- •Часть 2
- •Раздел 1 преобразовательные устройства и устройства электропитания
- •Выпрямители переменного тока
- •Классификация выпрямителей:
- •Параметры выпрямителей:
- •Однополупериодный выпрямитель
- •Двухполупериодный мостовой выпрямитель
- •Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора
- •Трехфазный выпрямитель с нейтральным выводом
- •Трехфазный мостовой выпрямитель
- •Сглаживающие фильтры
- •Емкостные фильтры
- •Индуктивные фильтры
- •Электронные фильтры
- •Стабилизаторы напряжения и тока
- •Параметрические стабилизаторы
- •Компенсационные стабилизаторы
- •Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения
- •Управляемые выпрямители
- •Инверторы
- •Инверторы, ведомые сетью
- •Автономные инверторы
- •Автономный инвертор напряжения
- •Раздел 2 элементы импульсной и цифровой техники
- •2.1 Импульсный способ представления сигналов информации
- •Общая характеристика импульсных устройств
- •2.3 Простейшие формирователи импульсов
- •2.4 Бесконтактные логические элементы
- •Параметры логических схем
- •2.5 Триггеры Принципы построения триггеров
- •Асинхронные rs–триггеры
- •Синхронный rs-триггер
- •Несимметричный триггер с эмиттерной связью (триггер Шмитта)
- •Мультивибраторы
- •Автоколебательные мультивибраторы
- •Ждущий мультивибратор
- •2.8 Блокинг-генераторы
- •2.9 Генераторы линейно-изменяющегося напряжения (глин)
- •2.10 Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- •2.11 Дешифраторы и демультиплексоры
- •2.12 Мультиплексоры (multiplex – англ. Многократный)
- •2.13 Регистры
- •2.14 Цифровые счетчики импульсов
- •Двоичные счетчики
- •Работа счетчика
- •23 22 21 20 Вход у с к у с к у с к у с к t t t t d c b a
- •Раздел 3 микропроцессорная техника
- •3.1 Общие сведения о микропроцессорах и микропроцессорных системах Основные определения и классификация
- •Микропроцессорные средства в системах управления технологическими процессами
- •3.2 Арифметические и логические основы микропроцессорной техники Способы представления информации
- •Арифметические основы микропроцессорной техники
- •Логические основы микропроцессорной техники
- •3.3 Цифровые запоминающие устройства Типы запоминающих устройств
- •Оперативные запоминающие устройства
- •Постоянные запоминающие устройства
- •3.4 Архитектура и структура микропроцессорных систем и микропроцессора Архитектура микропроцессорных систем
- •Организация работы микропроцессорной системы
- •Архитектура микропроцессора
- •3.5 Интерфейс в микропроцессорных системах Общие сведения об интерфейсе
- •Способы обмена данными между устройствами мп-систем
- •3.6 Программирование микропроцессорных систем Общие сведения о командах
- •Система команд мп кр580ик80
- •Программирование и алгоритмические языки
- •Литература
- •Содержание
- •Раздел 1 преобразователи устройства и устройства электропитания...............................................................................................3
- •1.1 Выпрямители переменного тока….................................................................3
- •Раздел 2 элементы импульсной и цифровой техники…..35
- •Раздел 3 микропроцессорная техника…………………………..87
Автоколебательные мультивибраторы
Мультивибратор – релаксационный генератор, регенеративный процесс в котором осуществляется путем применения двух усилителей с положительной взаимной междукаскадной обратной связью. На рисунке 2.20 изображена схема транзисторного мультивибратора, построенного на основе двухкаскадного резисторного усилителя.
В автоколебательном режиме транзисторы поочередно переходят из открытого состояния в закрытое и обратно. При включении источника коллекторного питания один из транзисторов окажется открытым, другой – закрытым. Если открыт, например, транзистор VT1, конденсатор С1, зарядившийся во время установления процессов в схеме, начинает разряжаться через Rб1 (R1) и VT1. Разрядный ток создает на резисторе r1 падение напряжения (см. «б»), убывающее по мере уменьшения этого тока по экспоненциальному закону. Это напряжение приложено к базе транзистора VT2 и поддерживает его в закрытом состоянии. В это же время конденсатор С2 заряжается от источника Ек через участок эмиттер–база открытого транзистора VT1 и RK2. По мере заряда С2 ток, протекающий по RK2 уменьшается и потенциал коллектора VT2 (см. «в»), изменяющийся по экспоненциальному закону, становится более отрицательным. Через τф = 3Rк2 С2, когда С2 зарядится, потенциал коллектора станет примерно равен Ек. Так как R1 >> Rк2 ,процесс разряда C1 проходит значительно медленнее, чем процесс заряда С2. Постоянная времени разряда C1 определяет длительность отрицательного импульса, снимаемого с коллектора VT2, т. е. τ ≈ 0,7 R1 C1. Когда потенциал базы VT2 приблизится к нулю, транзистор VT2 приоткрывается и начинает проводить ток. С этого момента в результате действия положительной обратной связи происходит лавинообразный процесс, в результате которого VT2 открывается, a VT1 закрывается. В дальнейшем все процессы повторяются, но уже относительно открытого транзистора VT2.
