Исследование двухфазного генератора импульсов на логических элементах

621.373.4(07) М545

№3651

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №5

Исследование двухфазного генератора импульсов на логических элементах по курсам Цифровая электроника Электроника лазерных систем Для студентов специальностей 200300–Электронные приборы и устройства(210105 ОКСО) 072300–Лазерная техника и лазерные технологии(200201 ОКСО)

Таганрог 2004

Ерещенко Галина Евгеньевна Москаленко Евгений Петрович УДК621.373.44(07.07)+681.32:621.382_181.48(07.07)+ 621.382.82_181.48:681.32(07.07)621.376.5(07.07)

Методические указания по выполнению лабораторной работы №5 Исследование двухфазного генератора импульсов на логических элементах.

Составители: Ерещенко Г. Е., Москаленко Е. П. Методические указания по выполнению лабораторной работы №5 “Исследование двухфазного генератора импульсов на логических элементах.” Рассматриваются принципы построения и работы двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ различной модификации: на RS – триггерах с дополнительными источниками зарядного напряжения; на основе Е– триггеров; с автоуправляемым смещением. Приводятся основные соотношения для расчета характерных временных интервалов. Описывается порядок исследования двухфазного генератора на ЛЭ (К155ЛАЗ) с автоуправляемым смещением. Указания адресованы студентам специальностей 200300 и 072300, изучающим, соответственно, курсы «Твердотельная электроника» и «Электроника лазерных систем» в 7–м семестре для ДФО, а также специальности 200300 (курс «Цифровая электроника») в 9–м семестре для БФО. Табл. 1. Ил. 7. Библиогр. : 3 назв. Рецензент О. Н. Негоденко, канд. техн. наук, профессор кафедры ТМ и НА ТРТУ.

Ответственный за выпуск Москаленко Е.П. Редактор Белова Л.Ф. Корректор Надточий З.П. Верстка Кливаренко Е.Н. ЛР 020565 от 23.06.1997. Подписано к печати 09.12.04 Формат 60х84 /1/16. Бумага офсетная Офсетная печать. Усл. п. л. – 1,1 Уч. Изд. л. – 1,0 Заказ №…Тираж 250 экз. «С»

Издательство Таганрогского государственного радиотехнического университета ГСП 17А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44 Типография Таганрогского государственного радиотехнического университета ГСП 17А, Таганрог, 28, Энгельса, 1

Для заметок 1.Цель работы Изучение принципа функционирования, устройства, временных диаграмм и исследование особенностей работы двухфазного генератора импульсов на логических элементах ТТЛ – типа при изменении параметров элементов схемы. 2.Основные сведения 2.1. Основные определения, понятия и области применения многофазных генераторов Многофазными генераторами называют устройства, формирующие несколько последовательностей импульсов, сдвинутых друг относительно друга по фазе на произвольный и, при необходимости, регулируемый угол. Обычные генераторы создают на двух своих возможных выходах последовательности импульсов, сдвинутые по фазе друг относительно друга на фиксированный угол, равный 1800. Принцип построения многофазных генераторов основан на использовании обычных генераторов, соединенных между собой так, чтобы обеспечивалась генерация последовательностей импульсов, каждая из которых сдвинута по оси времени (по фазе) относительно других на некоторую величину, отличную от половины периода в последовательности. Многофазные генераторы применяются в качестве цифровых фазовращателей, генераторов тактовых импульсов для приборов с зарядной связью и вычислительных устройств на динамических элементах, генераторов временных задержек, распределителей импульсов. Они широко используются также в приемопередающих антенных решетках, системах технической диагностики радиоэлектронной аппаратуры, устройствах коммутации и обработки сигналов многоканальных радиотехнических систем, формирователях и дешифраторах сигналов сложной формы, генераторах псевдошумовых сигналов и циклических кодов, системах автоматического обнаружения и распознавания образов, формирователях растров в системах телевизионного наблюдения и т. п. [1]. Количество обычных (однофазных) генераторов, входящих в состав многофазного генератора, равно требуемому количеству сдвинутых по фазе друг относительно друга импульсных последовательностей. Ниже принцип работы и построение многофазных генераторов будет рассмотрены на основе двухфазного генератора на логических элементах (ЛЭ) ТТЛ – типа.

