Высокостабильные мультивибраторы на интегральных микросхемах ТТЛ
Описание схемы ждущего и автоколебательного мультивибраторов со стабилизацией временных параметров импульсов с помощью отрицательной обратной связи. Построение мультивибраторов на интегральных микросхемах ТТЛ. Диаграммы автоколебательного мультивибратора.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.04.2014 |
| Размер файла | 176,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЕ МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ ТТЛ
В.П. ДЬЯКОНОВ, П.Г. ЛЫКОВ
Построение мультивибраторов на интегральных микросхемах ТТЛ (ИМС) позволяет унифицировать элементную базу радиоэлектронной аппаратуры и дает ряд преимуществ: питание от одного низковольтного (Eп=+5В) источника, естественное согласование с цифровыми блоками на ИМС, высокое быстродействие, хорошую нагрузочную способность схем и др.[1,2]. Однако описанным схемам присущ серьёзный недостаток - весьма низкая стабильность длительности импульсов и периода колебаний при изменении питающего напряжения Eп и температуры Т.
В обычном мультивибраторе на базе RS-триггера [1] (см. рис. 1,а) при отсутствии R1, R2 и закороченном диоде Д1 длительность формируемого импульса определяется экспоненциальным разрядом конденсатора С от начального уровня () до порогового уровня переключения М1-1 Uп.
(1)
Это приближенное выражение справедливо при , где U1-напряжение логической единицы на входе М1-1 при входном напряжении, большем . Приближенно можно считать, что и , где - падение напряжения на эмиттерных переходах транзисторов ИМС. Таким образом,
(2).
Формула (2) отражает сильную зависимость tи от Eп и температуры Т; с изменением Т напряжение Up-n меняется примерно на - 2,5 мВ/0C. Для снижения указанных нестабильностей в [2,3] предложено введение в М1-3 отрицательной обратной связи, осуществляемой через резистивный делитель R1, R2 (рис. 1,а). Работу мультивибратора поясняют временные диаграммы на рис. 1,б. В исходном состоянии RS-триггер на элементах М1-1 и М1-2 находится в состоянии, в котором выходное напряжение микросхем соответственно равно и . Диод Д1 закрыт и в М1-3 действует отрицательная обратная связь. Учитывая входной ток М1-3 для ее выходного напряжения , можно получить следующее выражение:
, (3)
где kU=(20-50) - коэффициент усиления М1-3 в активном режиме работы.
При выполнении условий
(4)
выходное напряжение становится пропорциональным её пороговому напряжению
(5)
Рисунок 1 Схема стабильного ждущего мультивибратора (а) и временные диаграммы его работы (б). М1 - К1ЛБ553; Д1, Д2 - Д310; R=R1=R2=510 Ом, R3=1кОм, С1=1 нФ, С=0.5 мкФ
При запуске RS-триггера переключается в другое состояние - напряжение присутствует на выходе М1-2 и - на выходе М1-1. Диод Д1 отпирается, и М1-3
Рисунок 2 Относительная нестабильность длительности импульса от напряжения питания (а) и температуры (б) для схемы рисунок 1
переключается в состояние логического 0 на выходе (заметим, что при этом обратная связь перестает действовать). Начинается разряд С с начального уровня до порогового . Время разряда
(6)
определяет длительность импульсов. Спустя время tи триггер возвращается в исходное состояние, и через время восстановления
(7)
мультивибратор приходит в исходное состояние. Для уменьшения можно шунтировать диодом Д2.
Нетрудно показать, что стабильность tи (6) у описанного мультивибратора значительно выше, чем у простейшего. Если М1-1 и М1-3 находятся на одном кристалле (в примененных и.м.с. К1ЛБ553 в одном корпусе и на одном кристалле содержится 4 элемента 2И - НЕ), то у них напряжения практически равны и имеют идентичные зависимости от температуры. Поэтому в идеализированных условиях и
, (8)
т.е. вообще не зависит от Eп и Т. В реальных условиях tи определяется, если в (6) подставить значение . При этом отрицательная обратная связь уменьшает нестабильность tи примерно раз, т.е. почти на порядок с учетом приведенных значений .
