Проектирование заторможенного мультивибратора

ЗАДАНИЕ

ВАРИАНТ № 6 (16)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УСТРОЙСТВА №1

Спроектировать на базе интегральных логических элементов (далее ИЛЭ)

серии К155 заторможенный мультивибратор, автоколебательный мультивибратор,

электронный ключ на базе высокочастотного транзистора, выбрать

управляющий триггер серии К155 и двоичный счетчик на триггерах,

комбинационные схемы на базе ИЛЭ серии К155.

|Автоколебательный |Заторможенный |Счётчик |

|мультивибратор |мультивибратор | |

|TU2, |UПФ/UЗФ |Т | tU2 |UПФ/UЗФ |K |

|мкс. | | |мкс. | |кол - во импульсов|

| 6 | 0.79 |12 |1 |0.79 |60 |

| |

|Электронный ключ на транзисторе |

| | | | | | |

|t[pic], |U[pic], |E[pic]000|t, |t[pic], |C[pic] |

|не менее|В |00[pic][p|град. |мкс. |ключа |

| | |ic] |max | |пФ |

|мкс. | |В | | | |

| | | | | | |

|384 |5 |1,5 |60 |3 |10 |

tU1 — длительность выходных импульсов мультивибратора.

UПФ — напряжение переднего фронта импульса._

UЗФ — напряжение заднего фронта импульса.

tU2 — длительность выходного импульса заторможенного мультивибратора.

К — коэффициент пересчёта счётчика.

t[pic]---длительность импульса на выходе ключа.

U[pic]— амплитуда выходного импульса.

E[pic] — напряжение базового смещения.

t град max---максимальная температура окружающей среды.

t[pic]---фронт выходного импульса.

C[pic]---ёмкость нагрузки ключа.

Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное

напряжение стабилизатора);

Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max

Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;

amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра

должен быть в 10 раз меньше.

[pic]

В структурную схему входят следующие функциональные блоки:

1- заторможенный мультивибратор ЗМ;

2- RS-триггер;

3- электронный ключ на биполярном транзисторе;

4- схема сопряжения ключа со схемой включения стабилизатора постоянного

напряжения;

5- понижающий трансформатор;

6- выпрямитель;

7- сглаживающий фильтр;

8- стабилизатор компенсационного типа для питания автоколебательного

мультивибратора;

9- автоколебательный мультивибратор на интегральных логических элементах

(ИЛЭ);

10- двоичный суммирующий счетчик;

11- комбинационная схема КС1, определяющая какое количество импульсов

должен подсчитать двоичный счетчик;

12- комбинационная схема КС2, управляющая передачей содержимого счетчика на

выходную шину данных BD;

13- стабилизатор компенсационного типа для питания остальных цифровых схем

устройства.

Принцип действия .

Автоматическое устройство 3 после включения должно сформировать питающие

схемы напряжение и под управлением запускающего импульса сгенерировать

последовательность прямоугольных импульсов в заданными параметрами.

Количество импульсов задается параметром К счетчика. Результат работы

устройства может быть выведен на схему индикации или на какое-либо

исполнительное устройство через шину данных BD.

Устройство работает следующим образом. При включении автоматического

устройства напряжение сети ~220 B подается на силовой понижающий

трансформатор 5, выпрямляется выпрямителем 6, сглаживается фильтром 7 и

подает на вход стабилизатора мультивибратора 8 и стабилизатора напряжения

для питания всех цифровых микросхем устройства (блок 13). Напряжение

питания подается на все блоки схемы, кроме мультивибратора. Запускающий

импульс переводит RS-триггер управления 2 в нулевое состояние и гасит

суммирующий двоичный счетчик 10 сигналом R и запускает заторможенный

мультивибратор 1. Выходной сигнал RS-триггера открывает электронный ключ 3

на выходе которого появляется выходное напряжение равное нулю. Это

напряжение с помощью устройства сопряжения 4 формирует сигнал включения

стабилизатора мультивибратора 8. Автоколебательный мультивибратор 9

начинает генерировать последовательность прямоугольных импульсов с

заданными параметрами, которые подсчитываются суммирующим двоичным

счетчиком 10. Двоичный код счетчика анализируется комбинационной схемой КС1

(блок 11), и как только этот код станет равным заданному числу К,

вырабатывается единичный управляющий сигнал, который переключает RS-триггер

в нулевое состояние. При этом ключ закрывается, устройство сопряжения 4

формирует напряжение +2В, которое отключает стабилизатор напряжения 8 и

мультивибратор, счетчик фиксируется в последнем состоянии, а результат

счета через комбинационную схему КС2 (блок 12) выводятся на шину данных BD.

