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 R1 = R2 = 300 кОм. При этих значениях сопротивлений резисторов выходным сопротивлением логических элементов можно пренебречь и поэтому τ1 = 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 R4 = 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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
