1.2. Функциональная схема универсального расширителя импульсов

2. Разработка и описание принципиальной схемы устройства

Генератор импульсов.

При построении генераторов типа мультивибраторов на основе цифровых ИС используются усилительные свойства инверторов. Чтобы обеспечить возникновение и существование устойчивых автоколебаний, следует исходно вывести инверторы по постоянному току на линейный участок передаточной характеристики – участок между уровнями «нуль» и «единица», где инверторы работают как инвертирующие усилители входного сигнала. После этого остается ввести в устройство положительную обратную связь с помощью одного или двух конденсаторов.

Стабилизация режимов инверторов по постоянному току обеспечивается в данном случае за счет общей обратной связи через резистор , охватывающий три последовательно включенных инвертора. Положительная обратная связь реализуется за счет конденсатора.

Период импульсов, вырабатываемых мультивибратором, определяется в первом приближении постоянной времени(, гдеобычно имеет значение 1,0-2,0). При использовании ТТЛ-инверторов сопротивлениеможет лежать в диапазоне от 0 до 2кОм. Если в ТТЛ-мультивибраторе резисторотсутствует, то период колебаний определяется задержками в срабатывании инверторов и временем перезарядачерез выходные сопротивления соответствующих инверторов. Для того чтобы уменьшить токи, протекающие при перезаряде конденсаторачерез защитные диоды, имеющиеся на входах интегральных КМОП-схем, в КМОП-мультивибраторе рекомендуется устанавливать последовательно со входом первого инвертора ограничивающий резистор.

Относительно большие входные токи ТТЛ-инверторов препятствуют увеличению сопротивления резистора обратной связи . Поэтому для получения низкочастотных импульсов приходится применять большие емкости.

Генераторы импульсов могут быть построены также на двух или на одном инверторе.

Счетчики.

Счетчиком называют устройство, предназначенной для подсчета числа импульсов поданных на вход. Простейший многоразрядный двоичный делитель частоты с коэффициентом деления 2ⁿ соединив последовательноnтриггеров Т-типа. Более общее назначение для делителей частоты – счетчики. Используя множество различных вариантов счетчиков: асинхронные и синхронные; двоичные и десятичные; однонаправленные (с увеличением счета) и двунаправленные (с увеличением или уменьшением счета), называемые реверсивными, с постоянным или переключаемым коэффициентом деления. Основой любого счетчика является линейка из нескольких триггеров.

Между триггерами могут быть введены дополнительные обратные связи, позволяющие получить любой коэффициент деления, а не только 2ⁿ. Например счетчик состоящий из 4 триггеров может иметь максимальный коэффициент деления 2⁴степени. Чтоб получить коэффициент деления 10 необходимо ввести обратные связи.

Микросхема ИЕ5 является 4х разрядным асинхронным счетчиком. Счетчик состоит из 4х JK-триггеров, образующих 2 независимых делителя на 2 и на 8. Счетчик имеет два входаRдля синхронного сброса, выводы 2 и 3. Тактовые входы всех триггеров инверсные динамические, поэтому переключение триггеров будет происходить спадом импульсов.

Микросхема СП1 – это схема сравнения (компаратор) двух четырехразрядных чисел. Она имеет одиннадцать входов, четыре пары (8 входов) из них принимают два четырехразрядных числа А0…А3, и В0…В3, а также три входа I(A<B),I(A=B),I(A>B) необходимых для увеличения разрядности схемы. Компаратор имеет три выходаA<B,A=B,A>B.

RS-триггер.

Это триггер с раздельной установкой состояний логического нуля и единицы (с раздельным запуском). Он имеет два информационных входа RиS. По входуSтриггер устанавливается в состоянииQ=1, а по входуR-Q=0.

Асинхронные RS-триггеры являются наиболее простыми триггерами. В качестве самостоятельного устройства применяются редко, но являются основой для построения более сложных триггеров. В зависимости от логической структуры различаютR-Sтриггеры с прямыми и инверсными входами. И-НЕ триггер с инверсными входами. Выход каждого из логического элементов подключен к одному из входов другого элемента, что обеспечивает триггеру два устойчивых состояния.

При подаче на вход импульса длительностью на выходеRS-триггер передним фронтом переключается в состояние «1». В это время пока не закончился импульс на выходе элементаD1.4 формируются счетные импульсы подаваемые на счетчикD2. Одновременно с этим происходит счет импульсов на составном счетчикеD3,D5 с коэффициентом пересчета 15 что обеспечивает коэффициент увеличения длительности импульса в 15 раз. Полученные на выходах счетчиков коды сравниваются на микросхеме сравненияD6. При равенстве кодов на выходе микросхемыD6 генерируется сигнал переключающийRS-триггер в состояние «0».