Лекция по"Импульсной технике"

 

 

14.1.Вычитающие счетчики с последовательным переносом.

 

 

Число входных Импульсов	Т3 (Q3)	T2 (Q2)	T1 (Q1)	Двоичный код
0	1	1	1	000
1	1	1	0	001
2	1	0	1	010
3	1	0	0	011
4	0	1	1	100

 

Рассмотри примеры:

 

111001    111000

-        1     -         1

111000    110111 

 

Младший разряд счетчика переключается всегда. Каждый следующий разряд переключается если предыдущий переключается из 0 в 1. Счетные импульсы при вычитании подаются на вход Т1 младшего разряда. Между собой триггеры должны соединяться. А между собой триггеры могут быть соединены чтобы обеспечить переключение последовательность триггера если предыдущий по прямому выходу переходит из 0 в 1.Для выполнения этого условия счетный вход последующего импульса должен быть соединен с инверсным выходом предыдущего. Если триггер переключается переходом 1 в 0, или прямы если триггер переключается переходом 0 в 1. На схеме изображен вычитающий счетчик с последовательным переносом. Триггер переключается переходом 1 в 0. В триггеры записываются двоичные разряды по входам S.

Рассмотрим пример:

110  101   100

S1 S2 S3=110.  -  1  -   1   -   1

101  100   011

 

Первым входным импульсом триггер Т1 переключает из 0 в 1 по прямому выходу при этом на инверсном выходе возникает перепад из 1 в 0, кот. переключает Т2 в состояние 0. В результате в счетчике записывается число 101, число соответствующее 5 в десятичной системе исчисления.

С приходом следующего импульса Т1 опрокидывается из 1 в 0 по прямому выходу. На инверсном выходе возникает перепад из 0 в 1 не может переключить 2 триггер.

В результате в счетчике записывается число 100 что соотв. 4 в  десятичной системе исчисления. С  приходом 3-го импульса Т1 опрокидывается из 0 в 1. Перепад из 0 в 1 на прямом выходе, а на инверсном выходе из 1 в 0, кот. опрокидывает Т2 в состояние 1. На инверсном выходе Q’2 формируется перепад из 1 в 0, кот. опрокидывается Т3 в состояние 0. На выходе счетчика сигнал 011 что соотв. 3 . После 6 входного импульса во все разряды будут записаны 0. Седьмой(7) импульс, воздействуя на обнуленный счетчик установит все разряды в состояние 1.

Недостатком счетчиков  с последовательным переносом явл:

-малое быстродействие

-младшие разряды во время переключения старших могут принимать следующие импульсы такое промежуточное состояние может быть принято за двоичный код неправильного результата.

 

Число входных Импульсов	Т3	Т2	Т1	Двоичный код
5	0	1	0	101
6	0	0	1	110
7	0	0	0	111

 

 

14.2.Счетчики с параллельным переносом.

 

Ко всем разрядам таких  счетчиков информация о состоянии  предыдущих разрядов поступает параллельно, так же одновременно к ним поступают  входные импульсы. Разряды переходят  в новое состояние одновременно. Переключение разрядов нужной последовательности обеспечивается логическими  цепями, кот. при поступлении входного импульса одни триггеры удерживают от переключения, а другим разрешают переключаться. Триггер такого счетчика кроме счетного входа должен иметь информационные входы, на кот. поступают 53 разрешения или запреты с логических цепей.

 

 

Очередной разряд суммирующего счетчика должен переключаться входным  импульсом в 1. Когда все предыдущие разряды уже находятся в состоянии.

Такое условие выполняется, если на информационный вход каждого триггера подать конъюнкцию сигналов с прямых входов предыдущих триггеров. С выхода схемы поступает разрешающее переключение 1, если все предыдущие триггера находятся в состоянии единицы. По сигналу на счетном входе триггер переключится. Суммирующий счетчик с параллельным переносом построен на УК-триггерах. На входы “C” всех триггеров счетные импульсы поступают одновременно на все входы. Входы У и К триггеров объединены. На входы У и К триггера 1-постоянно подается 1. Триггер 1 переключается единицей. Триггер 1 переключается каждым счетным импульсом. Триггер 2 переключается при Q1=1. Триггер 3-переключается при Q1 и Q2=1. На выходе схемы &-единица. Триггер 4-переключ., если Q1 и Q2 и Q3 =1.

 

15.Триггер Шмидта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             (б)

 

 

 

 

 

 

(в)

 

 

        

 

 

15.1.D и DV - триггеры

 

 

 

 

D-триггер применяется для задержки и хранения информации. Он имеет 2 входа: информационный вход –D и синхровход или тактовый-С.

Как все триггеры он имеет 2 выхода-прямой и инверсный. При С=1 состояние триггера определяется сигналов на входе D. При С=0 триггер находится в режиме хранения. Он состоит из синхронного RS-триггера дополненного инвертором. RS- триггер вместе с логическими схемами «И» образует синхронный RS-триггер. При С=1 потенциал D входа передается на S вход триггера. Потенциал D входа через инвертор и схема подается на вход R, т.е. сигналы на входе S,R взаимно инвертируемые. Если D=1 на вход S подается 0, а на вход  R-1. Таким образом при С=1. D-триггер является повторителем. На выходе Q повторяется сигнал со входа D, но происходит это только при подаче на синхровход 1, т.е. задержкой. При С=0 схема «И» находится в нулевом состоянии и отключает триггер от входа D. При этом триггер хранит информацию кот. поступила при С=1 с D входа.

На рис. 3 изображен 2-степенчатый  или 2-тактный D-триггер. 1 ступень представляет собой обычный 1-ступенчатый D-триггер состоящий из синхронного RS-триггера и инвертора. 2 ступень синхронный RS-триггер синхровход кот соединен со входом С через инвертор D входа предается на выход 1 ступени по переднему фронту тактового импульса 2 ступень принимает состояние 1 ступени с окончанием тактового импульса т.е.  по его заднему фронту. Если после каждого переключения обеспечивать смену уровня потенциала на D-входе, то с каждым импульсом на С-входе.

 Для этого соединим  вход Q’ с входом D. при этом D-триггер работает в счетном режиме.

 

15.2.Триггер со счетным запуском (Т-триггер).

 

Триггер со счетным запуском должен переключаться каждым импульсом  на счетном входе Т (счетным импульсом).

Т-триггер можно выполнить  на базе RSC-триггера, если перед приходом каждого тактового импульса иметь на информационных входах потенциалы, кот. после переключения должны быть на входах Q и Q’.

Т-триггер на основе одноступенчатого RSC-триггера не будет нормально функционировать: переключение триггера и вследствие этого смена потенциалов на S и R входах происходят за столь короткое время, за кот. импульс на тактовом входе не успевает закончиться.

 

 

15.3.Двухступенчатый RSC-триггер.

 

С появлением тактового импульса триггер Т1 1-ступени переключается в состояние, противоположное сост. триггера Т2. Это не вызывает изменения потенциалов на выходах Q и Q’.

  В Т–триггере, как  и в двухступенчатом тактируемом  RSC-триггере, первая ступень переключается по переданному фронту входного, а 2-по сразу.

 

16.Мультивибратор.

 

 

Мультивибратор является релаксационным генератором. Релаксационными  колебаниями являются такие изменения  сигнала, при которых медленные  изменения сигнала чередуются с  лавинообразными опрокидываниями схем:

-генераторами прямоугольных  импульсов (мультивибратор)

-генераторами пилообразного  напряжения (ГЛИН).

 

Мультивибратор может  работать в режиме автогенерации  или синхронизации.  Как во всяком автогенераторе в мультивибраторе  в автоколебательном режиме должны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз. Мультивибратор состоит из 2 симметричных ключей, каждый из кот. представляет собой транзисторный ключ, кот. включен в цепь положительной обратной связью 2 ключа.

Коллектор одного транзистора соединяется с базой другого т.к. ключ поворачивает фазу на 180⁰ , то изменение напряжения на коллекторе одного транзистора совпадает с изменением напряжения на базе другого транзистора, т.е. выполняется условие положительной обратной связи.

Положительная обратная связь  действует только во время  переходного процесса, когда происходит лавинообразное опрокидывание схемы  и оба транзистора открыты.

