Формирователи и генераторы импульсов

В радиоэлектронной аппаратуре наряду со специализированными узлами цифровой техники применяются также всевозможные импульсные устройства — различные формирователи и генераторы импульсов. Все эти устройства могут быть выполнены на дискретных компонентах, однако там, где это оправдано, применение интегральных схем в качестве активных компонентов более целесообразно. Это позволяет унифицировать элементную базу аппаратуры и обеспечить согласование входных и выходных уровней отдельных узлов. Кроме того, при этом сокращается число деталей, повышается надежность и технологичность и, к тому же, во многих случаях оправдывается экономически.

В некоторых сериях ИМС имеются специализированные микросхемы для генерации и преобразования импульсов. Номенклатура таких изделий, выпускаемых отечественным производством, невелика, и импульсные устройства нередко выполняются на базе ИМС общего назначения: логических элементов, инверторов, триггеров Шмитта и др.

Формирователи импульсов

Формирователями называются логические устройства, у которых существует связь между амплитудно-временными параметрами входных и выходных сигналов.

Формирователи предназначены для преобразования различных сигналов произвольной формы и амплитуды в нормированные по амплитуде, длительности и крутизне фронтов прямоугольные импульсы.

Все формирователи импульсов можно разделить на триггеры Шмитта, функциональные формирователи (формирователи импульсов начальной установки и от механических контактов) и формирователи импульсов по длительности (одновибраторы, таймеры).

Триггер Шмитта

Для преобразования аналоговых сигналов произвольной формы в цифровые сигналы с требуемыми логическими уровнями применяются триггеры Шмитта, позволяющие исключить многократные переключения в момент сравнения напряжений, которые свойственны компараторам.

Триггером Шмитта называется компаратор, у которого напряжения включения и выключения не совпадают. Триггер Шмитта относится к несимметричным триггерам.

Передаточная функция триггера Шмитта имеет гистерезис (рис. 11.77, а), обусловленный применением положительной обратной связи.

На рис. 11.77, б приведена одна из схем триггера Шмитта, построенная на двух инверторах DD1.1 и DD 1.2. Положительная обратная связь организуется с помощью резисторов R1 и R2. Входное напряжение UBX, при котором выходное напряжение Нвых изменяется от лог. О до лог.1, будем считать напряжением включения UBKJ1, a UBX, при котором Нвых изменяется от лог.1 до лог.О, будем считать напряжением выключения Пвкл. Исходя из схемы (см. рис. 11.76, б), напряжения UBKJ1 и Нвыкл определяются из следующих выражений (без учета входного сопротивления логического элемента DD1.1):

где Нпор — пороговое напряжение логического элемента DD1.1; Н°ых — выходное напряжение лог.О логического элемента DD 1.2; [/*ых — выходное напряжение лог.1 логического элемента DD 1.2.

Триггер Шмитта

Рис. 11.77. Триггер Шмитта:

а — передаточная характеристика; б — схема; в — условное обозначение

Напряжения UBKJl и Нвыкл удовлетворяют условию Пвыкл < Unop < UBKJ1, что определяет гистерезисный характер передаточной характеристики триггера Шмитта (см. рис. 11.77, а). На рис. 11.77, в приведено условное обозначение триггера Шмитта на схемах.

На рис. 11.78 представлены временные диаграммы, показывающие как будет реагировать на сигнал с шумами и помехами компаратор и триггер Шмитта.

У компаратора в момент сравнения входного напряжения UBX с пороговым Unop происходят многократные переключения (см. рис. 11.78, а). Это является возможной причиной сбоя цифровых устройств, а также не позволяет в точности восстановить формы цифровых сигналов, искаженных в результате прохождения по линиям связи.

Временное диаграммы компаратора (а) и триггер Шмитта (б)

Рис. 11.78. Временное диаграммы компаратора (а) и триггер Шмитта (б)

При использовании триггера Шмитта наличие гистерезиса приводит к тому, что любой шум и любые помехи с амплитудой, меньшей величины (1/вкл - ивыкл), отсекаются, а любые фронты входного сигнала, даже самые пологие, преобразуются в крутые фронты выходного сигнала (см. рис. 11.78, б). При этом происходит некоторое запаздывание выходного сигнала, но это не так существенно.

Триггеры Шмитта выпускаются в интегральном исполнении, например, ИМС типа К155ТЛЗ, К1533ТЛ2.

Триггеры Шмитта находят широкое применение в интерфейсных схемах для согласования сигналов; восстановления уровней; подавления сигналов помех в условиях повышенного уровня шумов; детектирования уровней, благодаря наличию гистерезиса; преобразования уровней между логическими схемами различных семейств и др.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >