Длительность выходных импульсов формирователя примерно равна tС3 R5.
Формирователь 3 собран на элементах Д2.1 и Д2.2. Здесь длительность выходного импульса определяется временем разряда конденсатора С4. При входном сигнале, равном логическому 0 (точка в), конденсатор заряжается через выходное сопротивление элемента Д2.1 и резистор R6 (последний ограничивает ток заряда), и напряжение на входе элемента Д2.2 (точка 2), увеличивается (см. рис.6). Но так как на другом входе этого элемента имеется логический 0, то на выходе его- логическая 1. При изменении входного сигнала: на одном входе элемента Д2.2 логическая 1, а на другом напряжение уменьшается по мере разряда конденсатора С4 через выходное сопротивление элемента Д2.1 и резистор R6. Поэтому на выходе формирователя получается уровень логического 0, который вернется к логической 1, как только напряжение на конденсаторе (в точка г) уменьшается до порога переключения Uп логического элемента.
Длительность выходного импульса примерно равна t=С4 (R6+20), где 20 Ом- выходное сопротивление ТТЛ- элементы при логическом 0 на его выходе.
Одновибраторы с транзистором 4 и 8 (см. рис.2) собраны соответственно на элементах Д2.3, Д2.4 и Д4.1, Д4.2. Они должны формировать импульсы большой длительности (до 1мс). В них используются эмиттерные повторители на транзисторах КТ315А (V4 и V7).
Рассмотрим работу одновибратора 4. В начальный момент на его входе (точка д) потенциал логической 1, конденсатор С5 разряжен. На выводе 13 элемента Д2.4 (точка ж)-логический 0 (напряжение на выводе12 элемента Д2.4 будем считать равным логической 1).
Когда в точке д установится потенциал логического 0, положительный скачок напряжения с выхода элемента Д2.3 проходит через конденсатор С5 на базу транзистора V4. На эмиттере транзистора напряжение тоже скачком повышается и на выходе одновибратора получается потенциал логического 0, который по цепи обратной связи поступает на вход элемента Д2.3 и поддерживает его состояние с логической 1 на выходе и после окончания входного сигнала (с элемента Д2.2). Конденсатор С5 при этом начинает заряжаться основном через выходное сопротивление элемента Д2.3 и резисторы R7, R8,R9. По мере его заряда напряжение на базе, и соответственно, эмиттере транзистора уменьшается. Когда оно в точке ж достигнет порога переключения элемента Д2.1, тот вернется в исходное состояние, а конденсатор начнет разряжаться через выходное сопротивление элемента Д2.3 и диод V3, включенный в прямом направлении. Этот диод служит для тех же целей, что и диод V2.
При длительности выходного импульса одновибратора tіТ (гдеТ- период задающих импульсов, например в точке д) генератор может работать неустойчиво и его выходная частота будет меньше частоты задающего генератора 1. Для устранения примерно за 0,5 мкс до поступления отрицательного импульса на вход одновибратора на вывод 12 элемента Д2.4 подается отрицательный импульс с выхода элемента Д1.4 (выход формирователя 2). Если t<Т, то этот импульс не влияет на работу устройства ( та как на другом входе элемента Д2.4 также потенциал логического 0); если tіТ то таким сигналом выходной импульс одновибратора обрезается, элемент Д2.3 устанавливается в положении с логическим 0 на выходе и конденсатор С5 начинает разряжаться. Таким образом устраняются возможные сбои генерации из-за неправильной настройки величины сдвига импульсов генератора резисторами R8 и R9 (соответственно R16 и R17) при эксплуатации прибора.
Одновибраторы 6 и 10 состоят из двух логических элементов д3.2-Д3.3 и Д4.4-Д5.1 соответственно и формируют выходной отрицательный импульс, длительность которого приближенно определяется формулой t»RС (при 1 мкс Ј t Ј 100 мкс), где R=12+R13 ( или R20+R21), а С=С7 или С8. Работа одновибратора поясняется эпюрами напряжений входной импульс должен быть короче выходного. В противном случае происходит затягивание заднего фронта выходного импульса. Сопротивление резисторов невелико, так как падение напряжение на них при отключенном конденсаторе должно быть меньше порога переключения ТТЛ- элементов. Поэтому для получения больших длительностей выходных импульсов приходится использовать конденсаторы большой емкости.
Чтобы получить выходные импульсы различно полярности, сигналы одновибратора могут дополнительно инвертироваться элементом Д3.4 (или Д5.2 для другого одновибратора), Переключение полярности осуществляется переключателями S6,S9. Резисторы R13 и R2` служит для плавной регулировки длительности выходных импульсов.