18

3

Для заметок 2.2. Принцип работы двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с дополнительными источниками зарядного напряжения Принципиальная схема двухфазного генератора импульсов на ЛЭ И-НЕ ТТЛ с перезарядом конденсаторов изображена на рис.1. Eз3

Eз1

R3

R1

VD1

Uвх1

VD5

Uвх2 VD6

С1

Eз2

Eз4

R2

R4

VD3

VD2

DD1.1 & Uвых1

Uвх3 VD7 DD1.3 &

DD1.2 &

Uвх4 VD8

С2

VD4

Uвых2

DD1.4 &

Рис.1. Двухфазный генератор импульсов на ЛЭ ТТЛ

В схему входят два RS – триггера с инверсным управлением на ЛЭ ДД1.1, ДД1.2 (первый триггер) и ДД1.3, ДД1.4 (второй триггер); диоды VD1 и VD2, обеспечивающие перезаряд конденсатора С1 через резисторы R1, R3 и источники зарядного напряжения – Ез1, -Ез3, диоды VD4 и VD3,обеспечивающие перезаряд конденсатора С2 через резисторы R2, R4 и источники зарядного напряжения – Ез2, -Ез4; защитные диоды VD5, VD6, VD7, VD8, предохраняющие входы ЛЭ от высоких уровней напряжения в момент переключения триггеров. Временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы двухфазного генератора, показаны на рис.2, где Uвхi – напряжения на катодах соответствующих защитных диодов: Uвых1 и Uвых2 – выходные напряжения, соответственно первого (выход ЛЭ ДД1.1) и второго (выход ЛЭ ДД1.3) триггеров; Uc1– напряжение на обкладках конденсатора С1.

4

17

Библиографический список 1. Управление релаксационными генераторами / Я.Е. Беленький,

Emax4

tдоп4

′ −U Д U ВЫХ Uп4 Uвх4

О.Е.Левицкий, В.А.Халин и др./ Под ред. Я.Е.Беленького. – Киев:

U 0 ВЫХ − U Д tдоп2

Uп2 Uвх2

Наукова думка, 1982. – 280 с. 2. Справочник по микроэлектронной импульсной технике /

t t

U

0

ВЫХ

−U Д

Uп3 Uвх3

В.Н. Яковлев, В. В. Воскресенский, С.И. Мирошниченко и др./ Под ред. В.Н. Яковлева. – Киев: Техника, 1983. – 359 с.

Uп1 Uвх1 ′ Uвых

3. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электротехника (Полный курс):Учебник для вузов / Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин,

t

U 0 ВЫХ − U Д

t t∆ϕ

tu1

Uвых1

t

А.И.Гуров./ Под ред. О.П.Глудкина. - М: Горячая линия Телеком, 2002. – 768 с.

t

Uвых2

UВЫХ ′ + UЗ1

′ − UД1 − UП4 UВЫХ

′ − UВЫХ UВЫХ 0

t

Uc1

′

′ + U Д1 + U П 3 − U ВЫХ

0

− UВЫХ + U ВЫХ

t1

t2

t4

t3

t5

t6

Рис.2. Временные диаграммы двухфазного генератора импульсов на ЛЭ ТТЛ

Работу генератора рассмотрим с момента времени t1, когда оба триггера находятся в единичном состоянии, т.е. на выходах ЛЭ ДД1.1 и ДД1.3 имеются высокие выходные напряжения. При t ≥ t1 конденсатор С1 перезаряжается через выход ЛЭ ДД1.1, открытый диод VD1, резистор R1 и источник зарядного напряжения – Ез1, стремясь получить на обкладках: левой – потенциал, равный плюс Uвых1=U′вых, правой – минус Ез1. При этом напряжение Uвх4 экспоненциально убывает с постоянной времени τ 1 , устремляясь от уровня Емах4 к уровню минус Ез1. В момент

t = t 2 , когда U вх 4 ≤ U n 4 (где Un4 –пороговый уровень срабатывания ДД1.4), происходит переключение второго триггера в нулевое состояние и последующий перезаряд конденсатора С2 с постоянной времени τ 2 через выход ЛЭ ДД1.4, открытый диод VD4, резистор R2 и источник зарядного напряжения - Ез2. На этом заканчивается формирование интервала времени t12. Конденсатор С1 при времени