В таком состоянии автоматическое устройство будет находиться до прихода

следующего запускающего импульса.

Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное

напряжение стабилизатора);

Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max

Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;

amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра

должен быть в 10 раз меньше.

1.Заторможенный мультивибратор с резистивно-емкостной обратной

связью на элементах. И - НЕ

1.1 Общие сведения. Принцип действия. Методика расчёта.

Мультивибратор — это простой релаксационный генератор прямоугольных

импульсов, к которым не предъявляют жёстких требований по параметрам.

Используется положительная обратная связь. Есть два вида возбуждения :

жёсткое и мягкое. При жёстком — оба плеча в одинаковом состоянии (нет

генерации).

Заторможенный мультивибратор (далее, как ЗМ) предназначен для

формирования прямоугольного импульса с заданной амплитудой и длительностью

в ответ на один запускающий импульс.

ЗМ можно получать из соответствующих автоколебательных

мультивибраторов (далее, как АМ) путем замены одной из ветвей резистивно-

емкостной обратной связи цепью запуска.

Длительность импульса запуска, с одной стороны, должна быть

достаточной для переключения ИЛЭ, т.е. больше суммарной задержки их

переключения (t01зд или t10 зд). С другой стороны, длительности

формируемого импульса tU. В противном случае мультивибратор во время

действия запускающего импульса будет в неопределённом состоянии.

ЗМ с резистивно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получается

из АМ (рис.1.1) путём исключения, например, конденсатора С2, резистора R2 и

диода VD2. При этом резистивно-емкостная обратная связь заменяется

непосредственной связью выхода ИЛЭ DD1.2 с одним из входов ИЛЭ DD1.2.

Запускающие импульсы отрицательной полярности с амплитудой Uвх »Eвых,

подаётся на свободный от триггерного включения вход ИЛЭ DD1.1. В исходном

состоянии ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 находятся в нулевом и едином состояниях

соответственно. Под действием запускающего импульса (t=t[pic]) логических

элементов изменяют свои состояния на противоположные, времязадающий

конденсатор начинает заряжаться через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R.

Напряжение Uвх2 на выходе ИЛЭ DD1.2 при этом экспоненциально

изменяется от Emax, стремясь к нулю. Формирование рабочего импульса

длительностью tU заканчивается при Uвх2 (tU)=U1n (t=t[pic]), так как

дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к увеличению выходного

напряжения ИЛЭ DD1.2. При t > t2 в мультивибраторе развивается

регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное

состояние, а напряжение Uвх2 уменьшается скачком от U1[pic]n до (U1n -

E1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходное состояние.

Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод

VD, а затем, после запирания диода, конденсатор перезаряжается входным

вытекающим током Iвх ИЛЭ DD1.2, а напряжение Uвх2 стремиться к значению

U[pic]. Если пренебречь временем разряда С через диод VD, то

tB[pic] (R || R[pic] )*[pic]С* ln [ 10 + [pic][pic]].

Длительность импульса равна:

tU2 = (R + R[pic])*С * ln[pic][pic]

Если период запускающих импульсов Т > tU + tB, то мультивибратор

успеет восстановиться.

Для получения почти прямоугольной формы выходных импульсов

заторможенного мультивибратора при Т >= tU + t B сопротивление

времязадающего резистора R выбирается таким образом:

R < R1вх *[(I1вх * R1вх / U0n) - 1][pic]

1.2 Расчёт заторможенного мультивибратора.

Произведём расчёт заторможенного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ серии

К155(стандартной).

Основные параметры серии К155:

| Параметры | | Параметры | |

|I1ВХ, mА | - 0,8 |R1ВХ, кОм | 10 |

|I0ВХ, mА | 0 |R0ВХ, кОм | Ґ |

|E[pic] ,В | 4,2 |R[pic], Ом | 200 |

|E[pic] ,В | 0 |R[pic], Ом | 0 |

|U[pic] , В не | 2,4 |K, не менее | 8 |

|менее | |UВХ MAX, В |5,5 |

|U[pic] ,В не |0,4 | | |

|более | | | |

|U[pic] ,В | 1,5 |UВХ MIN, В | - 0,4 |

|U[pic] ,В | 0,5 |I[pic] MAX, mА | 10 |

|U[pic] ,В | 1 |f MAX, МГц | 10 |

| | |PПОТ, мВт, не более | |

Проверяем условие:

