0. Жұмыстың қысқаша мазмұны

Импульстық генераторды әртүрлі дәрежедегі интегралдық микросхемалар түрінде жасалған базалық логикалық элементтермен құруға болады. Интегралдық микросхема деп өзара электрлік байланысқан ішкі элементтері өте тығыз орналасқан, бүтін бір жартылай өткізгіш кристалға орналастырылған, алдын-ала ойластырылған функционалдық амалды орындауға арналған, бұдан былай бөлшектеуге келмейтін микроэлектрондық құрылғыны айтады. Құраушы элементтердің орналасу тығыздығына байланысты микросхемалар төменгі, орта және жоғары дәрежелі интеграцияланған болып бөлінеді. Қарапайым генераторларды құрастыру үшін төменгі тығыздықтағы сериясы бірдей микросхемаларды қолдану тиімдірек. Серия деп микросхемаларды сипаттаушы негізгі көрсеткіштерді - жасалу технологиясын, функционалдық қызметін, электрлік параметрлері бойынша өзара бір-бірімен сәйкес келуін анықтаушы шамалардың топтамасын айтады. Микросхеманың сериясы оның таңбасынан белгілі. Микросхемаларды пайдалану барысында олардың ішкі элементтерінің өзара байланысуы туралы мағлұматтың маңызы жоқ. Керісінше, микросхеманың шартты графикалық белгісі, құрылымы, орындайтын амалдары және сыртқы тізбекпен қосылу жолдары ғана белгілі болса, жеткілікті. Сыртқы тізбектерге қосылатын контактылық пластиналарының саны элементтердің тығыздығына және микросхема орындайтын амалдың күрделі болуына байланысты. Төменгі тығыздықтағы микросхемалардың цоколі (табаны) 14 контактылы болып келеді. Олар микросхема корпусының бүйірлеріне орналасады және әрқайсысына 1-суретте көрсетілгендей реттік номерлер беріледі.

1-сурет. К155 сериялы микросхеманың контактыларының орналасуы.

Әрбір контактылық пластина қасындағы таяқшамен байланыстырылады. Солардың екеуі (7,14) ток көзінің полюстерімен жалғанады. Контактылық пластиналардың реттік номерлері микросхеманың бір бүйіріндегі домалақ дөңес немесе ойық белгіден басталады (1-сурет).

Микросхеманың корпусында жартылай өткізгіш кристалмен 2; 4 немесе 6 логикалық элемент жасалуы мүмкін. Мысалы, К155ЛН1 микросхеманың құрамында алты ЕМЕС логикалық элементі орналастырылған. Ал К155ЛА3 микросхемасы төрт ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтерінен құрылған (2-сурет). Стендтің құрамындағы цифрлық логиканың барлық микросхемалары туралы толық мағлұмат осы оқу құралының соңындағы қосымшаларда келтірілген. Осы микросхемалармен құрылған импульстық генераторлардың кейбір түрлерімен танысайық. Барлық генераторлар қоздыру тәсіліне байланысты өздігінен қозатын және сырттай қоздырылатын болып ажыратылады. Сырттай қоздырылатын импульстық генератор күту режимінде жұмыс істейді. Тік бұрышты импульстық процестерді өндіруге арналған өздігінен қозатын генератор көбінесе мультивибратор деп аталады. Мұндай генератордың жұмыс нәтижесі – дискретті периодты импульстық процестер. Күту режимінде жұмыс істейтін импульстық генераторлар бірлік вибраторлар деген атаумен белгілі.

К155ЛН1 микросхеманың құрамындағы ЕМЕС элементтерін қолдану арқылы құрылған мультивибратордың схемасы 3а-суретте көрсетілген. Мұндай генератордың жұмысы С₁ конденсатордың R₁ резистор арқылы зарядталу разрядталу - процесін қолдануға негізделген. Мысалы, бастапқы кезде логикалық элемент бірлік күйде болсын, яғни осы элементтің шығысының потенциалы лог.«1», ал конденсаторразрядталған күйде деп саналсын. Соған байланысты жоғары потенциалдыB түйіннен R₁

резистор арқылы С₁ конденсатор зарядталады. Зарядталу процессі келесі теңдеу арқылы өрнектеледі:

(1)

Конденсатордың зарядталу мерзімі тізбектің тұрақтысы арқылы анықталады.

