Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 36

2. Параметры выходных импульсов задаются преподавателем.

3. Для питания схем следует использовать стабилизированные напряжения U_п = +5 В.

4. Контроль формы и амплитуды напряжений в исследуемых схемах осуществляется с помощью осциллографа.

13.2. Основные теоретические сведения

Простейшая схема мультивибратора на логических элементах сходна по своему принципу действия с симметричным мультивибратором на транзисторах,  имея  два  инвертора ЛЭ1 и  ЛЭ2  и  перекрестные  емкостные  связи (рис. 13.1).

Резисторы R₁ и R₂ выбираются таким образом, чтобы вытекающий из ЛЭ ток создавал на них падения напряжения, соответствующие  активному участку характеристики перехода входа ЛЭ из состояния логического нуля   U⁰ в состояние логической единицы U¹. На этом участке ЛЭ работает подобно инвертирующему усилителю со значительным коэффициентом усиления. Для ТТЛ-логики такой режим соответствует напряжениям на входе ЛЭ от 0.8 до 1.6 В.  Это обеспечивается  при R₁ = R₂ = (0.25...2.5) кОм. На крайних пределах генерация самостоятельно уже может не возникнуть, так как на входе ЛЭ присутствуют либо глубокий лог. 0, либо устойчивая лог. 1.

Итак, сопротивления R₁ и R₂ должны быть заданы, а емкости конденсаторов С₁ и С₂ находят из следующих простых выражений, полученных из рассмотрения переходных процессов на входах ЛЭ:

                             (13.1)

где U_пор – пороговое напряжение перехода из лог. 0 в лог. 1 или  наоборот, из лог. 1 в лог. 0.

Напряжения U¹, U⁰ и U_пор не являются константами и зависят от числа присоединенных входов к одному выходу ЛЭ, а также от температуры. Автогенераторы обычно не принято использовать без буферных элементов, поэтому  можно  принять U¹  и  U⁰ близкими  к значениям для ЛЭ без нагрузки: U¹ = 3.6 В, U⁰ = 0.2 В. Напряжение U_пор при комнатной температуре принимают U_пор = 1.4 В. При подстановке данных значений в формулу (13.1) получим численный коэффициент 0.9. Для инженерных расчетов симметричного мультивибратора (R₁ = R₂, С₁ = С₂) с учетом разброса характеристик ЛЭ принимают: t_и = t_п = (0.7...1.1) RС.

Длительности фронта и среза импульсов (t_ф и t_с) приближенно принято считать t_ф = t_с = t^0,1_зд.р.ср + t^1,0_зд.р.ср, где   t^0,1_{зд.р. ср}  и t^1,0_зд.р.ср – среднее время задержки распространения сигнала для выбранной серии интегральной схемы при переходе из лог. 0 в лог. 1 и из лог. 1 в лог. 0, соответственно.

Недостатком рассмотренной простейшей схемы мультивибратора на ЛЭ является жесткий режим самовозбуждения и связанное с этим возможное отсутствие колебательного режима работы. Этот недостаток схемы можно исключить, если дополнительно ввести логический элемент И (рис. 13.2).

Наряду с рассмотренными схемами, в простых схемах автоматики находят широкое применение несимметричные генераторы, в которых уменьшено количество навесных элементов (рис. 13.3).