16

5

t > t 2 продолжает перезаряжаться до тех пор, пока под воздействием напряжения

Uвх4

не

откроется

диод

VD2,

что

происходит

при

о − U вх 4 = U вых − U Д ,а затем в момент времени t12+tдоп4 переразряд

о

конденсатора C1 прекращается. (Под U вых понимается напряжение на выходе ЛЭ ДД1.2, соответствующее низкому уровню – логическому нулю; под U Д - падение напряжения на диоде VD2 после прекращения процесса перезаряда конденсатора С1). В процессе перезаряда конденсатора С2, начиная с t = t 2 , напряжение Uвх2 экспоненциально уменьшается от Емах2, стремясь к уровню –Ез2.При U вх 2 ≤ U n 2 первый триггер переключается в нулевое состояние

( t = t 3 ),

т.е.

заканчивается

формирование

временного

интервала t23. Затем конденсатор С1 перезаряжается в обратном направлении и второй триггер возвращается в исходное состояние ( t = t 4 ). Первый триггер возвращается в исходное единичное состояние после перезаряда конденсатора С2 в обратном направлении ( t = t 5 ). Таким образом, в процессе последовательного формирования временных интервалов t12, t23, t34, t45, связанных с процессами перезаряда конденсаторов С1, С2, и поочередного переключения триггеров, на выходах двухфазного генератора создаются две импульсные последовательности (Uвых1 и Uвых2), сдвинутые во времени (по фазе). При принятых на рис.2 обозначениях

tU 1 = t12 + t23 ;

tU 2 = t45 + t56 = t45 + t12 ; T = t12 + t23 + t34 + t45 ;

(1)

t∆ϕ = t45 ; ∆ϕ = где t∆ϕ и

t45π , t45 + t56

∆ϕ - временной и фазовый сдвиги между импульсами второй

(с выхода ЛЭ ДД1.3) и первой (с выхода ЛЭ ДД1.1) последовательности. 2.3. Получение основных расчетных соотношений Количественные соотношения, позволяющие определить длительности временных интервалов t12, t23, t34, t45, могут быть найдены на

6

Контрольные вопросы 1. Какое устройство называют многофазным генератором? 2. Где применяются многофазные генераторы? 3. Как выглядят принципиальная электрическая схема и временные диаграммы двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с дополнительными источниками зарядного напряжения? 4. Как выглядит схема ЛЭ МЭТТЛ–типа и каков принцип ее работы? 5. Каков принцип работы двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с дополнительными источниками зарядного напряжения? 6. Как работает RS–триггер с инверсным управлением? 7. С какой целью в схеме двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ поставлены диоды на входах ЛЭ? 8. Как можно получить выражения для расчета временных интервалов в двухфазном генераторе на ЛЭ ТТЛ с дополнительными источниками зарядного напряжения? 9. Почему возможен жесткий режим возбуждения двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с дополнительными источниками зарядного напряжения? 10. Что понимается под жестким и мягким режимом возбуждения генератора? 11. Как можно достичь мягкого режима возбуждения генератора на ЛЭ ТТЛ? 12. Как выглядит схема и каков принцип работы Е–триггера? 13. Как может выглядеть схема двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с Е–триггером? 14. Как выглядит схема и временные диаграммы двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с автоуправляемым смещением? 15. Что понимается под термином «передаточная характеристика ЛЭ»? Как она выглядит? 16. Какие элементы в схеме двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ с автоуправляемым смещением выполняют функции автоуправляемого смещения? 17. Как происходит автоуправляемое смещение в двухфазном генераторе на ЛЭ ТТЛ с автоуправляемым смещением? 18. Какие и чем отличаются временные диаграммы двух подробно рассмотренных двухфазных генераторов на ЛЭ ТТЛ (с дополнительными источниками зарядного напряжения и с автоуправляемым смещением)? 19. Как можно определить фазовый угол сдвига между последовательностями импульсов первого и второго триггеров двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ? 20. Чем определяется величина порогового напряжения (Uп) в схеме двухфазного генератора на ЛЭ ТТЛ?

