КАТУШКА С МАГНИТОПРОВОДОМ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 35 страница



Рис. 10.102

По схемотехнической реализации различают серии элементов ДТЛ [диодно-транзисторная логика (рис. 10.103, а)], ТТЛ [транзис­торно-транзисторная логика на биполярных транзисторах (рис. 10.103, 6)1 МДПТЛ [то же, на МДП-транзисторах (рис. 10.103, в)], КМДПТЛ [то же, на взаимодополняющих[11] или комплементарных

И-НЕ


И-НЕ


Рис. 10.103


 

Та б л и ца 10.4

Ранг параметров логических элементов

Тип логиче­ Быстродей­ Мощность Разветвле­ Помехо­ Степень ге­
ского эле­ ствие рассеяния ние по вы­ устойчи­ нерирования
мента     ходу вость помех
ДТЛ 7 6 5 9 2
ТТЛ 3 6 5 5 9
мдптл 10 2 2 3 2
кмдптл 9 1 1 1 2
ТТЛШ 2 8 5 5 9
и 2Л 5 4 5 5 2
эсл 1 10 2 4 1

 

МДП-транзисторах (рис. 10.103, г)], ТТЛШ (то же, с транзисторами Шоттки), ЭЛС [эмиттерно-связанная логика (рис. 10.103, д)] и И2Л (инжекционная логика).

Рабочие свойства логических элементов определяет ряд параметров: быстродействие — время задержки между сменой состояний вход­ного и выходного сигналов (см. рис. 10.98, в);

нагрузочная способность или коэффициент разветвления — чис­ло входов, которые можно подключить к одному выходу;

помехоустойчивость — максимально допустимый уровень напря­жения помехи, не вызывающий ложного переключения;

степень генерирования помех — интенсивность колебаний тока при переключении элементов;

мощность рассеяния — мощность потерь энергии в элементах. В табл. 10.4 приведено ранжирование параметров логических эле­ментов: ранг 1 соответствует наилучшему, ранг 10 — наихудшему значению параметра. Элементы ТТЛ имеют время задержки 10 — 30 не, коэффициент разветвления по входу 2 — 8.

10.23. Импульсные устройства с временно устойчивыми

состояниями

Импульсные устройства с временно устойчивыми состояниями являются источниками импульсов напряжения, значение и длитель­ность которых, а также частота повторения могут регулироваться в широких пределах.

Мультивибратор. Мультивибратором называется устройство с двумя временно устойчивыми состояниями, представляющее собой генератор импульсов напряжения прямоугольной формы. Обычно


 

он служит для запуска в работу других импульсных устройств при их совместной синхронной работе.

Наиболее распространены мультивибраторы на основе ОУ. Раз­личают симметричные и несимметричные мультивибраторы. У пер­вых длительности прямоугольных импульсов и интервалы времени между ними равны, у вторых — различны.

Схема замещения симметричного мультивибратора приведена на рис. 10.104, а, в которой ОУ является компаратором (см. рис. 10.96 и 10.97). Рассмотрим один период работы мультивибратора. По вто­рому закону Кирхгофа для контура цепи, отмеченного на рисунке штриховой линией, составим уравнение

ипх - ис + щ = 0,                              (10.54)

где щ = R\UmAX/(R1+ R2)и ис— напряжения положительной и от­рицательной последовательной обратной связи по напряжению (см. рис. 10.77, а).

Пусть в момент времениt = 0 напряжение на входе ОУ ивх(0) > 0 (рис. 10.105, г). Тогда по амплитудной характеристике ОУ (см. рис. 10.76, б, ломаная линия 1) напряжение на его выходе

Ивых(О) = -Е,

а напряжения

^(0) - -ЯгЩВ, + R2) = -Ulm№

и по (10.54)

Ис(0) > Щ(0) =- {/imax,

где Е— напряжение источника питания ОУ (рис. 10.105, а —в).

Такое состояние цепи мультивибратора, которому соответствует схема замещения на рис. 10.104, б (ключSв положении У), неустой­чиво. Действительно, напряжения на выходе мультивибратора и на конденсаторе различны: мс(0) > ииых(0). Поэтому конденсатор бу­дет разряжаться через резисторRцепи отрицательной обратной свя-


I

   
         
  tl t2   <3 t

Uci E

^lmax 0

~ ^lmax

-E


 



Uu

ifj i2iz«3 L

2^1max 0

2f/lmax

^>2 t3 T

I ~ Uimax


 



Рис. 10.105

зи и цепь, подключенную к выходу ОУ, а напряжение на нем — изме­няться по экспоненциальному закону (см. рис. 5.4), стремясь к зна­чению ЭДС ( —Е — ивых). В момент времениtbопределяемый усло­вием ивх(^_) = 0, т.е. uc(ti-) = —UlmBX, напряжение на входе ОУ из­менит свое положительное значение на отрицательное. В результа­те этого произойдет переключение ОУ по его амплитудной характе­ристике и скачком изменятся напряжения:

= Е\           = RiE/(Ri + Я2) - и1пи

= u>c(t1+) - 1+) = -2 и1твх,

где учтено, что напряжение на конденсаторе по закону коммутации (5.2) скачком не изменяется:uc(ti_) = uc(tl+).Одновременно раз­рядка конденсатора сменится его зарядкой [см. (5.22)] по схеме за­мещения на рис. 10.104, б (ключSв положении 2)

uc(t)= - t/w + (Е + C/lmax)( 1 - е-<* -                     (Ю.55а)

процесс закончится в момент времени tbопределяемый условием = т-е- по (Ю.54)

uc(t2-) = Ulmax.                           (10.556)

В этот момент времени вновь скачком изменятся напряжения

^вых(^2+) —            — Ulmax;

^вх(*2+) = Uc{t2+) - Щ^) = 2 [/1тах,

а зарядка конденсатора сменится его разрядкой по схеме замещения на рис. 10.104, б (ключSв положении 1)


uc{t)=Ulmax- (Е + t/lmJ(l -
процесс закончится в момент времениt3,определяемый условием ^вх(^з-) = 0, т.е.uc(t3_) = - Ulmax.

