Вправи і завдання

1. Побудувати часові діаграми і пояснити роботу пристроїв формування короткочасних імпульсів, що приведені на рис. 10.51.

а

б

Рис. 10.51

2. Цифровий пристрій містить послідовно з’єднані 4 інвертори з внутрішньою затримкою кожного з них 10 нс. Побудувати часову діаграму вихідного імпульсу, якщо на вхід пристрою подається позитивний імпульс тривалістю 100 нс.

3. Умова попередньої задачі, але кількість послідовно з’єднаних інверторів дорівнює 5.

4. Схема, що приведена на рис. 10.3, модифікована шляхом приєднання паралельно резистору R₁ ланки з послідовно з’єднаних резистора R₂ і діода VD, приєднаного анодом до входу ЛЕ DD2. Пояснити зміни, що відбудуться у часових діаграмах, приведених на рис. 10.4.

На рис. 10.52 приведена схема пристрою, який призначений для скорочення тривалості вхідного позитивного імпульсу. Пояснити принцип його роботи, побудувати часові діаграми.

Рис. 10.52

Рекомендація. Зверніть увагу на те, що при відсутності вхідного сигналу на виході DD1.1 буде сигнал високого рівня, а конденсатор С заряджений.

6. Одновібратор виготовлений на основі ЛЕ, що мають максимальну величину затримки на перемикання 5 нс. Яка повинна бути мінімальна тривалість вхідного імпульсу? Чому?

7. Одновібратор, виготовлений на базі мікросхеми 561АГ1, має величину часової затримки τ_i = 100 мкс. Яка форма вихідних імпульсів буде при частоті запускаючих імпульсів, що дорівнює 20 кГц. Яка максимально допустима частота запускаючих імпульсів для даного одновібратора? Яка повинна бути частота вхідних імпульсів, при якій скважність ?

8. Розробити схему пристрою для ділення частоти вхідних імпульсів на 4, використовуючи одновібратор 561АГ1. Частота вхідних імпульсів – 400 Гц.

9. Розробити схему одновібратора з використанням JK-тригера 561ТВ1.

10. Обґрунтувати можливість і розробити схему мультивібратора на основі ЛЕ ВИКЛ. АБО.

11. Чи можливо у схемі мультивібратора, яка приведеній на рис. 10.28, поміняти місцями зарядний резистор і конденсатор? Виконати аналіз роботи пристрою і пояснити, які зміни необхідно внести у схему для забезпечення умов збудження коливань.

12. На рис. 10.53 приведена схема послідовного з’єднання двох таймерів К561АГ1. Тривалість імпульсу вхідної послідовності частоти 10 кГц дорівнює 1 мкс. Величина часової затримки кожного одновібратора мкс. Побудувати часові діаграми напруг на виходах Q₁ , , Q₂ , .

Рис. 10.53

13. На рис. 10.54 приведена схема мультивібратора на КМОН ІС. Пояснити принцип його роботи і побудувати часові діаграми на виходах логічних елементів.

Рис. 10.54

На рис. 10.55 приведена схема мультивібратора, де в якості першого інвертора використовується транзистор VT. Пояснити роботу пристрою та привести часові діаграми на його виході, а також на базі та колекторі транзистора. Пояснити, яким шляхом можна змінювати частоту генерованих коливань.

Рис. 10.55

15. Виходячи з попередньої задачі, пояснити, як зміниться режим роботи генератора, якщо послідовно з конденсатором С встановити резистор з опором у межах сотні ом.

16. На рис. 10.56 приведена практична схема генератора прямокутних імпульсів, яка може знаходити широке використання у лабораторній практиці [Зельд.], оскільки забезпечує непогану стабільність коливань і широкий діапазон їх регулювання (за допомогою резистора R₃ їх частоту можливо змінювати приблизно у 200 разів). Допоміжна зміна ємності конденсатора С від 20 пФ до 10 мкФ дозволяє змінювати частоту генерації від одиниць мегагерц до долей герц. Проаналізувати роботу генератора. Обґрунтувати умови вибору резисторів. Пояснити, в якому режимі працює транзистор VT, якщо U_з – запускаюча напруга. Встановити залежність між параметрами часозадаючих елементів і частотою генерованих коливань.

Рис. 10.56

17. На основі мультивібратора, схема якого приведена на рис. 10.32, а, і двонаправлених ключів К561КТ3 розробити схему генератора з чотирьохрозрядним цифровим способом задання частоти генерації.

18. На основі мультивібратора, побудованого з використанням тригера Шмідта, розробити схему генератора зі скважністю вихідних імпульсів S = 4.

19. Використовуючи умови та результати розв’язання двох попередніх задач, розробити схему генератора з чотирьохрозрядним цифровим способом задання скважності вихідних імпульсів.