15

2. Включить осциллограф и дать ему прогреться в течение 10…15 мин. При отключенном положении тумблеров SА1 и SА2 просмотреть и зарисовать осциллограммы напряжений на всех выведенных контактных гнездах схемы с указанием положения временной оси и масштабов по осям координат. 3. Измерить амплитуду и частоту следования прямоугольных импульсов при четырех различных сочетаниях положений тумблеров SА1 и SА2, подключив осциллограф к контактному гнезду ХS1, а затем к ХS2. 4. Последовательно подключив осциллограф к контактному гнезду ХS3, а затем к ХS4, определить при разных положениях тумблера SА1 длительности процессов переразряда конденсатора С1 через резистор R3 и R1 соответственно. На осциллограммах отметить момент переключения второго триггера по штриху на плавной кривой переразряда конденсатора С1. Определить величину интервала времени до этой точки и напряжения в этой точке (Uп). 5. Последовательно подключив осциллограф к контактному гнезду ХS5, а затем ХS6, определить при разных положениях тумблера S2 длительности процессов перезаряда конденсатора С2 через резисторы R2 и R4, соответственно. На осциллограммах отметить момент переключения первого триггера по штриху на плавной кривой перезаряда конденсатора С2. Определить величину интервала времени до этой точки и напряжения в этой точке Uп. 6. Подав на вход осциллографа разность потенциалов между контактными гнездами ХS3 и ХS4, а затем ХS5 и ХS6, определить основные параметры процессов перезаряда конденсатора С1 и С2, соответственно. Измерения провести при различных положениях тумблеров SА1 и SА2. 7. С помощью двухлучего осциллографа измерить времена сдвига (t∆φ) между последовательностями импульсов, снимаемыми с контактных гнезд ХS1 и XS2, при четырех различных сочетаниях положений тумблеров SА1 и SА2. 8. На основании результатов измерений вычислить фазовые углы сдвига между импульсными последовательностями первого и второго триггеров при четырех различных вариантах сочетания положений тумблеров SА1 и SА2. 6.Содержание отчета 1. Домашнее задание. 2. Таблицы, графики, расчетные данные по результатам экспериментальных исследований. 3. Результаты сопоставления теоретических (расчетных) и экспериментальных данных. 4. Выводы по работе с анализом возможных причин погрешностей измерений. 5. Схема исследуемого устройства.

14

основании рассмотрения процессов перезаряда конденсаторов С1 и С2. Поскольку характер протекающих процессов в течение указанных временных интервалов одинаков, то подробный вывод расчетных соотношений приводится только для одного временного интервала t12. В соответствии с изложенным выше принципом работы генератора напряжение на конденсаторе С1 в процессе перезаряда, начиная с момента времени t1, стремится возрасти от значения / 0 U c1 (0) = −(U вых − U вых )

(2)

до величины / U c1 (∞) = U вых + Е з1 ,

где

(3)

/ U вых – напряжение, соответствующее высокому уровню –логической

единице. К моменту времени t2 оно достигает уровня / U c1 (t 2 ) = U вых − U Д1 − U n4 ,

где

(4)

U Д 1 и U n 4 - величины напряжений, соответственно на диоде VD1 и

на входе ЛЭ ДД1.4. При Uвх 4=Uп4 начинается переключение триггера на ЛЭ ДД1.3, ДД1.4. Используя соотношение

U C (t ) = U C (∞) − (U C (∞) − U C (0))e − t / τ 1 ,

(5)

