Формирователь длительности пачки. Управляемый генератор прямоугольных импульсов

Страницы работы

Содержание работы

2.2 Формирователь длительности пачки

Блок 2 схемы ГППИ – генератор одиночных импульсов (одновибратор). Он формирует сигнал определенной длительности, в течение которого работает генератор прямоугольных импульсов.

Построим одновибратор (рис.5) на основе логических схем, изготовленных по КМОП-технологии 564 серии (аналог CD4000). Элементы этой серии имеют следующие параметры:

-  уровень логического нуля напряжения U0пор≈0.1 В,

-  уровень логической единицы напряжения U 1пор≈4.5 В,

-  напряжение переключения Uпер≈2.2В.

Рис.5. Одновибратор на основе логических схем

Построим диаграммы переходных процессов в узловых точках схемы генератора одиночных импульсов.  

Далее проведём анализ схемы на основе построенных диаграмм. Длительность импульса tи определяется экспоненциальной зависимостью Ub(t) на интервале времени t1<t<t3:

Получаем:

Теперь определим постоянную времени τи. Для идеальных элементов τ = R*С. Однако практически необходимо учитывать выходные сопротивления логических элементов схемы – R0вых и R1вых, что приводит к следующему выражению:

τ = C*( R0вых +R1вых+R)

Выберем R>>( R0вых +R1вых), где R0вых ≈R1вых≈rдиф канала≈1 кОм.

По условиям технического задания tи=21 мкс, а, следовательно, τ1=21*10-6 / ln(2)≈30 мкс.

С учётом номинального ряда выберем сопротивление резисторов R= R= 300 кОм. При этих значениях сопротивлений резисторов выходным сопротивлением логических элементов можно пренебречь и поэтому τ= R1*C1. Откуда следует C1= τ1/ R1=3*10-5/(3*105)=0.1 нФ.

Далее необходимо, чтобы напряжение Ua уменьшилось бы до напряжения переключения логических элементов изготовленных по КМОП-технологии для выхода схемы из квазиустойчивого состояния. Поэтому на время импульса tи накладывается условие tи << 21 мкс.

Пусть tи = 2 мкс.Тогда из условия tи = R2*C2*ln(2) = 2 мкс находим С2= tи / (R2*ln(2)) = 10 пФ.

Перечень элементов схемы одновибратора.

Обозначение

Наименование

Номинал

Примечания

DD1

логический элемент

--

серия 564

DD2

логический элемент

--

серия 564

R1

резистор

300 кОм

--

R2

резистор

300 кОм

--

С1

конденсатор

0.1 нФ

--

С2

конденсатор

10 пФ

--

Для защиты одновибратора от больших скачков входного напряжения между блоками 1 и 2 схемы ГППИ используется стабилизирующая схема, состоящая из резистора R4 и стабилитрона VD1. Величину сопротивления R4 выберем  так, чтобы она чуть превышала сопротивление операционного усилителя, а марку стабилитрон возьмём так, чтобы его напряжение стабилизации равнялось 5 В. Тогда R= 1 кОм и стабилитрон тип КС182Е.

Перечень элементов стабилизирующей схемы.

Обозначение

Наименование

Номинал

Примечания

R4

резистор

1 кОм

--

VD1

стабилитрон

--

тип КС182Е

2.3 Управляемый генератор прямоугольных импульсов

Блок 3 ГППИ - управляемый генератор прямоугольных импульсов (рис. 6). Пусть данный генератор строится на элементах, изготовленных по ТТЛШ-технологии серии 555 (аналог 74LS). Элементы этой серии имеют следующие параметры:

-  уровень логического нуля напряжения U0пор≤0.4 В,

-  уровень логической единицы напряжения U 1пор≥2.5 В.

Рис.6. Управляемый генератор прямоугольных импульсов

Построим диаграммы переходных процессов в узловых точках схемы управляемого генератора прямоугольных импульсов.

Далее проведём анализ схемы на основе построенных диаграмм. Длительность импульса tи определяется экспонентой Ub(t) на интервале времени t1<t<t2:

Получаем:

Теперь определим τи. Для идеальных элементов τ=R*C. Однако практически необходимо учитывать выходные сопротивления логических элементов – R0вых и R1вых, учёт которых приводит к следующему выражению:

τ=C*( R0вых +R1вых+R)

Выберем R>>( R0вых +R1вых), где R0вых ≈R1вых≈rдиф канала≈1 кОм.

По условиям технического задания tи=1 мкс, а, следовательно, τ2=10-6/ln(2)≈1.44 мкс.

С учётом номинального ряда выберем сопротивление резисторов R1= R2=300 Ом. При этих значениях сопротивлений резисторов выходным сопротивлением логических элементов можно пренебречь и поэтому τ2= R2*C2. Откуда следует C2= τ2/ R2=1.44*10-6/(3*102)=4.7 нФ.

Далее необходимо выбрать С1. С учетом того, что tп=R1*C1*ln(2)= 1 мкс, находим С1= tп / (R1*ln(2))= 10-6 / (300*ln(2)) = 4.7 нФ.

Диоды D1 и D2 в схеме защищают логические элементы от перенапряжения по входу. Поэтому целесообразно использовать быстродействующий тип диода КД522. 

Перечень элементов схемы управляемого генератора прямоугольных импульсов.

Обозначение

Наименование

Номинал

Примечания

DD1

логический элемент

--

серия 555

DD2

логический элемент

--

серия 555

DD3

логический элемент

--

серия 555

R1

резистор

300 Ом

--

R2

резистор

300 Ом

--

С1

конденсатор

4.7 нФ

--

С2

конденсатор

4.7 нФ

--

D1

диод

--

тип КД522

D2

диод

--

тип КД522

Чтобы обеспечить заданную длительность последнего импульса в пачке на выходе генератора, на вход схемы генератора добавим логические элементы, изготовленные по КМДП-технологии 564 серии (рис.7). Работа соответствующих логических элементов описывается приведенными ниже таблицей истинности и диаграммами.

Таблица истинности.

X

Y

Z

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

Диаграммы.

Рис.7.  Переходной элемент от блока 2 к блоку 3 схемы ГППИ

Похожие материалы

Информация о работе