![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Генератори імпульсів.
У сучасних цифрових та мікропроцесорних пристроях генератори імпульсних (цифрових) сигналів (ГІС) займають визначальне місце. Це задаючі генератори тактової частоти, стробуючі або строб-генератори (з періодичною установкою початкової фази), синхронізуючі генератори, генератори серії з n-прямокутних імпульсів, генератори поодиноких імпульсів (очікувальний генератор або одновібратор) тощо. ГІС на цифрових мікросхемах (ЛЕ, тригерах, регістрах тощо) так само, як і на операційних підсилювачах, будують з різними типами часозадаючих кіл. Основні режими роботи релаксаційних ГІС: автоколивний – при якому ГІС має два квазістійких стани і жодного стійкого, а параметри генерованих імпульсів визначаються виключно параметрами схеми генератора; очікувальний – при якому ГІС має тільки один стан стійкої рівноваги і один стан квазістійкої рівноваги, внаслідок чого виробляє один імпульс під дією зовнішнього запускаючого імпульсу; тривалість сформованого імпульсу визначається тривалістю протікання релаксаційного процесу, а частота проходження – частотою повторення запускаючих імпульсів; синхронізації – при якому частота повторення генерованих імпульсів дорівнює або кратна частоті зовнішніх синхронізуючих імпульсів (синхроімпульсів), а при відсутності останніх ГІС працює в автоколивальному режимі. З теорії коливань відомо, що генерування коливань можливе лише при дотриманні певних необхідних та достатніх умов. Щодо побудови ГІС на ЛЕ такими умовами є забезпечення достатнього коефіцієнта передачі (підсилення) ЛЕ і наявність додатного зворотного зв’язку на частоті генерації. Оскільки активним елементом у схемі ГІС може бути інвертор, то для забезпечення першої умови (достатнього підсилення) на його вхід необхідно прикласти таку напругу зміщення, щоб вивести робочу точку в область найбільшої крутизни передавальної характеристики. Це можна виконати з допомогою подільника напруги або за рахунок від’ємного зворотного зв’язку так, як це показано на рис.2.6, а, б відповідно. При розрахунку подільника а) б) Рис. 2.6. Схема зміщення робочої точки для забезпечення підсилювальних властивостей ЛЕ.
Розглянемо приклади релаксаційних ГІС на ЛЕ. Одновібратор, або очікувальний, генератор, переходить із стійкого стану рівноваги у квазістійкий (тобто у другий тимчасовий стійкий стан) тільки після подачі на його вхід запускаючого короткочасного імпульсу. Тривалість сформованого на виході сигналу залежить від величини сталої часу часозадаючого кола, тобто добутку На рис.2.7, а показано схему одновібратора та його часові діаграми напруг.
а) б) Рис. 2.7. Схема одновібратора та його часові діаграми напруг.
Схема має два ЛЕ – 2I-НЕ та інвертор НЕ. Останній забезпечує додатний зворотний зв’язок і служить як буферний підсилювач щодо навантаження. У початковому стані Мультивібратор – це автоколивальний генератор прямокутних імпульсів заданої тривалості, частоти, амплітуди та полярності. Принцип побудови мультивібратора на ЛЕ полягає в тому, що тими ЛЕ є два інвертори, які ввімкнені у коло перехресного додатного зворотного зв’язку (вихід першого з’єднаний із входом другого, в вихід другого – із входом першого). Ці інвертори утворюють схему, шо здатна самозбуджуватись, тобто регенерувати. За рахунок ввімкнення часозадаючих ланок в кола прямого та зворотного зв’язку поряд з регенеративними процесами у схемі відбуваються також і релаксаційні процеси. За таких умов на виході мультивібратора виникають релаксаційні коливання певної амплітуди та частоти. На рис.2.8, а зображена схема мультивібратора на двох інверторах. Регенеративний процес у схемі виникає внаслідок неперервного перезаряду конденсатора а) б) Рис. 2.8. Схема мультивібратора та спосіб регулюваня щілинності імпульсів.
Як тільки напруга на вході верхнього інвертора досягне порогового рівня спрацювання (для ЛЕ ТТЛ Оптимальний режим роботи мультивібратора забезпечується при виборі У тих випадках, коли потрібно окремо регулювати тривалість імпульсу і паузи, тобто регулювати коефіцієнт заповнення ГІС можна побудувати за різними схемами, які зображені на рис.2.9, а-г. а) б) в) г) Рис. 2.9. Схеми генераторів імпульсів.
Схема нерелаксаційного ГІС (рис.2.9, а), побудована за кільцевою схемою, зворотний зв’язок у якій охоплює непарне число інверторів. У такій схемі виникають коливання з частотою, яка визначається сумарною затримкою поширення сигналу в інверторах, а саме: Інші схеми ГІС (рис.2.9, в-г) містять у собі часозадаючі RС-кола і саме тому відносяться до релаксаційних. У схемі на рис.2.9, б активний режим роботи ЛЕ забезпечений від’ємним зворотним зв’язком через резистор На практиці часто виникає потреба керувати роботою мультивібратора, тобто запускати або зупиняти його у потрібні моменти часу. Якщо фаза генерованих імпульсів для даного конкретного випадку не грає принципової ролі, то таку задачу легко реалізувати заміною, наприклад, в схемі мультивібратора одного з інверторів на схему збігу. Тоді один із входів цього ЛЕ буде виконувати функцію керуючого, а рівень напруги Для багатьох схем радіоелектроніки потрібні стробовані ГІС, які формують ціле число імпульсів. На рис.2.10 показана схема стробованого ГІС, яка побудована на базі попередньої схеми (див. рис.2.9, г). На відміну від вже розглянутих даний ГІС формує ціле число періодів, причому останній період завершується повністю, що виключає наявність вищих гармонік. З метою уникнення неповного формування останнього періоду вихідний сигнал Y подається на вхід ЛЕ, що керує роботою ГІС. Якщо зріз Розглянуті схеми ГІС мають досить низьку стабільність. Відносна нестабільність частоти Рис. 2.10. Схема генератора завершених циклів.
Кварцовий генератор забезпечує високу стабільність частоти На рис.2.11 зображено схему кварцового генератора імпульсів на двох інверторах. Її часто застосовують для роботи мікропроцесорів як генератор послідовності тактових імпульсів. Як і в попередніх схемах ГІС, інвертори разом з резистороми Рис. 2.11. Схема кварцевого генератора імпульсів.
Частота кварцового ГІС визначається власною частотою кварцового резонатора. Наприклад, кварцовий ГІС на ТТЛ буде забезпечувати на виході Генератор лінійно-змінної напруги, найпростіша схема якого зображена на рис. 15, а, також належить до релаксаційних ГІС, бо має часозадаюче RC-коло, яке кероване розрядним ключем-інвертором. Функцію останнього у даній схемі виконує ЛЕ з відкритим колектором.
а) б) Рис. 2.12. Схема генератора лінійно-змінної напруги та його часова епюра.
Як видно з рис.2.12, при
|