Особенности построения генераторов на основе цифровых интегральных схем. Использование усилительных свойств логических инверторов для обеспечения устойчивых колебаний. Расчет активных и пассивных элементов схемы мультивибратора на логических элементах.
При низкой оригинальности работы "Проектирование мультивибратора на трёх логических элементах серии КМОП", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Генераторы обеспечивают работу цифрового устройства во времени по закону, определяемому внутренней структурой устройства, и характеризуются частотой сигнала, стабильностью частоты, возможностью управления частотой, формой сигнала, скважностью и т.п. Поэтому для обеспечения устойчивых колебаний необходимо вывести ЛЭ на линейный участок передаточной характеристики - участок между логическим нулем и единицей. Основу активной базы мультивибраторов составляют инверторы, охваченные комбинациями отрицательной и положительной обратной связи. Отрицательная обратная связь вводится с целью вывода инвертора по постоянному току на линейный участок передаточной характеристики, положительная обратная связь обеспечивает условия регенеративного процесса. Когда напряжение на входе D1 подойдет к порогу переключения, напряжение на выходе D1 начнет плавно снижаться (рис.
Введение
Генераторы - специальные элементы цифровых устройств, предназначенные для формирования последовательности электрических сигналов различной формы. Генераторы обеспечивают работу цифрового устройства во времени по закону, определяемому внутренней структурой устройства, и характеризуются частотой сигнала, стабильностью частоты, возможностью управления частотой, формой сигнала, скважностью и т.п.
При построении генераторов на основе цифровых интегральных схем, для обеспечения используются усилительные свойства логических инверторов. Поэтому для обеспечения устойчивых колебаний необходимо вывести ЛЭ на линейный участок передаточной характеристики - участок между логическим нулем и единицей. После этого остается ввести положительную ОС по напряжению с помощью конденсаторов. Основу активной базы мультивибраторов составляют инверторы, охваченные комбинациями отрицательной и положительной обратной связи. Отрицательная обратная связь вводится с целью вывода инвертора по постоянному току на линейный участок передаточной характеристики, положительная обратная связь обеспечивает условия регенеративного процесса.
1. Исходные данные
Еп=15В, f0=40КГЦ.
Для проектирования мультивибратора выбрана схема КР1561ЛА9, которая имеет следующие основные параметры:
2. Принципиальная схема мультивибратора
В качестве генератора прямоугольных импульсов (ГПИ) выбираем распространенную схему мультивибратора на логических элементах ИЛИ-НЕ генератор цифровой интегральный мультивибратор
R1 осуществляет отрицательную обратную связь. Величина этого резистора для серии КМОП - десятки и сотни КОМ.
R2 играет вспомогательную роль, ограничивая бросок тока на входе ЛЭ D1.
С1 осуществляет положительную обратную связь.
3. Работа схемы
Рассмотрим подробнее работу генератора с момента, когда на входе D1 напряжение равно "0". В этом случае на выходе элемента D2 напряжение также равно "0", а на выходе D3 - "1". Конденсатор С заряжается через резистор R1 по экспоненте, напряжение на его левой обкладке при этом стремится в пределе к напряжению питания (рис. 3,а). Когда напряжение на входе D1 подойдет к порогу переключения, напряжение на выходе D1 начнет плавно снижаться (рис. 3,б) и когда оно приблизится к порогу переключения элемента D2, напряжение на выходе D2 начнет повышаться (рис. 3,в). Небольшое повышение на выходе элемента D2 передастся через конденсатор С на вход D1, что вызовет лавинообразный процесс переключения всех ЛЭ генератора. Напряжение на выходе элемента D3 станет равным "0", на входе D1 несколько превысит напряжение питания, начнется процесс перезаряда конденсатора с плавным уменьшением напряжения на входе D1
рис. 3
4. Расчет характеристик и элементов схемы
Проведем приближенный расчет длительностей ти1, ти2, предположив, что выходные сопротивления ЛЭ достаточно малы, уровень логического нуля близок к нулю, а уровень логической единицы обозначим через U1.
T=1/f0
Постоянная времени: ? = С1(R1 R2)
Длительность импульса в схеме:
Длительность пауз между импульсами равна:
Сумма длительностей определит период колебаний:
Для случая R2<<R1 и UПО = UП1 = 1/2U1 получим приближенное значение для периода T:
Исходя, из и начальных данных определим период колебаний и постоянную времени: T=25мкс; ?=T/1,4 ? 18мкс
Исходя из условия: R2<<R1, примем сопротивление R2=50КОМ и R1=0,5КОМ
Определим емкость конденсатора C1:
Найдем длительности импульса и паузы:
Таким образом, скважность S:
Заключение
В заключении можно подвести итог проделанной работы и оценить характеристики рассчитанной схемы. Итогом работы является мультивибратор на трех ЛЭ. Также были выбраны и рассчитаны активные и пассивные элементы схемы и показатели схемы.