характеризующее закон изменения напряжения на конденсаторе в момент времени перезаряда, и приведенные равенства (2), (3), (4), получают выражение для нахождения временного интервала t12 в виде

t12 = τ 1 ln где

1 0 2U вых + Ез1 − U вых , Ез1 + U n 4 + U Д 1

1 τ 1 = (( Rвых + rg ) // R3 + R1)C1 ≈ R1 ⋅ C1 ,

(6) 1 Rвых

и

rg

-

сопротивления, соответственно, на выходе ЛЭ ДД1.1 при единичном уровне выходного напряжения и диода VD1 в открытом состоянии. Соотношения для определения интервалов t23, t34, t45 можно получить аналогичным образом, и они запишутся в виде

t23 = R 2 ⋅ C 2 ⋅ ln

1 0 2U вых + Ез 2 − U вых ; Ез 2 + U n 2 + U Д 4

1 0 2U вых + Ез 2 − U вых t34 = R3 ⋅ C1⋅ ln ; Ез 3 + U n3 + U Д 2

t34 = R 4 ⋅ C 2 ⋅ ln VD7;

(7)

1 0 2U вых + Ез 4 − U вых . Ез 4 + U n 4 + U Д 3

При однотипных диодах VD1; VD2; VD3; VD4 и VD5; VD6; VD8 и идентичных ЛЭ справедливы

7

равенства: U Д 1

= U Д2 = U Д3 = U Д4 = U Д ,

U n1 = U n 2 = U n 3 = U n 4 = U n . Параметры выходных импульсов двухфазного генератора определяются по формулам (1) с учетом соотношений (6) и (7). Рассмотрим частный случай. Пусть существует равенство всех времязадающих элементов, т.е. R1=R2=R3=R4=R; С1=С2=С; Ез1= Ез2= Ез3= Ез4= Ез, тогда

tU 1 = tU 2 = R ⋅ C ⋅ ln

1 0 2U вых + Ез − U вых ; Ез + U n + U Д

T = 2tU 1 ; ∆ϕ =

π 2

(8)

предназначенные для коммутации времязадающих конденсаторов. Для нормальной работы макета постоянное напряжение подается от внешнего источника питания. Для реализации схемы автогенератора на логических элементах применены две микросхемы типа К155ЛАЗ, каждая из которых содержит четыре элемента 2И–НЕ. Напряжение источника питания для этих микросхем составляет 5В±5%. С помощью контактных гнезд, обозначенных ХS1 и ХS2, контролируется характер изменения напряжения на прямых выходах первого и второго триггеров соответственно. Гнезда XS3; XS4 и XS5; XS6 служат для контроля формы напряжения во времязадающих цепях с конденсаторами С1 и С2 соответственно. Для определения наличия и величины фазового сдвига между импульсами первого и второго триггеров целесообразно использовать двухлучевой осциллограф.

.

4. Домашнее задание

В двухфазном генераторе можно осуществлять плавную регулировку фазовых сдвигов и параметров выходных импульсов изменением постоянных времени времязадающих цепей или зарядных напряжений. Это открывает широкие возможности для регулировки выходных параметров многофазных генераторов. Например, в случае, когда Ез1= Ез2; Ез3= Ез4,попарное изменение зарядных напряжений приводит к изменениям фазовых соотношений в двухфазном генераторе при равных длительностях выходных импульсов. Если же Ез1= Ез2= Ез3= Ез4, то изменение общего зарядного напряжения приводит к изменению частоты выходных импульсов генератора с сохранением фазовых соотношений между ними. Выражение для нахождения длительности временного интервала tдоп4 выводится в соответствии с процедурой, которая использовалась при получении соотношения (6) с учетом величины t12, определяемой по формуле (6), и оно имеет вид

t ДОП 4 = R1⋅ C1⋅ ln

Ез1 + U n 4 + U Д 0 Ез1 + U вых

.

(9)

Для других временных интервалов tдоп1, tдоп2, tдоп3 расчетные формулы записываются аналогично выражению (9):

Ез 4 + U n 2 + U Д

t ДОП1 = R 4 ⋅ C 2 ⋅ ln t ДОП 2 = R 2 ⋅ C 2 ⋅ ln t ДОП 3 = R3 ⋅ C1⋅ ln

;

0 Ез 4 + U вых

Ез 2 + U n 2 + U Д 0 Ез 2 + U вых

Ез 3 + U n3 + U Д Ез 3 + U 8

0 вых

.