Коммутатор 11 выполнен на логическом элементе Д7.1 2И-2ИЛИ-НЕ. Такой элемент обеспечивает инверсное прохождение на его выход входных сигналов при совпадении по времени положительных сигналов на обоих входах любой входной схемы совпадений И. Путем переключения тумблеров S7-канал 1 на общий выход и S8 - канал 2 на общий выход на генератор одиночного импульса можно подавать сигналя любого канала отдельно или вместе. (Проходят сигналы того канала, тумблер которого подает на вход микросхемы Д7.1 положительный потенциал.).
Генератор одиночных импульсов (ГОИ)12 состоит из трех RS триггеров и трех схем совпадений и собран на элементах Д5.3, Д5.4, Д9 и Д10. Генератор одиночных импульсов имеет два режима работы, а выбор необходимого осуществляется «тумблером S11». «Общий выход: 1 импульс - «Когда с помощью этого тумблера вывод 3 элемента Д9.2 заземляется, на выходе элемента Д9.2 и, соответственно, на выводе 4 элемента Д10.2 будет высокий логический потенциал. Триггер Тг№ (элементы Д5.3 и Д5.4), служащий для устранения нежелательного влияния «дребезга» контактов кнопки (т.е. возникновения при ее нажатии пачки импульсов), в исходный момент находится в единичном состоянии и нулевой потенциал с элемента Д5.3 и удерживает триггеры Тг1 (элементы Д9.2 и Д9.3 и Тг2) (элементы Д10.3 и Д10.4) также в единичном состоянии. При нажатии кнопки S12 триггер Тг№ изменяет свое состояние и подает высокий логический потенциал на триггеры Тг1, Тг2 и схему совпадений Д9.1. Пришедший затем положительный импульс синхронизации пройдет только через элемент Д9.1 ( так как на выходе 2 элемента Д10.1 нулевой потенциал триггера Тг1 на нулевое. На вход элемента Д10.2 поступает положительный потенциал, который разрешит прохождение на выход ГОИ импульсов по шине Н. После этого первый же положительный импульс на этой шине изменит состояние триггера Тг2 на нулевое.
Импульсы по шине Н будут проходить на выход ГОИ до прихода следующего импульса синхронизации, который пройдет через элемент Д10.1 и вернет триггер Тг1 в исходное 1 состояние. При этом на вывод 4 элемента Д10.2 поступит нулевой потенциал, прекращающий прохождение сигналов с его вывода 5 на выход.
В таком состоянии ГОИ будет находиться (независимо от следующих импульсов синхронизации) до отпускания кнопки «Разовый импульс». Тогда триггер Тг3 вернется в исходное единичное состояние и вернет в это состояние и триггер Тг2.
Таким образом, на выходе ГОИ после нажатия кнопки и прихода импульса синхронизации до следующего синхроимпульса будут формироваться одиночные импульсы отрицательной полярности, инверсные относительно поступающих по шине Н.
Мощные выходные каскады представляют собой элементы К1ЛБ557 с открытым коллектором, сила тока через которые может быть до 40 мА.
Источник питания. Принципиальная схема источника приведена на рис.6. Его коэффициент стабилизации более 80. При номинальном напряжении сети пульсации на выходе источника (при полной нагрузке) не более 5 мВ. При изменении напряжения сети на +-20% величина пульсации практически не меняется.
Трансформатор Т1 намотан на сердечнике 17х32. Первичная обмотка содержит 1980 витков провода ПЭВ - 1 0,1, вторичная до витков провода ПЭВ-1 0,45. Площадь радиатора транзистора V7 не менее 100 см2.
2. Расчетная часть
Исследование инвертора резисторно - транзисторной логики
Логика работы инвертора «НЕ»
Инвертор (элемент НЕ )реализует операцию «логическое отрицание» то есть инверсию. Представляет собой двоичный логический элемент, единица на выходе которого имеет место в том случае, если на входе будет нуль.
На рис. 2.1 (а) показано условное графическое обозначение инвертора на функциональных схемах, где х-вход; у-выход. Инвертор имеет один вход и один выход. Логика работы инвертора представлена таб.2.1, называемой таблицей состояний или истинности.
Логическое уравнение работы инвертора , составленное по таб. 2.1. записывается в виде:
у=` х 2.1
Уравнение (2.1.) характеризует состояние входа и выхода элемента. Например, применительно к табл. Уравнение 2.1 можно пояснить так: «Единица на выходе инвертора будет в том случае, если на входе нуль, и, наоборот, если на входе единица, то на выходе будет нуль. В уравнение (2.1.) черта над х соответствует инверсии, т.е. логическому отрицанию, и уравнение читается так : «игрек равен не икс».
2.1. Анализ статического режима
Принцип работы
На рис. 2.1. (б) приведена временная диаграмма работы инвертора положительной логики с положительным питанием. Из временной диаграммы следует, что если на вход инвертора поступает положительный сигнал то с выхода снимается отрицательный сигнал (инвертированный).
По виду сигналов инверторы бывают импульсные и потенциальные. В потенциальном инверторе на выходе элемента уровень напряжения высокий, если на входе низкий уровень напряжения и наоборот.