R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U0П)-1]-1=666,7(Ом) (1.1)

Uпф/Uзф=[pic][pic]R=752,38(Ом)

R не удовлетворяет условию (1.1)

Берем Uпф/Uзф=0,76 Ю R=633,33(Ом)

Из шкалы номинальных значений берём R=620(Ом)

Найдём ёмкость конденсатора С:

tU2 = (R + R[pic])*С * ln[pic][pic] [pic]

С = [pic][pic]=

=[pic] =

=1,626*10[pic](Ф)[pic]

Выбираем С =1,5*10-9 (Ф)

Рассчитаем время восстановления мультивибратора:

tB[pic] (R || R[pic] )*[pic]С* ln [ 10 + [pic][pic]] =

=(1,613*10[pic]+5*10[pic])*1,5*10[pic]*ln[10+[pic]] =

=1,383*10[pic](c)

Общая характеристика:

Резистор: R = 620 Ом, тип МЛТ,

номинальная мощность Р =.........Вт,

предельное напряжение -.........В

Конденсатор: С = 1,5 пФ, тип.......,

предельное напряжение -.........В.

2. Автоколебательный мультивибратор на базе

ИЛЭ И -НЕ.

2.1 . Общие сведения. Принцип действия. Методика

расчёта.

Автоколебательный мультивибратор (далее АМ) генерирует

последовательность прямоугольных импульсов с заданной длительностью,

амплитудой и частотой повторения.

Рассмотрим методику проектирования АМ с перекрёстными резисторно -

ёмкостными обратными связями на элементах И – НЕ. В состав мультивибратора

входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ И - НЕ DD1.1 и DD1.2, резисторы

R1 и R2, конденсаторы C1 и C[pic] (рис.2.1).

При использовании m - входовых ИЛЭ И - НЕ ТТЛ (m -1) незадействованных

входов подключается к источнику питающего напряжения через резистор 1 кОм

или объединяются все m входов (при m [pic] 3), т.к. объединение входов при

m > 3 приводит к снижению входных сопротивлений элементов (в m раз). При

заземлении хотя бы одного из входов ИЛЭ будет постоянно находиться в

единичном состоянии.

При работе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы DD1.1

и DD1.2 поочерёдно находятся в единичном и нулевом состояниях. Время

пребывания инверторов в нулевом или единичном состоянии определяется

временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2. Если ИЛЭ DD1.1 находится

в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t =0), то конденсатор С1 заряжен

током, протекающим через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R1. Этот ток, как и

входной ток ИЛЭ DD1.2,пренебрежимо мал и не оказывает существенного влияния

на процесс заряда конденсатора. По мере заряда конденсатора C1, входное

напряжение UВХ2 инвертора DD1.2 уменьшается по экспоненциальному закону с

постоянной времени t1 , стремясь к нулевому уровню. Когда напряжение UВХ2

достигнет порогового напряжения U[pic], ниже которого дальнейшее уменьшение

входного напряжения приводит к уменьшению выходного напряжения инвертора

ТТЛ, в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, при котором

состояния элементов DD1.1 и DD1.2 изменяются на противоположные (t = t1).

Скачкообразное уменьшение выходного напряжения UВЫХ1 вызывает уменьшение

входного напряжения UВХ2, что приводит к быстрому разряду конденсатора C1,

а затем к его перезаряду вытекающим током DD1.2 через резистор R1. Входное

напряжение UВХ2 при этом возрастает до значения UВХ(t[pic]),

определяемого моментом окончания процесса заряда конденсатора C2 с

постоянной времени t2 в противоположной ветви мультивибратора (t= =t2).

Таким образом, процессы периодически повторяются, и на выходах ИЛЭ

DD1.1 и DD1.2 формируется два изменяющихся в противофазе импульсных

напряжения с длительностями t U1 и t U2.

Так как на протяжении всего времени заряда конденсатора С2 (С1) и

перезаряда конденсатора С1(С2) ИЛЭ DD1.2 (DD1.1) должен находится в

единичном состоянии, его входное напряжение UВХ2(UВХ1) не должно превышать

порогового уровня U[pic], следовательно, сопротивление времязадающего

резистора R1 (R2) должно быть достаточно малым. При этом необходимо

вычислить минимальное и максимальное значение резисторов R1 и R2.

