Курсовая: Проектирование заторможенного мультивибратора
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 мультивибратор | Заторможенный мультивибратор | Счётчик |
TU2, мкс. | UПФ/UЗФ | Т | tU2 мкс. | UПФ/UЗФ | K кол - во импульсов |
6 | 0.79 | 12 | 1 | 0.79 | 60 |
Электронный ключ на транзисторе |
t, не менее мкс. | U, В | E00000 В | t, град. max | t, мкс. | C ключа пФ |
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
---длительность импульса на выходе ключа.
U
— амплитуда выходного импульса.
E
— напряжение базового смещения.
t град max---максимальная температура окружающей среды.
t
---фронт выходного импульса.
C
---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.
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 (t01
зд 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 R
2 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
) 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
), 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 U
1
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
.
Если пренебречь временем разряда С через диод VD, то
tB
(R || R
)*
С* ln [ 10 +
].
Длительность импульса равна:
tU2 = (R + R
)*С * ln
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]
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 ,В | 4,2 | R, Ом | 200 |
E ,В | 0 | R, Ом | 0 |
U , В не менее U ,В не более | 2,4 0,4 | K, не менее UВХ MAX, В | 8 5,5 |
U ,В | 1,5 | UВХ MIN, В | - 0,4 |
U ,В | 0,5 | I MAX, mА | 10 |
U ,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=
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
)*С * ln
С =
=
=
=
=1,626*10
(Ф)
Выбираем С =1,5*10-9 (Ф)
Рассчитаем время восстановления мультивибратора:
tB
(R || R
)*
С* ln [ 10 +
] =
=(1,613*10
+5*10
)*1,5*10
*ln[10+
] =
=1,383*10
(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 R
1 и R2, конденсаторы C1 и C
(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
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 С
1 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
, 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
), 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
, следовательно, сопротивление времязадающего резистора R1 (R
2) 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
) - 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
- 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
(R1 + R1ВЫХ)*С1*ln
t
(R2 + R1ВЫХ)* С2* ln
Выходные импульсы рассматриваемого мультивибратора по форме близки к
прямоугольным. Отношение амплитуд переднего и заднего фронтов выходного
напряжения определяется соотношением:
UПФ / UЗФ = R / (R + R
)
где R = R1 для ИЛЭ DD1.1., R = R2 для ИЛЭ DD1.2.
Скважность генерируемых импульсов:
Q = 1 + tU2 / tU1
Если t
=t
,то C
=C
.
3.2. Расчёт автоколебательного мультивибратора.
Произведем расчёт автоколебательного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ серии К155:
Проверяем условия :
R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U
)-1]
= 230,47(Ом)
R > R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U
)-1]-1 = 666,67(Ом)
Uпф/Uзф=
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
=T - t
=12-6=6=t
,то мультивибратор симметричный, и C
=C
C
=
=
=
=6,76*10
(Ф)
Выбираем из шкалы номинальных значений
C
= C
= 6,8*10
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
и входными I
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
с самой нижней кривой семейства выходных характеристик с параметром I
= - I
. Этой области
соответствует режим отсечки, при котором:
--транзистор закрыт, т.к. оба его перехода смещены в обратном
направлении
U
>0, U
<0
--напряжение U
= - E
+I
*R
- E
--ток коллектора минимален и определяется обратным (тепловым) током
коллекторного перехода I
=I
--ток базы I
= - I
,а ток эмиттера I
=0
--сопротивление транзистора постоянному току наибольшее
R
=
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
<0,U
>0
Ток коллектора I
=B*I
+(B+1)I
=B*I
+I
; I
=(B+1)I
.
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
<0,U
<0
--напряжение U
и U
насыщенного транзистора составляет доли вольта
--максимальный ток транзистора (ток насыщения) I
, практически не зависит от параметров транзистора
I
=
(3.1)
--сопротивление транзистора постоянному току минимально (десятки ом)
r
=
Коллекторный ток насыщения достигается при граничном токе базы I
=
=
. (3.2)
Глубина или степень насыщения транзистора определяется коэффициентом
насыщения S
S=
.
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
доп=100 мА
I
мкА (при 20
)
f
МГц
C
пФ
B=55
Выбор источника коллекторного питания. Значение источника E
выбирают по заданной амплитуде U
выходного напряжения
E
=(1,1
1,2)*U
=(1,1
1,2)*5=5,5
6 (B),
При этом должно выполнятся неравенство
E
U
доп=20 (В),
Выбираем E
=5,7 B.
Коллекторный ток насыщения. Величина тока I
ограничена с двух сторон
20*I
I
I
доп,
где I
-обратный ток коллекторного перехода при t
;
I
доп=допустимый ток
коллектора в статическом режиме (в состоянии длительного включения).
Можно рекомендовать
I
=0,8*I
доп=0,8*100*10
=80*10
(А) (3.3)
Определение коллекторного сопротивления. Величина
коллекторного сопротивления находится из (3.1),(3.3):
R
=
=
=71,25 (Ом)
Выбираем R
=75 Ом.
Обратный ток коллекторного перехода определяется при
максимальной температуре t
по формуле
I
=I
(20
) *2
,
Где I
(20
)-обратный ток коллекторного перехода при 20
.
Сопротивление резистора R
выбирается из условия получения режима отсечки закрытого транзистора при
максимальной температуре.
R
=
=9735 (Ом)
Выбираем R
=9,1 (кОм)
Ток базы I.
Базовый ток ,при котором транзистор заходит в режим насыщения,
вычисляется по формуле (3.2) с учётом, что коэффициент усиления B=B
I
=
(мА)
Сопротивление резистора R
.Для заданной амплитуды входного управляющего сигнала U
=E
величина
сопротивления R
рассчитывается по формуле
R
=
Значение коэффициента насыщения S при заданной длительности t
находим из формулы
S=
,где величина t
определяется из формулы
t
=t
,
t
-cреднее время жизни неосновных носителей (дырок) в базе
t
=
(с)
t
=8,9*10
+55*75*(7+10)*10
(с)
S=
R
=
(кОм)
Выбираем R
Величина ускоряющей ёмкости C. В транзисторном ключе с
ускоряющей ёмкостью C величина ёмкости находится из равенства
C=
(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
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
=
=
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 J