На рис. 2 приведены экспериментальные зависимости tи от Eп и Т. Пунктиром показаны те же зависимости для обычного мультивибратора. При изменении Eп на 10% tи изменялась в пределах +0.3 - - 0.8%, а при изменении Т от 20 до 600С - на 1.5% (в обычном мультивибраторе эти цифры составляли 12 и 15%). Таким образом, эксперимент подтвердил высокое стабилизирующее действие отрицательной обратной связи.
На рис. 3 показана схема и временные диаграммы автоколебательного мультивибратора стабилизированного цепями отрицательной обратной связи.
Как видно на рис.3,б, при работе мультивибратора происходит попеременный разряд и заряд хронирующих конденсаторов и попеременное изменение состояния RS-триггера на микросхемах М1-1 и М1-2. Обратной связью охвачена М1-3 и М1-4.
Период колебаний этого мультивибратора t0=2tи. Если выходное напряжение снимать с выхода микросхем, охваченных отрицательной обратной связью, как показано на рис.1 и 3, то его величина в состоянии «1» определяется по (5) и составляет В при N=2 и типичном значении В, а в состоянии «0» несколько возрастает, но составляет менее 0.15В. Для увеличения нагрузочной способности схем можно включить буферные микросхемы или эмиттерные повторители; можно также снимать выходное напряжение с микросхем, не охваченных отрицательной обратной связью.
Хотя введение цепей ООС несколько усложняет схему мультивибраторов, это окупается значительным (примерно на порядок) улучшением стабильности временных параметров. Можно надеяться, что описанный метод повышения стабильности и конкретные схемные решения мультивибратора найдут широкое применение в радиоэлектронных устройствах, построенных на ИМС.
автоколебательный мультивибратор интегральный микросхема
Рисунок 3 Схема автоколебательного стабильного мультивибратора (а) и временные диаграммы его работы (б). Данные схемы указаны в подписи к рисунку 1
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Экспериментальное исследование схемы автоколебательных мультивибраторов на транзисторах и интегральных микросхемах. Измерение тока коллектора с помощью осциллографа. Факторы, ограничивающие величину максимальной частоты генерации мультивибраторов.
лабораторная работа [87,9 K], добавлен 18.06.2015Направление зарядного тока конденсатора. Разработка электрической схемы автоколебательного мультивибратора. Схема регулировки скважности. Расчёт основных параметров функционирования схемы мультивибратора. Выбор элементной базы и составление спецификации.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 28.01.2015Преобразование энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний при помощи релаксационных генераторов. Устройство автоколебательного мультивибратора на дискретных компонентах. Выбор структурной схемы генератора прямоугольных импульсов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.06.2011Проектирование электронной схемы на цифровых интегральных микросхемах с целью расчета кодера фамилии студента. Составление таблицы истинности. Разработка схемы генератора импульсов с заданной частотой повторения. Схема совпадения кодов, регистры памяти.
курсовая работа [525,4 K], добавлен 18.12.2013Разработка структурной схемы электронного устройства "баскетбольный таймер" с диапазоном 10 минут. Составление варианта реализации электрической принципиальной схемы устройства на интегральных микросхемах. Описание схемы работы таймера, его спецификация.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.12.2015Общее понятие об интегральных микросхемах, их назначение и применение. Описание электрической принципиальной схемы логического устройства, выбор и обоснование элементной базы. Расчет тепловых процессов устройства, оценка помехоустойчивости и надежности.
курсовая работа [90,5 K], добавлен 06.12.2013Процесс преобразования напряжения в цифровой код. Метод последовательных приближений. Генераторы прямоугольных импульсов. Основные параметры элементов времязадающих цепей. Состав схем малой и средней степеней интеграции. Время задержки распространения.