Максимально допустимое значение резистора вычисляется по следующему

неравенству:

R < R1ВХ *[( I1ВХ * R1ВХ / U[pic]) - 1] - 1 (2.1)

Если при выборе сопротивления навесных резисторов R1 и R2

ограничиваться выражением (2.1), то при определённых условиях в

мультивибраторе может наступить жёсткий режим возбуждения, когда после

включения источника питающего напряжения оба инвертора оказываются в

единичном состоянии. Для устранения такого режима необходимо выполнить

условие:

R > R1ВХ * [( I1ВХ*R1ВХ / U[pic]- 1] - 1 (2.2)

При выполнении (2.2) рабочие точки обоих ИЛЭ оказываются на

динамических участках передаточных характеристик и, следовательно, даже

небольшое различие в коэффициентах усиления К приводит к одному из двух

квазиустойчивых состояний, когда на выходе одного ИЛЭ устанавливается

высокий уровень выходного напряжения, а на выходе другого — низкий.

Самовозбуждение мультивибратора в этом случае будет мягким.

Длительности импульсов на выходе мультивибратора можно определить по

следующим выражениям:

t[pic] [pic](R1 + R1ВЫХ)*С1*ln [pic]

t[pic][pic](R2 + R1ВЫХ)* С2* ln [pic]

Выходные импульсы рассматриваемого мультивибратора по форме близки к

прямоугольным. Отношение амплитуд переднего и заднего фронтов выходного

напряжения определяется соотношением:

UПФ / UЗФ = R / (R + R[pic])

где R = R1 для ИЛЭ DD1.1., R = R2 для ИЛЭ DD1.2.

Скважность генерируемых импульсов:

Q = 1 + tU2 / tU1

Если t[pic] =t[pic] ,то C[pic]=C[pic].

2. Расчёт автоколебательного мультивибратора.

Произведем расчёт автоколебательного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ

серии К155:

Проверяем условия :

R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U[pic])-1] [pic]= 230,47(Ом)

R > R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U[pic])-1]-1 = 666,67(Ом)

Uпф/Uзф=[pic] [pic] 0,79= R / (R + 200)

R - 0,79*R = 0,79*200

R = 752,38 (Ом)

Условия выполняются.

Выбираем из шкалы номинальных значений R = 750 Oм.

Рассчитаем ёмкость конденсаторов.

Т.к. t[pic] =T - t[pic]=12-6=6=t[pic] ,то мультивибратор

симметричный, и C [pic]=C[pic][pic]

C[pic]=[pic] =

=[pic] =6,76*10[pic](Ф)

Выбираем из шкалы номинальных значений

C[pic] = C[pic]= 6,8*10[pic]Ф.

3. Электронный ключ на транзисторе.

3.1. Общие сведения. Принцип действия.

Электронный ключ –основной функциональный узел дискретной

схемотехники для переключения токов или потенциалов на нагрузке. []

В импульсных устройствах очень часто требуется коммутировать

(включать и выключать) электрические цепи. Эта операция выполняется

бесконтактным способом с помощью транзисторных ключей.

Ключевые схемы используются для построения генераторов и

формирователей импульсов , а также различных логических схем цифровой

вычислительной техники. Ключ выполняет элементарную операцию

инверсии логической переменной и называется инвертором.

В статическом режиме ключ находится в состоянии «включено» (ключ

замкнут), либо в состоянии «выключено» (ключ разомкнут).

Переключение ключа из одного состояния в другое происходит под

воздействием входных управляющих сигналов : импульсов или уровней

напряжения. Простейшие ключевые схемы имеют один управляющий вход и

один выход.

Основу ключа составляет транзистор в дискретном или интегральном

исполнении.

В зависимости от состояния ключ шунтирует внешнюю нагрузку

большим или малым выходным сопротивлением. В этом и заключается

коммутация цепи, производимая транзисторным ключом.

Основными параметрами ключа являются :

--быстродействие, определяемое максимально возможным числом

переключений в секунду ; для интегральных ключевых схем оно

составляет миллионы коммутаций ;

--длительность фронтов выходных сигналов ;

--внутренние сопротивления в открытом и закрытом состоянии ;

--потребляемая мощность ;

--помехоустойчивость, равная уровню помехи на входе, вызывающей

ложное переключение ;

--стабильность пороговых уровней, при которых происходит

переключение ;

--надежность работы в реальных условиях старения радиодеталей,

изменения источников питания и т.д.