20. Схему, отриману у попередній задачі, доробити так, щоб керуючий двійковий код задавати у послідовному форматі.

21. Використовуючи мікросхеми одновібраторів АГ1, АГ3, розробити схему генератора з незалежним регулюванням частоти та скважності вихідних імпульсів. Привести обґрунтування роботи генератора і забезпечення ним заданих параметрів.

22. Використовуючи мікросхеми одновібраторів АГ1, АГ3, розробити схему трифазного генератора, який повинен забезпечувати часові співвідношення між вихідними сигналами у відповідності до рис. 10.57.

    Рис. 10.57

    Рис. 10.58

23. Обґрунтувати можливість або неможливість побудови трифазного генератора, який повинен генерувати послідовності імпульсів у відповідності до часових діаграм, що приведені на рис. 10.58 (0 ≤ γ ≤ 0,5).

24. Побудувати часові діаграми на виході одновібратора, на вхід якого подаються короткі імпульси, період слідування котрих у два рази менший від постійної часу затримки.

25. Розробити схему мультивібратора на основі таймера КР1006ВИ1, в якому може забезпечуватись широтна модуляція вихідних імпульсів.

Розв’язання. Зрозуміло, що схема генератора повинна відповідати рис. 10.36. Широтна модуляція коливань може бути реалізована шляхом зміни рівня зразкової напруги, яка діє на виводі 5 мікросхеми. Тому джерело модулюючого сигналу необхідно ввімкнути між загальною шиною і нижньою обкладинкою конденсатора С₂ . При зміні зразкової напруги, яка дорівнює , для забезпечення спрацювання компаратора DA1 напруга на другому його виході – виводі 6 – повинна змінюватись відповідно. Оскільки напруга на виводі 6 визначається часом зарядки і розрядки часозадаючого конденсатора С₁ , тривалість інтервалів часу t_з і t_p змінюватиметься пропорційно модулюючій напрузі.

26. На рис. 10.59 приведена схема генератора з використанням інверторів ТТЛ. Виконати аналіз роботи пристрою. Обґрунтувати виконання умов збудження коливань, режим роботи кварцу, призначення використаних елементів.

Рис. 10.59

27. На рис. 10.60 приведена схема кварцового генератора з допоміжними інтегруючими RC-ланками. Пояснити роботу пристрою. Обґрунтувати виконання умов збудження коливань, режим роботи кварцу. Пояснити, чи можлива робота генератора без кварцу. Якщо так, то яку функцію у схемі виконує кварц?

Рис. 10.60

Пояснення. Інтегруючі ланки R₁ C₁ та R₂ (C₂ + C₃) забезпечують зсув фази на 180º. Такий же фазовий зсув дає інвертор на DD1.2. Таким шляхом від виходу DD1.1 до входу DD1.3 фазовий зсув може досягати 360º і визначається постійними часу RC-ланок. Два інвертори-підсилювачі DD1.1 і DD1.3, які входять у коло, охоплене зворотним зв’язком, забезпечують також фазовий зсув 360º. Тобто умова збудження коливань забезпечується і без використання кварцу. Але, якщо генерація коливань почнеться на частотах, близьких до частоти послідовного резонансу кварцу (0,9…0,95) f_п , то, внаслідок високої добротності останнього, коливання “підтягнуться” до частоти коливань кварцу.

28. На рис. 10.61 приведена схема пристрою, призначеного для скорочення тривалості вхідного імпульсу. Пояснити принцип роботи. Побудувати часові діаграми роботи пристрою. Пояснити призначення діоду VD. У яких випадках потрібне його використання? Порівняти температурну стабільність при використанні ТТЛ і КМОН ІС.

Рис. 10.61

29. На рис. 10.62 приведена схема генератора прямокутних імпульсів з використанням тригера Шмідта. Пояснити принцип роботи. Порівняти особливості її роботи при використанні ТТЛ і КМОН ІС.

Рис. 10.62

30. Проаналізувати роботу пристрою, схема якого приведена на рис. 10.9, при використанні ТТЛ і КМОН ІС. Пояснити, в якому випадку температурна стабільність пристрою буде вищою. Чому?

31. Привести порівняльний температурний аналіз пристрою, схема якого приведена на рис. 10.12, а, при використанні ТТЛ і КМОН ІС. Пояснити, які з факторів температурної нестабільності впливають на якість роботи пристрою у найбільшій мірі.

32. Розробити функціональну схему пристрою для забезпечення передачі аналогового низькочастотного сигналу малої потужності на відстань до 10 м з ізоляцією каналу.

33. Розробити схему перетворювача опору, що змінюється в діапазоні 0…1 кОм, у частоту вихідних імпульсів.

34. Розробити схему перетворювача аналогового сигналу в двійковий цифровий код на основі перетворювача U → f і допоміжних елементів.

852