Проектирование заторможенного мультивибратора
Работа из раздела: «
Программирование и комп-ры»
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