В начальный момент времени  при включении напряжения питания-ток 1 транзистора (например VT2) несколько больше, чем ток транзистора VT1 следовательно падение напряжения на Rk2>чем на Rk1 следовательно потенциал коллектор, эмиттер VT2 меньше по абсолютной величине, чем потенциал коллектор-эмиттер VT1. Этот положительный скачок передается на базу VT1,еще больше уменьшая его ток. В результате лавинообразного процесса транзистор VT2 открыт и насыщен, потенциал его коллектора близок к 0, внутреннее сопротивление VT2 близко к 0.VT1-закрыт,потенциал его колектора=-Ек, внутреннее сопротивление = .

В результате разряда  конденсатора С2 по сути положительная  обкладка С2, Rб1, -Ек открытый транзистор VT2, левая обкладка. Потенциал на базе VT1 уменьшается до 0 и начинается лавинообразный процесс опрокидывания схемы, в результате которого VT1 открывается, а VT2 закрывается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.1.Мультивибратор с корректирующими диодами.

 

 

 

В основной схеме мультивибратора  передний фронт отрицательного импульса получается похожим за счет заряда конденсатора. В то время как один конденсатор разряжается-2 конденсатор заряжается. Заряжаться он должен быстрее, чем разряжаться с тем чтобы фронт импульса получился более крутым. Включение диодов в цепь заряда заметно улучшает форму импульса, т.е. конденсатор заряжается не через большое сопротивление Rk, а через малое сопротивление R1.

Для тока заряда конденсатора диод включен встречно и не пропускает его. Прохождению лавинообразного  процесса не препятствует, т.к. он включен  в направлении передачи скачка. При  передачи скачков с коллектора одного транзистора на базу другого, диоды открыты, т.к. их катоды имеют более отрицательный потенциал, чем аноды. Предположим транзистор VT1–открыт и насыщен, на его коллекторе нулевой потенциал. На аноде диода VD1 тоже нулевой потенциал, а на катоде потенциал –Ек, кот. прикладывается через резистор R1.

В ходе опрокидывания  потенциал коллектора VT1 не достигает уровня –Ек, по этому диод остается открытым.

 

16.2. Ждущий мультивибратор.

 

Для автоколебательного режима работы мультивибратора характерное  отсутствие устойчивого состояния вследствии чего схема непрерывно формирует импульсы.

В ряде случаев необходимо получить одиночные импульсы в определенные моменты времени. Для решения  такой задачи мультивибратору надо обеспечить 1 устойчивое состояние. Обычно его получают затиранием усилительного элемента в 1 из плеч мультивибратора в следствии чего схема не может вести из такого состояния самостоятельно. В этом случае для возникновения генерации необходим внешний запускающий импульс. Поскольку схема ждет такой же пульс, мультивибратор называется ждущим.

Ждущие мультивибраторы  могут использоваться как элементы задержки.

Исходное состояние  схемы однозначно: транзистор VT1 заперт источником смещения +Eб а VT2 насыщен. При этом конденсатор С1 имеет возможность заряжать по цепи транзистора Т2-С1-Rk1(-Ек).

Для генерации импульса схему необходимо вывести из устойчивого  состояния. С этой целью на базу транзистора VT1 через разделительный элемент конденсатор Ср подают отрицательный запускающий импульс. При двух запертых транзисторах развивается лавиной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.3.Синхронизированный мультивибратор.

Синхронизированный режим  работы мультивибратора состоит  в том, что частота генерируемых колебаний изменяется и становится равной или кратной частоте синхронизирующего  генератора. Синхронизирующий генератор может быть как генератор синусоидальных колебаний, так и релаксационный генератор.

Причем генератор синусоидальных колебаний может быть с кварцем. Обычно синхроимпульсным подаются на базу VT1 до поступления синхроимпульса мультивибратор генерирует колебания с периодом Т. Синхроимпульсы имеют отрицательную полярность. Если синхроимпульс поступает на базу когда положительное напряжение запирающее транзистор велико, то сумма положительного напряжения базы и отрицательное напряжение синхроимпульса оказывается недостаточным для отпирания VT1. VT1 остается запертым, а VT2 открытым и насыщенным С2 разряжается по пути земля – эмитор – коллектор VT2 –C2-Rб, с минус Ек. Когда в результате разряда конденсатора VT1 открывается, т.к. на его базе 0, происходит опрокидывание схемы как в обычном мультивибраторе.