Разработка устройства, осуществляющего селекцию импульсов по их длительности, страница 2

Рисунок 4 – принципиальные схема интегральной микросхемы К155ЛН1 (а) и интегральной микросхемы К155ЛА3 (б)

Кстати говоря, в случае, так называемого, «заваливания фронтов» импульсов, путём установки либо последовательно с ёмкостью, либо на вход логической ячейки DD2 сопротивление порядка 5…10 кОм можно данную проблему устранить (Заваливание фронта импульса может привести к сбоям в работе тактового генератора, и всей схемы, в целом).  Напряжение источника питания U1 примем равным уровню логической единицы микросхемы К155ЛА3. Приведём определённые выше параметры:

                        R1 = 1,3 кОм;              R2 = 10 Ом;                         C1 = 1,1 мФ;

                                                            U1 = 5 В.

На выходе тактового генератора после его запуска будет выдаваться последовательность прямоугольных импульсов с периодом примерно 1 мкс и длительностью импульса примерно в 0,5 мкс (Осциллограмма приведена на рисунке 5).

Рисунок 5 – последовательность прямоугольных импульсов на выходе генератора и сигнал, подаваемый на его вход (пример)

Выбор микросхемы-счётчика

В качестве счётчика следует выбрать микросхему, производящую отсчёт импульсов, по крайней мере, от нуля до трёх. Как видно из рисунка 6, после этого отсчёта

Рисунок 6 – последовательность прямоугольных импульсов на выходе генератора (нанесён подсчёт)

селектируемый импульс обрывается. Выбранная разрядность попадания выходных импульсов тактового генератора на селектируемый входной импульс позволит отличить его от прочих подаваемых на вход селектора импульсов с достаточной точностью. При достижении следующего отсчёта, счётчик должен сбрасываться на нулевой отсчёт (входной импульс длиннее селектируемого) и оставаться в сброшенном состоянии по крайней мере до спада входного импульса. Это можно осуществить путём включения RS‑триггера в цепь сброса счётчика. Кроме того, счётчик должен сбрасываться, если входной импульс протекает недостаточное количество времени, то есть, пока на входе схемы уровень логического нуля, на вход сброса должен поступать уровень логической единицы (простой инвертер). Главным критерием при выборе микросхемы для меня стала лёгкость в подключении. Поэтому мой выбор пал на четырёхразрядный двоичный счётчик CNTR_4ADEC фирмы Generic (условное обозначение приведено на рисунке 7).

Рисунок 7 – условное обозначение микросхемы-счётчика CNTR_4ADEC

Кроме того, на рисунке 8 показан способ включения, реализующий описанный выше алгоритм сброса микросхемы. На вход 1 при этом должен подаваться сигнал в случае отсутствия сигнала на входе схемы, а на вход 2, в случае достижения счётчиком отсчёта с кодом 100 (следующего после подлежащего селекции).

Рисунок 8 – схема включения микросхемы-счётчика CNTR_4ADEC

Приведена схема включения счётчика, пояснено назначение элементов. Переходим к разработке блока цифровой селекции. В данном случае требуется всего лишь задаться комбинациями сброса счётчика, комбинацией, приводящей к появлению импульса на выходе селектора при некоторых прочих условиях (при достижении комбинации «011», на входе схемы должен наблюдаться спад импульса). Комбинация установки выходного RS-триггера: «011», комбинация сброса выходного RS-триггера: «000». Комбинация сброса счётчика в положение «000»: «100». Все эти комбинации можно реализовать на элементах базисов «И» и «НЕ».  На рисунке 9 показаны блоки цифровой селекции, осуществляющие управление схемой, которые следует подключить к выходу счётчика.

Рисунок 9 – блоки селекции цифровых комбинации:

а. – комбинация «000», б. – комбинация «100»,в. – комбинация «011».

Выбор микросхемы выходного ждущего одновибратора

В качестве микросхемы выходного каскада, можно взять любую микросхему, назначением которой является «Ждущий одновибратор». Я выбрал микросхему MC74HC123N,  поскольку формулы для вычисления навесных элементов для неё были приведены в справочнике, в отличие от прочих аналогичных микросхем.  Условное обозначение данной микросхемы и способ её включения приведены на рисунке 7.

Рисунок 10 – условное обозначение микросхемы ждущего одновибратора MC74HC123N

Для расчета номиналов сопротивления R3 и ёмкости С2, достаточно задаться требуемой длительностью выходного импульса (он будет всего один, поэтому период следования импульсов для данной схемы регламентирован внешними факторами, и расчету не поддаётся), и значением любого из параметров (сопротивлением или ёмкостью). Зададимся длиной выходного импульса в  (взято из условия) и значением ёмкости 1 мкФ. Тогда получим значение сопротивления R3:

.

В качестве источника питания следует взять требуемый уровень импульсов на выходе схемы, то есть, 4 В.

Окончательный вид схемы цифрового селектора импульсов приведён на рисунке 12. Временные диаграммы работы разработанного в данном курсовом проекте цифрового селектора импульсов, приведены на рисунке 11. Развёртка по оси времени на рисунке 11 составляет 0,5 мкс на 1 клетку по горизонтали. Масштабы напряжений указаны на диаграмме.

Рисунок 11 – временные диаграммы работы схемы цифрового селектора импульсов