Далее процессы в цепи мультивибратора будут периодически по­вторяться.

Длительность положительных импульсов напряжения определя­ется формулами (10.55а), (10.556):

t2- tx= RCln(l + 2Д1/Д2),

R

l    i

а                                           б

а частота работы симметричного мультивибратора с учетом соотно­шенияt3— t2= t2— tiравна

J2(t2 -tx) 2RCln(l + 2Rl/R2)'

В несимметричном мультивибраторе интервалы времени заряд­киt2— txи разрядкиt3— t2конденсатора различны. Это достигается включением в цепь отрицательной обратной связи параллельно двух различных резисторов: один для зарядки, а другой для разрядки кон­денсатора. Для этого последовательно с каждым из этих резисторов включается диод, прямое направление которого соответствует току зарядки или току разрядки.

Одновибратор. Одновибратором называется устройство с одним устойчивым и одним временно устойчивым состоянием, предназна­ченное для формирования однократного прямоугольного импульса напряжения требуемой длительности при воздействии на входе им­пульса напряжения от внешнего источника.

Одновибраторы применяются для стандартизации импульсов на­пряжения по длительности, управления работой электромагнитных реле, задержки импульсов напряжения и деления частоты их повто­рения.

Схема одновибратора на основе ОУ (рис. 10.106) отличается от схемы мультивибратора (см. рис. 10.104) тем, что параллельно кон­денсатору в цепи отрицательной обратной связи включен диод, ко­торый в дальнейшем будем считать идеальным.

Работу одновибратора иллюстрирует совмещенная временная диаграмма на рис. 10.107, а —д.

По второму закону Кирхгофа для контура, отмеченного на рис.

10.106, а штриховой линией, в любой момент времени справедливо соотношение (10.54).

Устойчивому состоянию одновибратора соответствует схема за­мещения на рис. 10.106, б (ключSв положении У), а напряжения на его элементах постоянны и равны

^вых = —Щ Щ = ~RlE/(Rl+ R2) =-I/imax'»

(рис. 10.107, а, б ид), так как диод включен в прямом направлении и напряжение на конденсаторе ис — 0.

Если в момент времени txна вход одновибратора подать доста­точно большой по амплитуде импульс напряжения положительной полярности от источника сигналов, то под действием ЭДС ес (рис.

10.107, в) напряжение на входе ОУ может стать отрицательным. В результате произойдет переключение ОУ аналогично описанному выше для мультивибратора и скачком изменятся напряжения

Ц.ых(*1+) = Е;         = RiE/(R1+ R2) = С/1шах;

^вх(*1+) =                  -              = -tfimax < 0»

так как напряжение на конденсаторе скачком не изменяется [см. (5.2)]. Это состояние одновибратора, которому соответствует схема замещения на рис. 10.106, б (ключSв положении 2), временно ус-


тойчивое. Действительно, после переключения ОУ начинается за­рядка конденсатора через резисторRцепи отрицательной обратной связи [см. (5.22)]

ис= Е{ 1 -                                        (10.56а)

до момента времениt2,определяемого условиемuliX(tг_) = 0, т.е.

= и1пшх =RrE/iR, + R2).                      (10.566)

В этот момент времени произойдет переключение ОУ и скачком изменятся напряжения:

— ~E'j          — —Ui max;

unx(h+)—uc(t2+) ~~ul(h+) — 2 Climax-

Одновременно процесс зарядки конденсатора сменится процес­сом его разрядки в схеме замещения цепи на рис. 10.106, б (ключ 5 в положении 1) до момента времениt3,определяемого условием з) = 0.

В дальнейшем напряжения на всех элементах одновибратора по­стоянные и соответствуют его устойчивому состоянию.

Длительность положительного прямоугольного импульса напря­жения на выходе одновибратора определяется уравнениями (10.56):

t2- tx = RC\n(l + Ry/R2).

Генератор линейно изменяющегося напряжения. Генераторы ли­нейно изменяющегося напряжения входят в состав компараторов, ус­тройств управления перемещением электронного луча по экрану ос­циллографа и т.д.

Простейший генератор линейно изменяющегося напряжения (рис. 10.108) содержит несимметричный мультивибратор, напряже­ние которого (рис. 10.109, а) используется для управления работой транзистора в ключевом режиме. В интервалах времени А £шр тран-

  -    
        t

1 1

 

 



ff

ф£«

Мульти- вибратор


зистор закрыт и происходит зарядка конденсатора емкостью С че­рез резистивное сопротивлениеRKс большой постоянной времени t3ар = RKCот источника с ЭДС Ек (контур 1), в интервалах времени Atpa3транзистор открыт и происходит разрядка этого конденсатора с малой постоянной времени траз « 0 (контур 2).

При соблюдении условияAt3ap<С тзар напряжение на конденса­торе при его зарядке [см. (5.22)] изменяется практически по линей­ному закону (рис. 10.109, б).


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 173;