные входы Sа и Rа для принудительной установки их в единичное и нулевое состояния. Исполнение одновибратора на одном из четырех триггеров микросхемы 564ТР2 показано на рис.3. Исходное состояние: Q = 0, конденсатор C1 разряжен. Запуск триггера по входу S приводит его в состояние Q = 1 и к началу заряда конденсатора. При достаточном напряжении на входе R триггера происходит новое опрокидывание. При использовании данной микросхемы входной импульс должен быть меньшей длительности, чем выходной.  Рис.3. Схема одновибратора на основе триггера 564ТР2 С достаточной для большинства практических целей точностью длительность выходных импульсов для приведенных схем может быть определена как tИ = 0,7 R1 C1. К приборам ТТЛ относятся два типа таких микросхем: К155АГ1, К155АГ3 (К155АГ3). Микросхема К155АГ3 содержит два независимых одновибратора. Преимущество одновибраторов – специализированных микросхем перед подобными приборами, собранными на логических элементах, состоит не только в меньшем количестве навесных деталей и внешних соединений, но и главным образом в большей временной стабильности выходных импульсов и более широких функциональных возможностях. Колебания температуры и питающего напряжения мало влияют на длительность выходных импульсов. Кроме того, здесь мал разброс параметров между отдельными экземплярами. Длительность генерируемого импульса задается RC-цепочкой. Сопротивлением ее может служить либо внутренний резистор с RВН 2 кОм, либо навесной, сопротивление которого допустимо в пределах 2 кОм RНАР 40 кОм. Конденсатор С – навесной, допустимая емкость его – от 10 пФ до 10 мкФ. При таких параметрах времязадающей цепочки длительность выходных импульсов описывается формулой tИ = (ln 2) RНАР СНАР 0,7 RНАР СНАР, где С – в пикофарадах, R – в килоомах, а tИ – в наносекундах. б) а)   Рис. 4. Микросхема К155АГ1: а – способ подключения RC-цепочки; б – условное изображение    Рис.5. Временная диаграмма Рис.6. Транзистор в роли на- работы одновибраторов в ин- ружного резистора RК = 30 кОм тегральном исполнении Микросхему К155АГ1 можно использовать и без навесных деталей, если в качестве времязадающих элементов использовать внутренний резистор и внутреннюю паразитную емкость между выводами. В этом случае длительность импульсов tИ = 3035нс. Запуск одновибратора может быть произведен по срезу (1,0) входного сигнал на одном из входов (А1 либо А2) при условии, что на входе В – напряжение высокого уровня, или по фронту (0,1) на входе В, в то время как на любом из входов А (или на обоих) существует напряжение низкого уровня. Вход В может служить, таким образом, в качестве разрешающего. Для получения выходных импульсов длительностью от секунды и более, чтобы не употреблять громоздких конденсаторов большой емкости, целесообразно применять схему с дополнительным транзистором (рис.6). Сопротивление резистора RБ может достигать 2 Мом. |