Осы уақыттан кейін түйінінің потенциалы лог.«1» шамасына дейін көтеріліп, логикалық элементЕМЕС өзінің күйін қарама-қарсыға ауыстырады, яғниB түйінінің потенциалы лог.«0» мәнге ие болады. DD1a және DD1b элементтерінің арасындағы оң кері байланыстың арқасында, екінші элемент ЕМЕС өзінің күйін лог«1» мәніне ауыстыруға мәжбүр болады. Сол мезеттен бастап С₁ конденсатор R₁ резистор арқылы разрядтала бастайды. Разрядталу процессі келесі теңдеумен өрнектеледі:

(2)

Разрядталу процессі аяқталысымен, түйінінің потенциалы нолге дейін (лог.«0») төмендейді. НәтижесіндеЕМЕС элементі өзінің күйін тағы ауыстыруға мәжбүр болады. Осылай процесс үздіксіз (схема ток көзінен ажырағанша) қайталана береді. Импульстық процестердің периоды.

Мультивибратор өндірген сигналдың пішіні тік бұрышты фигурадан біршама өзгеше болғандықтан, оларды соған келтіру мақсатымен, қосымша DD1c және DD1d элементтері арқылы импульстық сигналдар қосымша қалыптастырылады (3б - сурет).

3- сурет. микросхемасымен құрылған мультивибратор (а) және оның кернеулерінің эпюралары (б).

Мультивибраторды микросхемасының құрамындағы (ЖӘНЕ-ЕМЕС) логикалық элементтерді пайдаланып құруға болады. Сол үшін ЖӘНЕ – ЕМЕС элементтерінің кірістік тізбектері өзара тұйықталып, бұл

элементтер ЕМЕС элементіне ауыстырылады. Бұл тәсіл мультивибратордың жұмысына ешбір нұсқан келтірмейді. Бірақ мұндай генератор өндіретін сигналдардың жиілігін өзгертудің бір ғана жолы бар-схемадағы жәнеэлементтерін ауыстыру. Нәтижесінде сигналдың жиілігін секірмелі түрде өзгертуге мүмкіндік туады. Импульстық сигналдың жиілігін біртіндеп баяу өзгерту үшінгенератордың схемасын басқаша құру қажет (4 - сурет). Сол үшін конденсатордың зарядталу тізбегіне айнымалы кедергіқосылады. Бұл схеманың жұмысын талдау алдыменэлементінің шығысында (D-түйіні) жоғары потенциал бар деген тұжырымнан бастау қажет. Осы потенциалдан конденсаторөзара тізіле қосылғанрезисторлары арқылы зарядталып, артынанэлементінің күйінің ауысуымен жалғасады.

Қарастырылған схемалардың өзіндік кемшіліктері бар - оларды дер кезінде тоқтатып – қосу үшін ток көзінен ажырату қажет. К155ЛА8 микросхемасымен (DD1) құрылған генераторда осы кемшілікті жою дұрыс ескерілген (5 - сурет). Бұл схеманың негізгі ерекшелігі оның үшінші элементі (DD1c) өзінің негізгі функциясын (ЖӘНЕ-ЕМЕС) орындауға арналып қосылған. Басқа элементтер кірістік тізбектерінің өзара тұйықталуының нәтижесінде, ЕМЕС элементінің міндетін атқарады. Осы элементтің екінші кірісі(контакт 9) SA1 айырғышы арқылы басқарылады және оған лог.«0» немесе лог.«1» потенциалдарын

келтіру арқылы, генератордың жұмысын тоқтатуға немесе қоздыруға мүмкіндік бар. Сонымен қатар, соңғы элементтің коллекторлық тізбегінің ашық болуын пайдаланып, оған сыртқы ток көзін қосалқы резисторарқылы қосуға болады. Нәтижесінде, өндірілген сигналдың пішінін тік бұрыштыға жақындатуға және қосымша күшейтуге болады (6-сурет). Бұл генератордың жұмысын талдаудытумблері арқылыэлементінің екінші кірісіне лог «0» келтірілген жағдайдан бастау қажет.