В ключевых схемах в общем случае используются все основные

схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим

коллектором (ОК), ключ-«звезда», с общим эмиттером (ОЭ). Наибольшее

применение получили транзисторные ключи по схеме с ОЭ.

Статические характеристики.

Поведение ключа в статическом режиме определяется выходными

I[pic] и входными I[pic] характеристиками транзистора по схеме с

ОЭ.

На выходных характеристиках выделяются три области, которые

определяют режим отсечки коллекторного тока, активный режим и режим

насыщения ключевой схемы.

Область отсечки определяется точками пересечения линии нагрузки

R[pic] с самой нижней кривой семейства выходных характеристик с

параметром I[pic]= - I[pic]. Этой области соответствует режим

отсечки, при котором:

--транзистор закрыт, т.к. оба его перехода смещены в обратном

направлении

U[pic]>0, U[pic]<0

--напряжение U[pic]= - E[pic]+I[pic]*R[pic][pic] - E[pic]

--ток коллектора минимален и определяется обратным (тепловым)

током коллекторного перехода I[pic]=I[pic]

--ток базы I[pic]= - I[pic],а ток эмиттера I[pic]=0

--сопротивление транзистора постоянному току наибольшее

R[pic] =[pic] [pic]100 кОм.

Активная область расположена между нижней кривой коллекторного

тока и линией насыщения. Этой области соответствует активный

нормальный режим, при котором эмиттерный переход смещен в прямом

направлении, а коллекторный -- в обратном:

U[pic]<0,U[pic]>0

Ток коллектора I[pic]=B*I[pic]+(B+1)I[pic]=B*I[pic]+I[pic] ;

I[pic]=(B+1)I[pic].

Где B – коэффициент усиления базового тока в схеме с ОЭ.

Область насыщения определяется точками пересечения линии нагрузки

с линией насыщения. Этой области соответствует режим насыщения. При

котором:

--транзистор открыт, т.к. оба его перехода смещены в прямом

направлении

U[pic]<0,U[pic]<0

--напряжение U[pic] и U[pic] насыщенного транзистора составляет

доли вольта

--максимальный ток транзистора (ток насыщения) I[pic], практически

не зависит от параметров транзистора

I[pic]=[pic][pic] (3.1)

--сопротивление транзистора постоянному току минимально (десятки

ом)

r[pic]=[pic]

Коллекторный ток насыщения достигается при граничном токе базы

I[pic]=[pic]=[pic]. (3.2)

Глубина или степень насыщения транзистора определяется

коэффициентом насыщения S

S=[pic].

3.2. Расчёт транзисторного ключа.

Расчёт ключей производится с целью обеспечения статического и

динамического режимов, при которых в заданном диапазоне происходит

надёжное включение и выключение транзистора с требуемым

быстродействием.

Выбор типа транзистора. Тип транзистора выбирается исходя из

заданного быстродействия, необходимой амплитуды выходного напряжения,

температурного диапазона работы.

Выбираем тип транзистора КТ315А.

I[pic]доп=100 мА

I[pic]мкА (при 20[pic])

f[pic] МГц

C[pic] пФ

B=55

Выбор источника коллекторного питания. Значение источника E[pic]

выбирают по заданной амплитуде U[pic] выходного напряжения

E[pic]=(1,1[pic]1,2)*U[pic]=(1,1[pic]1,2)*5=5,5[pic]6 (B),

При этом должно выполнятся неравенство

E[pic][pic]U[pic]доп=20 (В),

Выбираем E[pic] =5,7 B.

Коллекторный ток насыщения. Величина тока I[pic] ограничена с

двух сторон

20*I[pic][pic]I[pic][pic]I[pic]доп,

где I[pic] -обратный ток коллекторного перехода при t[pic];

I[pic]доп=допустимый ток коллектора в статическом режиме (в

состоянии длительного включения).

Можно рекомендовать

I[pic]=0,8*I[pic]доп=0,8*100*10[pic]=80*10[pic](А) (3.3)

Определение коллекторного сопротивления. Величина коллекторного

сопротивления находится из (3.1),(3.3):

R[pic][pic][pic]=[pic]=[pic]=71,25 (Ом)

Выбираем R[pic]=75 Ом.

Обратный ток коллекторного перехода определяется при максимальной

температуре t[pic] по формуле

I[pic] =I[pic](20[pic]) *2[pic],

Где I[pic](20[pic])-обратный ток коллекторного перехода при

20[pic].

Сопротивление резистора R[pic] выбирается из условия получения

режима отсечки закрытого транзистора при максимальной температуре.

R[pic][pic]=[pic]=9735 (Ом)

Выбираем R[pic]=9,1 (кОм)

Ток базы I[pic]. Базовый ток ,при котором транзистор заходит в

режим насыщения, вычисляется по формуле (3.2) с учётом, что

коэффициент усиления B=B[pic]

I[pic]=[pic] (мА)

Сопротивление резистора R[pic].Для заданной амплитуды входного

управляющего сигнала U[pic]=E[pic] величина сопротивления R[pic]

рассчитывается по формуле

R[pic]=[pic]

Значение коэффициента насыщения S при заданной длительности

t[pic] находим из формулы

S=[pic] ,где величина t[pic] определяется из

формулы

t[pic]=t[pic],

t[pic]-cреднее время жизни неосновных носителей (дырок) в

базе[pic][pic]

t[pic]=[pic][pic][pic](с)

t[pic]=8,9*10[pic]+55*75*(7+10)*10[pic] (с)

S=[pic]

R[pic]=[pic] (кОм)

Выбираем R[pic]

Величина ускоряющей ёмкости C. В транзисторном ключе с

ускоряющей ёмкостью C величина ёмкости находится из равенства

C=[pic] (пФ)

4. Триггер

Триггер-это запоминающий элемент с двумя устойчивыми

состояниями, изменяющихся под воздействием входных сигналов. Как

элемент ЭВМ, триггер предназначен для хранения бита информации,

т.е. «0» или «1».

Выбираем D-триггер К155ТМ2.

Триггером типа D наз. синхронный запоминающий элемент с двумя

устойчивыми состояниями и одним информационным

D-входом.

Рассмотрим работу D-триггера на основе RS-триггера.Закон его

функционирования приведен в таблице переходов

| _ | _ | | _ |

|S |R |Q |Q |

| Н | В | В | Н |

| В | Н | Н | В |

| Н | Н | В | В |

Триггер устанавливается в состояние лог. "1" при одновременной подаче

напряжения низкого уровня на входы эл-тов D2.1, D2.3 независимо от уровня

напряжения на счетном входе С. При напряжении низкого уровня на счетном

входе установка триггера в состояние лог. «0» может быть произведена при

подаче напряжения низкого уровня на вход элемента D2.1, при напряжении

высокого уровня на счетном входе — при подаче напряжения низкого уровня на

вход эл-та D2.3. Поэтому при построении суммирующего счетчика, импульсы

первого подают на шестые элементы, а при построении вычитающего счетчика —

на 4-ые элементы.

Установка триггера в состояние лог.»1» при напряжении низкого уровня

на счетном входе осуществляется подачей напряжения низкого уровня на вход

элемента D1.1, при напряжении высокого уровня на счетном входе и входах

"установка 0" (R1, R2) — подачей напряжения низкого уровня на вход элемента

D2.2

При одновременной подаче напряжения низкого уровня на входы элементов

D1.1 и D2.2 установка в состояние «1» осуществляется независимо от уровня

напряжения на счетном входе. Поэтому при записи в счетчик произвольного

кода и при установке реверсивных счетчиков в состояние «0» следует подавать

импульсы установки на оба входа установки 1 (S1, S2) одновременно или

раздельно в зависимости от рода работы.

При напряжении высокого уровня на счетном входе триггер находится в

одном из двух устойчивых состояний, а при напряжении низкого уровня — в

промежуточном состоянии (основной триггер, элементы D1.1 и D2.1 в

предыдущем состоянии, на входах элементов D1.2 и D2.2 напряжение высокого

уровня).

Минимальная длительность импульсов установки триггера

tи уст min= t0, 1зд р max+ t1, 0зд р max.

Минимальная длительность цикла работы одиночного триггера

tmin= 3 t0, 1зд р+2 t1, 0зд р.

Установка в «0» схем выполненных на триггерах JK и D серий ИС ТТЛ,

осуществляется отрицательным импульсом, подаваемым на вход R. Запись кода

ведется в 2 такта: сначала установка в «0», затем запись «1» в

соответствующий разряд.

При выполнении схем на ИС типа ТВ1 и использовании предварительной

установки 1 и 0 на вход синхронизации необходимо подавать напряжение

низкого уровня.