;

1. Для исследуемой схемы рассчитать величину порогового напряжения Uп, если известны: вид используемого ЛЭ (К155ЛАЗ) и тип диода (КД522) на входе ЛЭ. Согласно справочным данным ЛЭ К155ЛАЗ реализуется на основе логики МЭТТЛ типа; величина прямого падения напряжения на диоде КД522 составляет Uд=1,1 В. 2. Определить величины временных интервалов t12; t23; t34; t45 и t∆φ. При расчете принять U′вых=2,4 В; U0вых=0,4 В, остальные данные взять из таблицы. № бригады

1

2

3

4

5

6

Обозн. элемента С1, нФ С2, нФ R1, кОм R2, кОм R3, кОм R4, кОм

152,2 168,0 1,1 1,0 0,68 0,75

68,0 68,0 1,1 1,0 0,68 0,75

150,0 100,0 1,1 1,0 0,68 0,75

168,0 152,0 1,1 1,0 0,68 0,75

68,0 68,0 1,0 1,1 0,75 0,68

150,0 100,0 1,0 1,1 0,75 0,68

3. Рассчитать фазовый угол сдвига между последовательностями первого и второго триггеров. (10)

импульсными

5. Порядок выполнения работы 1. Подать на контактные гнезда «5 В» лабораторного макета от внешнего стабилизированного источника питания постоянное напряжение величиной 5В.

13

участок генератор мягко самовозбуждается. При нормальной работе генератора на выходах ЛЭ ДД1.6 и ДД1.8 имеется низкий уровень потенциала (U°вых) и резисторы R1, R3 и R2, R4 находятся под потенциалом, близким к нулю. В остальном принцип работы данной схемы аналогичен принципу работы предшествующей (см.рис. 1). Схема с автоуправляемым смещением не имеет на диаграммах (см.рис. 2) временных интервалов типа tдоп1, характерных для первого варианта схемы двухфазного генератора (рис. 1), а переразряд конденсатора С1 продолжается и после моментов времени t2 и t4 вплоть до моментов времени t3 и t5 соответственно. Аналогично и для конденсатора С2 переразряд продолжается после t3 и t5 вплоть до моментов времени t4 и t6 соответственно. Интервалы времени t12, t23, t34, t45 (см. рис 2) для схемы с автоуправляемым смещением могут быть определены с помощью соотношений (6), (7) с учетом того, что величина Езi=U°вых. 3.Описание лабораторного стенда Лабораторный макет включает в себя печатную плату, на которой собран двухфазный генератор с автоуправляемым смещением по схеме, соответствующей рис. 6, и лист из оргстекла, на котором - +

Е=5В

Отметим, что расчетные уравнения (6) и (7) справедливы при выполнении условий t12 ≥ t ДОП1 ; t23 ≥ t ДОП 4 ; t34 ≥ t ДОП 2 ; t 45 ≥ t ДОП 3 . При нарушении этих усложняются.

условий

расчетные

соотношения

значительно

2.4. Методы получения мягкого режима возбуждения в двухфазном генераторе на ЛЭ ТТЛ При определенных условиях в двухфазном генераторе (см.рис.1) возникает жесткий режим возбуждения колебаний, устранить который можно: правильным выбором величин сопротивлений времязадающих резисторов и зарядных напряжений; включением ЛЭ по схеме триггеров, не имеющих запрещенных сочетаний входных сигналов (например, по схеме Е – триггера); путем применения схем автоуправляемого смещения. Для обеспечения мягкого режима возбуждения генератора на RS–триггерах величины времязадающих резисторов и напряжений зарядных источников выбирают в соответствии [2] с графиком R=f(Ез), изображенным на рис.3. R,кOм 18 13,5

