Схемы укорачивания импульсов

Схема 1.Создание импульса короче входногоможно осуществить по схеме, представленной на рис. 12.2.Схема содержит два логических элемента И-НЕ и интегрирующую цепочку. Здесь RC-цепочка «заваливает» фронт на выходе элемента DD1 (напряжение U_С). Логический элемент DD2 работает по прямому назначению: на один вход поступает входное напряжение U_вх непосредственно, а на другой – через интегрирующую RC-цепь. Только в интервале от t₁ до t₂ напряжение на конденсаторе U_С превышает U_пор и совпадает с положительным напряжением на другом входе элемента DD2, вследствие чего на выходе DD2 возникает импульс низкого уровня. При построении временных диаграмм не учитывается длительность фронтов импульсов.

Рис. 12.2. Схема укорачивания импульса на двух логических

элементах (а) и временная диаграмма (б)

Описанный процесс возможен для схем ТТЛ при R < 500 Ом. Если R > 5000 Ом, то на нижнем входе элемента DD2 будет постоянно присутствовать логическая единица. Схема будет выполнять функцию простого инвертора.

При 500 < R < 5000 Ом характер работы схемы будет определяться параметрами логических элементов.

Схема 2. Когда для получения укороченного импульса применяют выходной сигнал триггера (рис. 12.3), элемент DD1 становится не нужным. В таком случае обычно используют оба выхода триггера Q и , сигналы на которых взаимно инверсные. Временные диаграммы имеют вид, как и в предыдущем случае.

Рис. 12.3. Схема укорачивания импульса с использованием триггера

Схема 3. В следующей схеме (рис. 12.4, а) используется тот же принцип, что и в первой схеме, но сигнал U_вх подается прямо на RC-цепочку. Временные диаграммы представлены на рис. 12.4, б, в.

Не трудно заметить, что в зависимости от уровня входного импульса U_вх совпадение сигналов высокого уровня на входах элемента DD2 обеспечивает укороченный импульс на выходе, совпадающий либо с передним фронтом входного сигнала низкого уровня (рис. 12.4, б), либо с задним фронтом положительного входного импульса (рис. 12.4, в).

Рис 12.4. Схема формирования короткого импульса из переднего или заднего фронта (а) и временные диаграммы (б) и (в)

Выводы:

· Укорочение импульса достигается за счет подачи на входы логического элемента взаимно инверсных сигналов, один из которых проходит через интегрирующую RC-цепь.

· Длительность полученного импульса зависит от номинальных значений R и C. Допускается R £ 500 Ом и C = 1¸3 нф.

· Точность длительности импульсов невелика.

Схема 4. Укорочение импульсов посредством одного логического элемента и дифференцирующей цепочки для U_вх высокого уровня (рис. 12.5, а).

При анализе работы схемы следует учитывать величину сопротивления в дифференцирующей цепочке. Схема позволяет вырабатывать укороченные импульсы по переднему или заднему фронту входного сигнала высокого уровня.

а б

Рис. 12.5. Схема формирования короткого импульса с одним

логическим элементом

Если R < 500 Ом, то в результате дифференцирования RC-цепочкой на входе ЛЭ образуются два остроконечных импульса положительной и отрицательной полярности, соответствующие фронту и спаду входного импульса. Обратное сопротивление диода VD гораздо больше сопротивления резистора R и на положительный остроконечный импульс не влияет. Для отрицательного остроконечного импульса в точке А определяющим является прямое сопротивление диода, которое гораздо меньше R. Поэтому дифференцированный сигнал имеет вид, как на рис.12.5 б, т.е. не имеет отрицательного выброса. Только в интервале t₁–t₂ потенциал U_A превышает U_пор и действует как 1, тогда U_вых – низкого уровня. Здесь 100 < R < 500 Ом.

Для анализа работы устройства при R > 5000 Ом можно заменить его схему эквивалентной (рис. 12.6). Здесь входной сигнал представлен источником U_S, эмиттерный переход входного каскада логического элемента ТТЛ заменен резистором R_эп [6].

Рис. 12.6. Эквивалентная схема формирователя короткого импульса

В исходном состоянии (ключ S в положении 1) левая обкладка конденсатора соединена с общим проводом. Конденсатор заряжен до напряжения

U_С = U_А = U_п – U_R1– U_эп ,

где U_п – напряжение источника питания устройства; U_R1 – падение напряжения на резисторе R1 в базовой цепи многоэмиттерного транзистора (см. схему базового элемента ТТЛ); U_эп – падение напряжения на эмиттерном переходе многоэмиттерного транзистора. При подключении входного сигнала U_S (перевод ключа S в положение 2) на резисторе R возникнет импульсное падение напряжения, повышающее потенциал в точке А. Для защиты входной цепи логического элемента в этом случае следует подключить параллельно диоду стабилитрон или вход логического элемента соединить через диод с плюсом источника питания. Возникающий в результате дифференцирования переднего фронта входного сигнала положительный импульс напряжения не изменит состояния логического элемента (рис. 12.7), но перезарядит конденсатор.

Перевод ключа S в положение 1 аналогичен отключению входного сигнала (задний фронт импульса) и замыканию заряженного конденсатора на резистор R. Поскольку знак напряжения на обкладках конденсатора сменился, ток разряда конденсатора в первый момент снизит потенциал в точке А до нуля (рис. 12.7), а затем потенциал снова вернется к начальному значению:

U_С = U_А = U_п – U_R1– U_эп.

При этом в течение интервала t₁–t₂ потенциал на входе логического элемента будет ниже U_пор, что вызовет появление на выходе схемы короткого импульса высокого уровня. Картина протекания процессов представлена на рис. 12.7.

Поиск по сайту: