Разработка селектора импульсов максимальной амплитуды и заданной длительности, страница 3

         Для построения селектора импульсов в схеме используются аналоговые и цифровые микросхемы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.

Для полученной схемы будем использовать элементы из серий:  К 524 – вторичные источники питания аналоговых микросхем;

К 140 – операционные усилители аналоговых микросхем;

КР 134 – цифровые микросхемы ТТЛ типа логики;

К 555ЛН2, К 555ЛИ1 – цифровые микросхемы ТТЛШ типа логики.

Все выбранные интегральные микросхемы сходны по конструктивно-технологическому исполнению, т.е. это полупроводниковые элементы. Все элементы подобраны таким образом, что они имеют относительно простую конструкцию, не высокую стоимость, но ко всему этому высокое быстродействие, и малое потребление мощности.

Расчет параметров навесных элементов схемы.

Последовательный диодный ограничитель:

Источник напряжения Е₀=4,75 В задает порог ограничения напряжения. При поступлении на вход устройства импульсов амплитудной, меньше Е₀ диод Д остается закрытым, напряжение на выходе схемы постоянно равно Е₀.В том случае, когда амплитуда входного импульса U_m превышает значение Е₀ диод открывается и передает сигнал на выход системы. На выходе системы появляются импульсы амплитудой U1=U_m – Е₀, имеющие начальный уровень Е₀.

Ждущие мультивибраторы М1 и М2

Для того чтобы мультивибраторы пропускали импульсы заданной длительности необходимо рассчитать параметры их резистивного делителя по формуле  tи = RC ln{(E¹ – E⁰)/(E¹ - U_пор)}.

 t_и = 1,5мкс

 E¹ = 5В

 E⁰ = 4,75

 U_пор = 1,65; Пусть С = 0,25пФ

         1,5 = R 0,25 ln 0,0746

         R = 1,5мкс/2,6 * 0,25пФ = 2,3кОм

Следовательно R₂ = R₃ = 2,3 кОм

                          С₂ = С₃ = 0,25 пФ

Ждущий мультивибратор на операционном усилителе

Рассчитаем параметры навесных элементов так, чтобы на выходе получить импульс амплитудой 4 В и длительностью 2,5 мкс.

         α = R₆/(R₅ + R₆) = 5/9

t_и = RC ln(1/(1- α))

t_и = 2,5мкс

Пусть С = 1пФ

R = 2,5мкс/[1пФ*ln{1/(1-5/9)}] = 3,1 кОм

Следовательно R₄ = 3,1кОм

                          С₄ = 1пФ

Принципиальная схема устройства.

 

Спецификация

         Диодный ограничитель построен на элементе К542НД5 – четыре изолированных диода.

Электрические параметры:

U_{ср пр} не более 1,2 В, U_обр =50В, I_{пр ср} =500мА

I_{ср обр} не более 100мкА, U_обр =50В, I_{пр ср} =500мА

R_из =0,5 МОм, U = 6 В

Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации:

Максимально допустимое импульсное обратное напряжение 50 В;

Максимально допустимый средний прямой ток

            на частоте 50 кГц (при Т=-45…+55⁰С)                  500 мА

            на частоте 100 кГц                                                   250 мА

Операционный усилитель построен на элементе К140УД11 – быстродействующий операционный усилитель.

Электрические параметры:

U_{и п1} = +15В, U_{и п2} = -15В

К_U не менее 25000

U _{вых max} не более ±12

U_см = ±10 мВ

I_вх1 не более 500нА

∆I_вх = ±200нА

Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации:

Входной ток 10 мА;

Напряжение каждого входа относительно общей точки при U_{и п} = ±15В…±18В,        ±15В;

Напряжение источников питания: по выводу 4 –20В, по выводу 7 +20В.

Ждущие мультивибраторы М1 и М2 построены на элементе КР134ЛА8 – четыре элемента 2И-НЕ с открытым коллекторным выходом и двумя внутренними резисторами, подключенными между выводом 4 и выводами 3 и 5.

Электрические параметры:

I⁰_вх не мене  - 0,36(выводы 8, 14), -0,18(выводы 1, 7, 9, 13)мА (прим. 3, 8, 12, 20)

I_{вх пр доп} не более 0,24(выводы 8,14),  0,12(выводы 1, 7, 9, 13)мА (прим.3, 10, 11, 20, 22)

I¹_вх не более  0,024(выводы 8, 14),  0,012(выводы 1, 7, 9, 13)мА (прим.3, 6, 11, 20, 22)

I¹_вых не более 0,01мА (прим. 1, 8, 14, 16, 20, 22)

I⁰_пот не более  2,3мА (прим. 2, 9, 20)

I¹_пот не более  0,9мА (прим. 2, 11, 20)

I_R  1,3 … 2,5мА (прим. 2, 15, 20)

U0_вых не менее 0,3В (прим. 1, 4, 18, 20, 22)

С_вх не более 3,5(выводы 1, 7, 9, 13),  7(выводы 8,14)пФ (прим.2, 7, 11, 20)

Примечание: режимы измерения