t2
0
0
0
0
Uб2
Uk2
Uk2
Uk1
Uб1
Uk1
Ek
Ek
t1
t
t
t
t
t
t
∆U
t
tс
tн
tср
Um
0
0,1
0,9
U
Um
VT2
VT1
Uk2
= Uвых2
Uб2
Uб1
Uc2
Uc1
Ux1
C2
C1
+Ek
Rk2
R2
R1
Rk1
Рисунок 2.20 – Схема транзисторного мультивибратора
В реальных электрических цепях вследствие влияния паразитных емкостей и индуктивностей нарастание и исчезновение напряжения происходит за конечный промежуток времени, а вершина импульса имеет спад. Поэтому реальные импульсы (рисунок 2.20) характеризуется следующими параметрами:
Um – амплитуда импульса, ∆U – спад вершины импульса;
τф – длительность фронта импульса; τС – длительность спада импульса;
τф τИ – длительность импульса.
Значения и τф τС принято определять на интервале времени, в течение которого сигнал изменяется в пределах (0,1 – 0,9) Um. Длительность импульса tИ определяют на уровне 0,1 Um. Для периодической последовательности импульсов период следования T = tИ + tП скважность q = или коэффициент заполнения J = и частота повторения импульсов F = .
В симметричном мультивибраторе:
период колебания T ≈ 1,4 R1 C;
амплитуда импульсов Um ≈ ;
длительность импульсов τИ ≈ 0,7 R1 C;
длительность переднего фронта τф ≈ 2 RK C.
+
E
&
8
5
C1
R3
R4
R1
&
&
&
DD1.4
DD1.3
DD1.2
DD1.1
Рисунок 2.21 – Автоколебательный мультивибратор на ИМС
Мультивибраторы, построенные на интегральных цифровых микросхемах
Схема (рисунок 2.21) содержит элементы И–НЕ, в которых выход третьего элемента DD3 (точка 8) через резистор R4 соединен со входом первого элемента DD1 (точка 4), а выход второго элемента DD1.2 (точка 5) через конденсатор С1 со входом первого DD1.1 (точка 4). Предположим, что в момент подключения источника питания устанавливается высокий потенциал точки 8 и низкий потенциал точки 4. В этом случае конденсатор будет заряжаться через резистор R4 и выходную цепь элемента DD1.2.
Через некоторый промежуток времени произойдет повышение потенциала точки 4 и переключение элементов DD1.1 – DD1.3.
Потенциал точки 5 станет высоким, а потенциал точки 8 – низким. Конденсатор С1 начнет разряжаться через резистор R4 и выходную цепь элемента DD1.3. Через определенный промежуток времени потенциал точки 4 понизится, опять произойдет переключение элементов. Такие переключения будут повторяться через определенный промежуток времени, который зависит от величины сопротивления резистора и емкости конденсатора. Поскольку переключения происходят быстро, на выходе схемы появляются импульсы прямоугольной формы положительной полярности. Ориентировочно частота следования может быть определена как
F = .
На рисунке 2.22, приведена более сложная схема автоколебательного мультивибратора, в которой элемент И на выходе реализован с помощью двух элементов И–НЕ DD2.3 и DD2.4. При единичных выходах на элементах DD2.1 и DD2.2 на выходе DD2.3 будет потенциал «0», на выходе DD2.4 – «1». На вход DD2.1 поступает высокий уровень напряжения, который приводит к отпиранию элемента DD2.1 и возникновению режима автоколебаний.
Рисунок
2.22 – Улучшенная схема мультивибратора
на ИМС
8
&
&
&
&
C3
C2
R5
R2
DD2.2
DD2.4
DD2.3
DD2.1
Если на один из входов DD2.3 поступает сигнал «0», то на выходе DD2.3 «1», а на выходе DD2.4 «0», т. е. резистор как бы заземлен, и мультивибратор работает в нормальном режиме.
Изменение скважности формируемых импульсов осуществляется выбором конденсаторов различной емкости. При этом работоспособность мультивибратора сохраняется при скважности близкой к 20. Разработка мультивибраторов рассматриваемой разновидности при заданном типе интегральных схем сводится к выбору резисторов и конденсаторов С2 и C3.
При выбранном значении резисторов емкости конденсаторов С2 и С3 определяются однозначно, исходя из заданной длительности генерируемых импульсов. Режим мульти-вибратора, когда оба элемента DD2.1 и DD2.2 закрыты, предотвращается в схеме путем подачи положительного смещения (режим, когда оба элемента открыты, невозможен благодаря применению относительно малых сопротивлений резисторов).
Положительное смещение на входы элементов DD2.1 и DD2.2 можно создать автоматически, если учесть, что это смещение должно быть подано только в том случае, когда на выходах обоих элементов DD2,1 и DD2,2 высокие уровни напряжения, и должно быть отключено, когда мультивибратор работает нормально (один элемент закрыт, а другой – открыт), т. е. достаточно использовать на выходе мультивибратора логический элемент И.