R3

R2

R1

R4

SA1 C3

SA2 C4 C1

XS3

VD2

XS4

XS6

C2

XS5 VD3

VD1

VD4

DD1.1

VD5

Uвх1

0

0

&

0

DD1.5 0

DD1.6

&

0

0

DD1.8

DD1.7

XS1

&

0 0

0 0

&

0 0

0

0

0

Uвх2

XS2

0

& 0

0

DD1.2 0

4,5

DD1.3

VD7

Uвх3

&

0

9,0

DD1.4

&

0

Uвх4

0 0

VD6

& 0

0

VD8

Рис.7. Схема лабораторного стенда для исследования двухфазного генератора импульсов с автоуправляемым смещением на ЛЭ ТТЛ

изображена схема (рис. 7) генератора и введены контактные гнезда, связанные с различными точками схемы, а также два тумблера SA1 и SA2,

12

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

ЕЗ,B

Рис.3. Зависимость R=f(Ез) для определения величин R и Ез, соответствующих мягкому режиму возбуждения двухфазного генератора на RS-триггерах

Е – триггер может быть реализован на ЛЭ типа И-НЕ по схеме, показанной на рис.4,а. На рис.4,б приведена таблица переходов Е – триггера. При замене RS – триггеров с инверсным управлением на Е – триггеры выбор резисторов R1, R2, R3, R4 можно осуществлять в

9

соответствии с графиком [2], изображенным на рис.5. DD1.5

X1

0

DD1.3

& 0

0

DD1.1

X1 0 0 1 1 1 1 0 0

& 0

0

0

& 0

0 0

Q

DD1.2 DD1.4 DD1.6

0 0

0

X2

&

& 0

& 0

0

0

Q

0

0

X2 0 0 0 0 1 1 1 1

Qt Qt+1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1

ных величинах емкостей и значений зарядных напряжений Езi; - лучшие возможности по получению больших скважностей импульсов; - лучшие показатели по стабильности частоты следования генерируемых импульсов при работе на высоких частотах. Принципиальная схема двухфазного генератора импульсов с автоуправляемым смещением изображена на рис.6.

R1

R3

R2

R4

б

а

Рис.4. Схема и таблица переходов Е-тригера: a - Е-триггер на ЛЭ типа И-НЕ, б - таблица переходов Е-триггера

C1

VD1

VD2

DD1.1 Uвх1 VD5 & 0

0

0

R,кOм

&

0

VD4

VD7 DD1.3 0

& 0

DD1.7 DD1.8

&

0 0

Uвх3

Uвых2

0

DD1.5 DD1.6

C2

VD3

0 0

&

0 0

0

0

Uвых2

0

& 0

0

18,0 DD1.2 0

13,5

0

& 0

Uвых4

0

VD6

0

VD8

Рис.6. Двухфазный генератор импульсов с автоуправляемым смещением на ЛЭ типа И-НЕ

9,0 4,5 0

DD1.4

& 0

Uвх2

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

ЕЗ,B

Рис.5. Зависимость, устанавливающая связь между R и Ез в генераторе с Е-триггерами для мягкого режима возбуждения.

В генераторе с Е – триггерами кроме отсутствия жесткого самовозбуждения появляется еще ряд достоинств: - большой диапазон сопротивлений времязадающих резисторов, а, следовательно, и длительностей генерируемых импульсов при неизмен-

10

Пары последовательно соединенных ЛЭ ДД1.5; ДД1.6 и ДД1.7; ДД1.8 обеспечивают формирование автоуправляемого смещения для RS– триггеров на ЛЭ ДД1.3; ДД1.4 и на ДД1.1; ДД1.2 соответственно. Работа элементов автосмещения состоит в следующем. При отсутствии самовозбуждения генератора, которое, обычно, связано с появлением запрещенной комбинации (логических нулей) сигналов на входах RS– триггеров, на обоих выходах ЛЭ, образующих RS–триггер, одновременно возникают логические единицы. Это приводит к образованию положительного напряжения на выходе ДД1.6 или ДД1.8, которое прикладывается к зарядным резисторам R2, R4 или R1, R3, что эквивалентно зарядному напряжению Езi. Рабочие точки передаточных характеристик ДД1.3; ДД1.4 или ДД1.1; ДД1.2 смещаются в этом случае в сторону динамических участков. При попадании рабочей точки на этот

11