Разработка автоматического устройства
Вариант№. 8 Контрольная № 2.
ОБЯЗАТЕЛЬНО ПЕРЕПИСАТЬ ВРУЧНУЮ!!!
Задание1.
Привестиописание принципа действия с временной диаграммой и расчет схемыавтоколебательного мультивибратора транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).
Исходныеданные:
tи1= 0,4 мкс ; Т= 0,7 мкс ;
Uп ф/Uз ф = 0,78 B; Серия ИС : К531.
Основные параметры :
U0n– пороговоевходное напряжение соответствующее переходу элемента из единичного состояния в нулевое;
U1n– пороговоевходное напряжение соответствующее переходу элемента из состояния нулевого вединичное;
I1 вх, R1 вх, = dUвх/diвх, U1вых, Е1вых, R1вых = dUвых/diвых –
входной ток, дифференциальное входное сопротивление, входное сопротивление нагруженной схемы, дифференциальное выходноесопротивление соответствующие единичному состоянию ИЛЭ
I( ) вх, R( ) вх, U( ) вх,E( ) вых, R( ) вых – входной ток, дифференциальное входное сопротивление, входноенапряжение ненагруженной схемы, выходное сопротивление ненагруженной схемы,дифференциальное выходное сопротивление соответствующие нулевому состояниюИЛЭ:
К = dUвых/dU вх – коэффициент усиления ИЛЭ врежиме усиления.
РЕШЕНИЕ :
1). Описаниепринцыпа действия.
В составмультивибратора входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ
И-НЕDD1.1, DD1.2, резисторы R1, R2и конденсаторы C1, C2 времязавдающие цепи (ВЗЦ), защитные(демпфирущие) диоды VD1, VD2.
Приработе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы DD1.1, DD1.2, поочередно находятся в единичном инулевом состояниях. Время прибывания инверторов в нулевом или единичномсостоянии определяется временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2.ЕслиИЛЭ DD1.1 находится в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t= 0), то конденсатор С1 заряжентоком, протекающим через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R1. К как диод VD1 при этом закрыт, то ток, протекающий через него , как и входной ток ИЛЭ DD1.2, пренебрежимо мал и не оказывает существенного влияния на процесс заряда конденсатора . По мерезаряда конденсатора С1 входное напряжение U(2 ) вхинвертора DD1.2 уменшается по экспотенциальному закону с постоянной τ1 , стремясь к нулевому уровню.
Когда напряжениеU(2 ) вх достигаетпорогового напряжения U(1) n ниже которого дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к уменьшению выходного напряжения инвертора ТТЛ, в мультивибраторе развивается регенеративныйпроцесс, при котором состояние элементов DD1.1, DD1.2изменяются на противоположные (t = t1). Скачкообразное уменьшение выходного напряжения U(1 ) вых ИЛЭ DD1.1 вызывает уменьшениевыходного напряжения U(2 ) вх , что приводит к быстромуразряду конденсатора С2 с постоянной времени τ2 в противоположной ветви мультивибратора (t = t2).
При периодически повторяющихся процессах , на выходах ИЛЭ DD1.1,DD1.2 формируются два изменяющихся в противофазе импульсных напряжения сдлительностями tU1 и tU2 .
2). Расчетустройства.
Определимдлительность выходного импульса :
 |
tИ2 = 0,3 мкс;
Так как tИ1 ≠ tИ2, мультивибраторнесиметричен и С1≠ С2.
Выходные импульсы мультивибратора по форме близки кпрямоугольным.
Отношение амплитуд переднегои заднего фронтов выходного напряжения определяется соотношением:
Где R = R1 длявыходных импульсов ИЛЭ DD1.1, R = R2 для выходных импульсов ИЛЭ DD1.2
Вычислимзначения резисторов R1, R2:
R = R1 = R2 = 35,455 кОм;
Вычислимзначения конденсаторов C1,C2:
Из выражений для длительности импульсов на выходахмультивибратора:
Откуда:
С1= 0,008 пкФ; С2 = 0,006 пкФ;
Принципиальная схема мультивибратора:
Временная диаграмма:
 |  | ||
Задание№ 2.
Привестиописание принципа действия с временной диаграммой и расчет схемытранзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).
Исходныеданные:
tи2 = мкс;
Uп ф/Uз ф = В;
РЕШЕНИЕ:
Заторможенногомультивибратора с резисторно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получимиз автоколебательного мультивибратора путем исключения, конденсатора С2,резистора R1 и диода VD2. При этом исключеннаярезистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной связью выходаИЛЭ DD1.2. В качестве запускающего сигнала используетсяотрицательный перепад потенциалов значений
UВХ = ЕВЫХ,который подается на свободныйот тригерного включения вход ИЛЭ DD1.1.
Висходном состоянии и ИЛЭ ТТЛ DD1.1DD1.2 находятся в нулевом и единичном состояниях соответственно . Поддействием запускающего импульса (в момент t = t1) логическиеэлементы изменяют свои состояния на противоположные , времязадающий конденсаторначинает заряжатся через выход ИЛЭ ТТЛ DD1.2 и резистор R.
Напряжение UВХ2на выходе ИЛЭ ТТЛ DD1.2 экспотенциально изменяется от Emax, стремяськ нулю . Формирование рабочего импульса длительностю tU заканчивается при UВХ2(tU) = U1n , так какдальнейшее уменшение входного напряжения приводит к увеличению выходногонапряжения ИЛЭ ТТЛ DD1.2.
При t > t1 в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по окончаниикоторого ИЛЭ возвращается в исходное состояние , а напряжение UВХ2 уменшаетсяскачком от UВХ2 до (U1n -Е1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается висходноое состояние . Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, азатем после запирания диода перезаряжается входным вытекающим током ИЛЭ, DD1.2,а напряжение UВХ2 стремится к значению U1ВХ.
Дляполучения прямоугольной формы выходных импульсов заторможенного мультивибраторасопротивление времязадающего резистора R должно удовлетворять условию:
Реальные значения найдем из соотношения:
R = 0,532 кОм;
 |
Время востановления мултивибратора :
