Формувачі імпульсів.

Основне призначення формувачів імпульсних сигналів – перетворення вхідних сигналів довільної форми у нормалізовані (переважно прямокутні) імпульси заданої форми – амплітуди і тривалості для керування такими мікросхемами.

Схеми збігу на ЛЕ належать до найпростіших формувачів імпульсних сигналів. На рис.2.2 показано схеми збігу для двох випадків дозволяючих рівнів та (рис.2.2, а), а також таблицю істинності (рис.2.2, б) і часові діаграми для імпульсних сигналів при однакових тривалостях і (рис.2.2, в).

а) б) в)

Рис. 2.2. Схеми збігу.

Подібні схеми збігу застосовують там, де потрібно за заданим сигналом (командою), тобто дозволом , здійснити передачу (проходження) по прямому каналу (або по каналах якщо схема бегатовходова) потенціальних або імпульсних сигналів. Найчастіше такі схеми можна зустрінути у схемах запуску або зупинки роботи цифрових пристроїв. На базі збігу можна будувати безліч імпульсних та цифрових пристроїв.

Формувачі коротких імпульсів можна будувати на базі схеми збігу з допомогою самих лише ЛЕ. Один із варіантів такого формувача і часові діаграми його роботи зображені на рис.2.3, а, б. Дана схема формувача реалізує логічний вираз , який в ідеалі завжди дорівнює нулю незалежно від того, що є на вході. У реальних ЛЕ логічні операції завжди виконуються з певним часом затримки , що використовується для формування коротких імпульсів. Оскільки час затримки . одного ЛЕ відомий, ввімкнення до одного з входів схеми збігу, наприклад до ЛЕ 2I, непарного числа інверторів дає змогу сформувати на виході імпульс тривалості .

а) б)

Рис. 2.3. Схема та епюри формувача коротких імпульсів на ЛЕ.

В цьому випадку вихідний імпульс формується при переході від нуля до одиниці. Для формування вихідного сигналу при переході X від одиниці до нуля досить замінити ЛЕ 2I на 2АБО-НЕ. Отже, ланцюг послідовно ввімкнених інверторів являє собою лінію затримки імпульсного сигналу X по відношенню до прямого (дозволяючого) входу схеми збігу.

Якщо потрібно сформувати короткий, затриманий на потрібний час t₃ імпульс відносно вхідного, лінію затримкм треба будувати з парного числа інверторів. Останні при цьому утворюють звичайний повторювач сигналу X. Час затримки t₃ буде дорівнювати сумарному часу затримки вхідного сигналу X при проходженні через всі ЛЕ, тобто (тут – парне число ЛЕ), а тривалість вихідного сигналу стане меншою від тривалості вхідного на величину t₃.

Формування коротких та затриманих імпульсних сигналів відносно вхідного можна реалізувати також з допомогою RC-кіл.

На рис.2.4 показано формувач коротких імпульсів, що побудований на інверторі, RС-колі та схемі збігу. Особливість цього формувача – те, що він може формувати короткі імпульси як по фронту, так і по зрізу вхідного сигналу залежно від форми ( або ) останнього.

а) б)

Рис. 2.4. Схема та епюри формувача коротких імпульсів на ЛЕ та RC-колі.

У даній схемі вихідний імпульс формується за рахунок “завалювання” зрізу або фронту вхідного імпульсу після дії RС-кола. Схема збігу закінчує формувати зріз вихідного імпульсу в момент часу, коли напруга розряду конденсатора досягне порогового рівня перемикання ЛЕ при переході з в (у ТТЛ В). Тривалість отриманого імпульсу залежить від сталої часу RС-кола () і величини , яка визначається як розкидом параметрів ЛЕ, так і рівнем завади. Власне тому високу точність вихідного імпульсу в даному формувачі досягнути досить важко.

Щоб не порушити номінальних параметрів ЛЕ у випадку ТЛЛ, допускаються такі значення елементів RC-ланки: Oм, нФ. Якщо Ом, нФ, то тривалість одержаного імпульсу становить

мкс.

Ще простіше побудувати аналогічні формувачі коротких імпульсів за допомогою СR-кола, діода та інвертора. Залежно від того, що треба виділити із вхідного сигнал (його фронт чи зріз), а також якої форми цей вхідний імпульс ( чи ), до діода прикладають або не прикладають напругу зміщення .

На рис.2.5, а, б зображено відповідно схему формувача та часові діаграми при присутності чи відсутності (пунктирні лінії) напруги . Тривалість отриманого на виході імпульсного сигналу в обох випадках залежить в основному від сталої часу .

а) б)

Рис. 2.5. Схема та епюри формувача коротких імпульсів на ЛЕ, RC-колі та діодах.

При відсутності опір слід вибирати з умови забезпечення нормальної роботи ЛЕ – з урахуванням спаду напруги за рахунок струму, що витікає із вхідного кола ЛЕ. Напруга не повинна перевищувати допустимої напруги , і тому для ТТЛ опір слід вибирати в межах 100...500Ом.

При наявності графік на рис.2.5, б буде зміщений на величину . При цьому опір слід вибирати з урахуванням дії струму, який витікає із вхідного кола ЛЕ при наявності . Тому для випадку ТТЛ опір Ом. Діоди і служать для обмеження небажаних викидів (піків) напруги в результаті диференціювання CR-колом вхідного імпульсу. Діод працює на обмеження від’ємного викиду напруги у випадку відсутності , – додатного викиду напруги при наявності .

Принагідно зауважити, що коло захисту ЛЕ, яке складене з елементів , і ( обмежує струм відкритого діода і разом з ним підтримує допустиму напругу на вході ЛЕ), для деяких цифрових мікросхем, що працюють у схемі з великими додатними і (або) від’ємними перепадами напруги, застосовувати необов’язково, оскільки вони вже входять до складу таких мікросхем.