Триггеры-формирователи сигналов

Для формирования коротких импульсов можно использовать D-триггеры с динамическим управлением типа КР1533ТМ2 (74ALS74), с помощью которых можно просто сформировать короткий импульс на прямом выходе. Формирователь короткого импульса (рис.17.5) по положительному фронту входного сигнала образуется путем подачи выходного инвертированного сигналаD-триггера на вход сброса R. По фронту сигнала, подаваемого на вход C, триггер устанавливается в единицу, но выходной сигнал триггера по цепи обратной связи тут же сбрасывает его в нуль. Длительность выходного импульса определяется задержкой срабатывания триггера.

Рис. 17.5. Формирователь коротких импульсов на D-триггере

При отсутствии в триггере инверсного выхода в цепь обратной связи необходимо включить дополнительный инвертор, как показано на рисунке.

Триггер Шмитта представляет собой специфическое логическое устройство, охваченное положительной обратной связью. Триггеры Шмитта предназначены для преобразования входных аналоговых сигналов в выходные сигналы прямоугольной формы. Наличие положительной обратной связи в схеме приводит к практически мгновенному изменению напряжения на выходе триггера при превышении входным сигналом порогового напряжения.

В различных радиотехнических устройствах и системах триггеры Шмитта широко используются в качестве формирователей напряжения прямоугольной формы (меандра) из напряжения непрямоугольной формы, либо в качестве порогового (или сравнивающего) устройства – компаратора напряжения.

48. Автоколебательный мультивибратор, принцип действия, варианты схем.

Принцип функционирования автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе иллюстрируется схемой и временными диаграммами на рис. 18.4 и 18.5 соответственно.

Так же, как в триггере и ждущем мультивибраторе, положительная обратная связь реализуется благодаря резистивной связи между выходом и неинвертирующим входом ОУ. Моменты переключения МВ из одного состояния квазиравновесия в другое определяются моментами встречи изменяющегося напряжения на конденсаторе C с пороговыми уровнями U+ _пор и U ^-_порнапряжения, задаваемыми значениями напряжения u+ _вх в состояниях квазиравновесия.

Пусть, например, в первом состоянии квазиравновесия u _вых = + Е.

При этом u ⁺_вх = = U ⁺_пор > u ^-_вх.

Напряжение u ^-_вх, равное напряжению u_C на конденсаторе C, возрастает по экспоненциальному закону с постоянной времени и стремится к уровню + Е.

Рис. 18.5. Временные диаграммы автоколебательного мультивибратора

49. Ждущий мультивибратор, принцип действия, варианты схем.

Рис. 18.2. Ждущий мультивибратор на операционном усилителе

В исходном состоянии u⁺_вх=0 ток через конденсатор не протекает, напряжение u^-_вх = U_оп, где U_оп – опорное напряжение; при U_оп > 0 ОУ работает в режиме ограничения с отрицательным уровнем выходного напряжения: u_вых = Е ≈ -Е, где Е – напряжение питания ОУ.

Запуск и опрокидывание. Подача отрицательного запускающего импульса с амплитудой U_m.зап > U_оп через дифференцирующую цепь C'R' на инвертирующий вход ОУ приводит к росту выходного напряжения, а последнее передаётся через конденсатор С на неинвертирующий вход и приводит к дальнейшему росту u_вых и т. д. Таким образом, в результате запуска в схеме возникает регенеративный процесс опрокидывания; напряжение u⁺_вх увеличивается приблизительно до 2Е (скачок напряжения на выходе и, следовательно, на неинвертирующем входе равен Е⁺ - Е^- ≈ 2Е), и так как 2Е > >U_оп, на выходе ОУ сохраняется уровень Е и после окончания действия запускающего импульса.

Состояние квазиравновесия. После опрокидывания происходит перезаряд конденсатора С с постоянной времени τ_С = CR; по мере заряда С убывает ток через резистор R и убывает напряжение u⁺_вх; при достижении последним уровня U_оп возникает процесс обратного опрокидывания.

Обратное опрокидывание и восстановление исходного состояния. При u⁺_вх=U_оп ОУ переходит в усилительный режим, восстанавливается действие положительной обратной связи, уменьшение выходного напряжения передается через конденсатор С на неинвертирующий вход и т. д.; возникающий регенеративный процесс завершается переключением ОУ в режим ограничения с уровнем выходного напряжения u_вых = Е ≈ -Е.

50. Мультивибраторы на операционных усилителях. Автоколебательный мультивибратор на ОУ представлен в 48 вопросе билетов.

Ждущий мультивибратор на операционном усилителе.

В различных схемных вариантах ждущих мультивибраторов на операционном усилителе (ОУ) используется включение конденсатора в цепь обратной связи по инвертирующему или неинвертирующему входу ОУ. Пример схемы ЖМВ приведен на рис, где конденсатор включен в цепь обратной связи по неинвертирующему входу.

В исходном состоянии u⁺_вх=0 ток через конденсатор не протекает, напряжение u^-_вх = U_оп, где U_оп – опорное напряжение; при U_оп > 0 ОУ работает в режиме ограничения с отрицательным уровнем выходного напряжения: u_вых = Е ≈ -Е, где Е – напряжение питания ОУ.

Запуск и опрокидывание. Подача отрицательного запускающего импульса с амплитудой U_m.зап > U_оп через дифференцирующую цепь C'R' на инвертирующий вход ОУ приводит к росту выходного напряжения, а последнее передаётся через конденсатор С на неинвертирующий вход и приводит к дальнейшему росту u_вых и т. д. Таким образом, в результате запуска в схеме возникает регенеративный процесс опрокидывания; напряжение u⁺_вх увеличивается приблизительно до 2Е (скачок напряжения на выходе и, следовательно, на неинвертирующем входе равен Е⁺ - Е^- ≈ 2Е), и так как 2Е > >U_оп, на выходе ОУ сохраняется уровень Е.

Состояние квазиравновесия. После опрокидывания происходит перезаряд конденсатора С с постоянной времени τ_С=CR; по мере заряда С убывает ток через резистор R и убывает напряжение u⁺_вх; при достижении последним уровня U_оп возникает процесс обратного опрокидывания.

Обратное опрокидывание и восстановление исходного состояния. При u⁺_вх=U_оп ОУ переходит в усилительный режим, восстанавливается действие положительной обратной связи, уменьшение выходного напряжения передается через конденсатор С на неинвертирующий вход и т. д.; возникающий регенеративный процесс завершается переключением ОУ в режим ограничения с уровнем выходного напряжения u_вых = Е ≈ -Е.

Восстановление исходного состояния связано с разрядом конденсатора C. С целью сокращения длительности восстановления резистор R шунтируют диодом VD.

Длительность формируемого импульса равна длительности состояния квазиравновесия:

так как u⁺_вх(∞)=0, u⁺_вх(t')≈2E, u⁺_вх(t'')≈U_оп.

= >можно регулировать длительность импульса как изменением постоянной времени RC, так и изменением уровня опорного напряжения U_оп. Обычно напряжение U_оп получают с помощью резистивного делителя от источника питания Е, и в этих случаях регулировку t_и легко осуществить изменением коэффициента деления упомянутого делителя.

Дата добавления: 2015-09-03