курсовая работа [744,5 K], добавлен 04.10.2012Выбор и обоснование структурной схемы лабораторного макета, расчет ее электрических параметров. Разработка RS-триггера на дискретных элементах (транзисторах). Асинхронный и синхронный RS-триггеры на логических элементах и интегральных микросхемах.
курсовая работа [358,9 K], добавлен 16.05.2012- Проектирование системы управления модулятором добротности лазера с импульсной модуляцией добротности
Структура лазера с импульсной модуляцией добротности. Расчет первого и второго ждущего мультивибратора с эмиттерной связью (строб задержки и работы). Схема ключа с резистивно-емкостной связью. Применение мультивибраторов с коллекторно-базовыми связями.
курсовая работа [993,6 K], добавлен 28.12.2014 Цифровые способы обработки электрических сигналов, передачи и приема их в цифровой форме. Принцип работы автоколебательного мультивибратора. Разработка схемы электрической принципиальной устройства управления. Моделирование электронного коммутатора.
курсовая работа [584,8 K], добавлен 10.12.2012Общие сведения об усилителях звуковой частоты. Электрический расчет схемы прибора. Разработка узлов радиоэлектронной аппаратуры. Определение номиналов пассивных и активных элементов схемы усилителя низкой частоты, которые обеспечивают работу устройства.
курсовая работа [355,0 K], добавлен 13.10.2017Предельные эксплуатационные параметры полупроводникового прибора КД409А. Поиск напряжения пробоя транзистора. Электрический расчет схемы автоколебательного симметричного мультивибратора. Полупроводниковые диоды, их виды, конструкция и параметры.
контрольная работа [694,5 K], добавлен 22.03.2015Этапы проектирование полупроводниковых интегральных микросхем. Составление фрагментов топологии заданного уровня. Минимизация тепловой обратной связи в кристалле. Основные достоинства использования ЭВМ при проектировании топологии микросхем и микросборок.
презентация [372,7 K], добавлен 29.11.2013Создание интегральных схем и развитие микроэлектроники по всему миру. Производство дешевых элементов электронной аппаратуры. Основные группы интегральных схем. Создание первой интегральной схемы Килби. Первые полупроводниковые интегральные схемы в СССР.
реферат [28,0 K], добавлен 22.01.2013Проектирование и расчет радиоприемника, его выполнение на интегральных микросхемах. Реальная чувствительность автомобильных радиовещательных приемников. Включение помехозащитных фильтров в систему питания устройства. Принципиальная электрическая схема.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 30.08.2011Развитие микроэлектроники и освоение производства интегральных микросхем. Применение микроконтроллеров и микроэлектронных генераторов импульсов. Разработка электрической и принципиальной схем устройства. Анализ временных соотношений и погрешностей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.10.2009Анализ основных тенденций в современных полупроводниковых интегральных микросхемах (ИМС). Структурная схема блока компаратора. Физическая структура и топология биполярного n-p-n транзистора на основе подложки p-типа с эпитаксиальным и скрытым слоем.
курсовая работа [214,9 K], добавлен 01.11.2010Особенности построения генераторов на основе цифровых интегральных схем. Использование усилительных свойств логических инверторов для обеспечения устойчивых колебаний. Расчет активных и пассивных элементов схемы мультивибратора на логических элементах.
курсовая работа [188,5 K], добавлен 13.06.2013Проектирование синхронного счетчика с четырьмя выходами, циклически изменяющего свои состояния. Решение задач логического синтеза узлов и блоков цифровых ЭВМ. Разработка структурной, функциональной и электрической принципиальной схем заданного устройства.
контрольная работа [500,9 K], добавлен 19.01.2014Синтез распределителя импульсов на двух вариантах триггеров с выбором наилучшего из них по критерию "минимум аппаратных затрат". Построение схемы обнуления по включению питания. Расчет генератора тактовых импульсов. Построение временных диаграмм работы.
автореферат [279,5 K], добавлен 09.06.2013
