Генераторы на логических элементах
Генераторы на логических элементах
Электрические процессы, в мультивибраторах на транзисторах, операционных усилителях, логических элементах, аналогичны. Структурно они также строятся по схемам: 2 транзистора по схеме ОЭ или 2ЛЭ с отрицанием типов И-НЕ, ИЛИ-НЕ, включенных последовательно. Мультивибратор имеет два временно устойчивых состояния: один ЛЭ (микросхема) закрыт, другой – открыт и наоборот. Параметры времязадающих RC-цепей определяют частоту мультивибратора.
Для построения мультивибраторов на потенциальных логических элементах (ПЛЭ) могут использоваться элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Для многовходовых элементов неиспользуемые входы объединяют, однако при этом возрастает входная емкость и уменьшается входное сопротивление, либо подключают их для элемента И-НЕ на +ЕПИТ, для элемента ИЛИ-НЕ на общую шину.
Принципиальная схема мультивибратора на элементах И-НЕ приведена на рис. 16.19. Время формирования импульса и паузы определяется постоянными времени заряда конденсаторов R1C1 и R2C2, разряд происходит через ускоряющие диоды VD1 и VD2.
Рис. 16.19. Принципиальная схема мультивибратора на ПЛЭ «И-НЕ»
С1 заряжается, когда элемент DD2 находится в состоянии логической «1», при этом элемент DD1 – в состоянии логического «0». В момент переключения элемента DD2 в состояние «1», его выходное напряжение UВЫХDD2=3,5В (для серии К155) будет приложено ко входу DD1, т.к. в момент коммутации UC1- = 0, при этом выходное напряжение элемента DD2 UВЫХDD1 падает до 0 В. В мультивибраторе имеет место 1-ое временно устойчивое состояние (DD2 в состоянии логической «1», DD1 – в «0»). По мере заряда конденсатора С1 напряжение на входе DD1 уменьшается и в определенный момент времени достигает порогового уровня UПОР (UПОР»1,5В для серии К155), при котором DD1 переключается в состояние логической «1», что соответственно переводит элемент DD2 в состояние логического «0». При этом происходит переход схемы во 2-ое временно устойчивое состояние. В этом состоянии конденсатор С1 разряжается, а конденсатор С2 заряжается.
Рис. 16.20. Осциллограммы работы мультивибратора на ПЛЭ
Разряд конденсатора С1 через открытый диод VD1 происходит быстро, поэтому момент следующего переключения определяется достижением UВХDD2=UПОР. Схема вновь переходит в 1-ое временно устойчивое состояние.
Существует насколько разновидностей генераторов на логических схемах. На рис.16.21 приведены схемы генераторов прямоугольных импульсов с времязадающей RC-цепью (а) и с времязадающим конденсатором (б).
Рис.16.21. Генераторы прямоугольных импульсов на логических элементах
Одновибратор на логических элементах И-НЕ (см. рис. 16.22) можно получить из схемы автоколебательного мультивибратора на тех же элементах (см. рис. 16.19), исключив из последней одну времязадающую цепочку. Процессы генерирования импульсов в одновибраторе аналогичны процессам в автоколебательном мультивибраторе.
Осциллограммы работы одновибратора приведены на рис. 16.23.
Рис. 16.22. Принципиальная схема одновибратора на ПЛЭ «И-НЕ»
Одновибратор имеет одно устойчивое и одно временно устойчивое состояние. В исходном состоянии устойчивого равновесия (до поступления запускающего импульса) логический элемент DD1 закрыт и UВЫХ1 равно уровню логической «1». Такое состояние элемента DD1 обеспечивается подключением к его входу резистора R1 небольшого сопротивления. Логический элемент DD2 открыт высоким уровнем входного напряжения, поступающего на один из его входов. При этом конденсатор С1 разряжен.
При подаче на вход схемы в момент времени t1 отрицательного импульса запуска элемент DD2 переходит в закрытое состояние и напряжение на его выходе достигает уровня логической «1». Этот положительный скачок напряжения UВЫХ2передается через конденсатор С1 на вход элемента DD1, закрывая его. Напряжение UВЫХ1 снижается до уровня логического «0». Конденсатор С1 при этом заряжается, напряжение на его обкладках увеличивается, а UВЫХ1 на резисторе R1 уменьшается. При UВЫХ1=UПОР (при t=t2) происходит опрокидывание одновибратора, как и в автоколебательном мультивибраторе. На этом заканчивается формирование импульса и одновибратор переходит в исходное устойчивое состояние равновесия.
Длительность выходного импульса и время нахождения схемы во временно устойчивом состоянии определяется постоянной времени заряда конденсатора RC.
Рис. 16.23. Осциллограммы работы одновибратора на ПЛЭ