5. Счетчик

Счётчиком наз. типовой функциональный узел ЭВМ, предназначенный

для счета входных импульсов. Счётчик относится к классу

накапливающих схем и представляет собой цепочку T-триггеров,

образующих память автомата с заданным числом устойчивых состояний.

Разрядность счётчика равна числу счётных триггеров.Каждый входной

импульс изменяет состояние счётчика,которое сохраняется до

поступления следующего считываемого сигнала. Логические значения

выходов счётчика Q[pic] отображают результат счёта в прмнятой

системе счисления.

Счётчики разделяют на простые ( суммирующие и вычитающие ) и

реверсивные.

В нашем устройстве используем двоично - десятичный

четырёхразрядный синхронный реверсивный счётчик К155ИЕ7.

Этот счётчик имеет три основных режима :

1) параллельная асинхронная загрузка двоично - десятичного кода по

входу DI ;

2) режим суммирования ;

3) режим вычитания .

В двух последних режимах счетные импульсы подают на различные

входы : при вычитании на вход CD .

Выходы переноса в указанных режимах также разные : PU

- при суммировании , PD - при вычитании .

Функциональные возможности счётчика демонстрируют временные

диаграммы ( рис. ) ,где показан пример предварительной записи

двоично - десятичного кода числа 7.

Соответственно на временной диаграмме импульс переполнения PU

появляется между состояниями счётчика отвечающими числами « 15 » и «

0 ». Аналогично импульс PD формируется в паузе между « 0 » и « 15

».

Схема каскадного объединения счётчика показано на рис . .

Схема и УГО счётчика К155ИЕ7 приведена на рис . .

Стабилизированный источник питания

Основными частями стабилизированного источника питания являются :

силового трансформатора, схемы выпрямления, сглаживающего фильтра. Силовой

трансформатор служит для повышения или понижения напряжения сети до

необходимой величины. Схема выпрямления состоит из одного или нескольких

вентилей, обладающих односторонней проводимостью тока и выполняющих

основную функцию выпрямителя – преобразование переменного тока в

постоянный. Сглаживающий фильтр предназначен для уменьшения пульсаций

выпрямленного тока. Стабилизатор постоянного напряжения предназначен для

поддержания автоматически с требуемой точностью постоянное напряжение при

нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в обусловленных пределах.

Выбираем двухполупериодную схему выпрямителя со средней точкой.

Задаемся вспомогательными коэффициентами B =и D=.

Амплитуда обратного напряжения на вентиле U[pic]=[pic]=

4. Стабилизатора постоянного напряжения.

В выпрямителях величина постоянной составляющей может изменяться при

колебаниях напряжения сети и при изменениях тока нагрузки. Для получения

необходимой величины постоянного напряжения на сопротивлении нагрузки

применяют стабилизаторы напряжения.

Стабилизатором постоянного напряжения называют устройство,

поддерживающее автоматически и с требуемой точностью постоянное напряжение

на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах.

Основными параметрами стабилизатора являются:

Коэффициент стабилизации, представляющий собой отношение относительного

изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на

выходе стабилизатора (при изменении тока нагрузки).

Где Uвх и Uвых — номинальные напряжения на входе и выходе стабилизатора;

DUвх и DUвых — абсолютные изменения напряжений на входе и выходе

стабилизатора.

Коэффициент стабилизации служит основным критерием для выбора схемы

стабилизатора и оценки её параметров.

Выходное сопротивление, характеризующее изменение выходного напряжения

при изменении тока нагрузки и неизменном входном напряжении,

Rвых = DUвых/DIн

Чем меньше Rвых тем лучше при этом уменьшается общее внутреннее

сопротивление блока питания, что приводит к уменьшению падения напряжения

на нём и способствует повышению устойчивости работы многокаскадных схем,

питающихся от общего источника.

Коэффициент полезного действия, равный отношению мощности к нагрузке и

номинальной входной мощности:

h = UвыхIн/ UвхIвх

Относительная нестабильность входного напряжения du, характеризующая

допустимое относительное отклонение стабилизированного напряжения.

Расчет стабилизатора постоянного напряжения:

Rд = Uвых/1,5мА=5/0,0015=3333,3

Uоп min = 2В

Iд min=1,5 мА

h219=140

R2=1*10-4

R1= Rд - R2= 3332,9996

.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ха ! Все равно препод сам должен дать (

-----------------------

Структурная схема устройсва .

Запуск

включение