Генератор пачек импульсов. Генератор одиночных импульсов. Блоки синхронизации и согласования уровней. Полная принципиальная схема ГППИ

Напряжение U₁ так же стремится измениться на величину U¹ - U⁰, (достигнуть величины U_ср + U¹ - U⁰), но в это время открывается защитный диод D₁ и компенсирует скачок U₁ выше Е_см + U_{д пр}.

Конденсатор С₂ начинает заряжаться по цепи выход элемента DD₂ (U_вых = U⁰) – С₂ – R₂ - E_см и напряжение U₃ начинает возрастать, стремясь к уровню E_см. Т. о. пока U₃ < U_ср, U₁ = E_см + U_{д пр}, U₂ = U⁰,  U_вых = U¹.

Как только напряжение U₃ достигнет уровня U_ср, U_вых скачком меняется с U¹ до U⁰. Этот скачок передается на вход элемента DD₂ (напряжение на конденсаторе не изменяется скачком) и U₁ становится равным Е_см + U_{д пр} – (U¹ - U⁰) < U_отп и напряжение U₂ скачком изменяется от U⁰ до U¹. Этот скачок передается на вход элемента DD₃ (т. к. напряжение на конденсаторе не меняется скачком) и U₃ стремится достигнуть величины U_ср + U¹ - U⁰. Но в это время открывается защитный диод D₂ и компенсирует скачок U₃ выше Е_см + U_{д пр}.

Конденсатор С₁ снова начинает заряжаться и напряжение U₁ начинает возрастать по экспоненте стремясь к уровню E_см. Пока U₁ < U_ср, U₂ = U¹, U₃ = Е_см + U_{д пр}, U_вых = U⁰.

Как только U₁ достигает значения U_ср, U₂ скачком изменяется от U¹ до U⁰. Этот скачок передается на вход элемента DD₃ (т. к. напряжение на конденсаторе не меняется скачком) и U₃ становится равным Е_см + U_{д пр} – (U¹ - U⁰) < U_отп. Далее процесс повторяется.

Если прекратить подачу на вход разрешающего сигнала низкого уровня, то установятся напряжения U₁ = U⁰, U₂ = U¹. Напряжение U₃ будет больше U_отп и на выходе установится уровень U⁰.

Расчет элементов

E_см должно удовлетворять условиям:

E_см = 3.5 В.

Найдем R₁ = R₂ = R:

Сопротивление резисторов выбирается из условия обеспечения высокого уровня на входе логических элементов:

R £ (Е_см-U¹_{вх мин})/I¹_вх.

С учетом помехоустойчивости U¹_{вх доп} = U¹_{вых мин} = 2.4 В. R £  27.5 кОм

Чтобы внутренние параметры логического элемента не учитывать при расчете временных характеристик, необходимо обеспечить и такие условия:

R £ Е_см/I⁰_вх

R > R⁰_вых .

10 Ом < R £ 2.19 кОм

Выберем R = 1 кОм

Длительность импульса t_и определяется из условия:

так же t_и и t_п можно найти с учетом экспоненциальной зависимости U₁  и U₃  от времени t.

Найдем значения С₁ и С₂:

Схема расширения разрешающего сигнала

Для обеспечения фиксированной длительности последнего импульса управляемого генератора дополним схему следующими элементами.

Пока на вход подаётся разрешающий сигнал высокого уровня, который инвертируется с помощью элемента DD₄, на выходе элемента DD₅ устанавливается уровень логической «1». Этот сигнал инвертируется элементом DD₆ и поступает на управляющий вход управляемого генератора прямоугольных импульсов (УГПИ) в виде сигнала низкого уровня. Сигнал с выхода УГПИ при этом инвертируется с помощью элемента DD₇ на второй вход которого все это время поступает сигнал высокого уровня.

Если входной разрешающий импульс завершается раньше, чем успевает завершиться последний выходной импульс УГПИ (на выходе УГПИ высокий уровень), то этот сигнал через DD₇ подаётся на элемент DD₅ в виде сигнала низкого уровня. Тогда на выходе элемента DD₅ устанавливается высокий уровень, и на управляющий вход УГПИ подается разрешающий сигнал низкого уровня даже после завершения входного разрешающего сигнала.

Когда последний выходной импульс закончится, на вход DD₅ поступит сигнал высокого уровня, который через DD₆ поступает на вход УГПИ в виде запрещающего сигнала низкого уровня. Таким образом, УГПИ переходит в ждущий режим.

Требуемый выходной сигнал высокого уровня снимается с выхода элемента DD₇.

3. Блоки синхронизации и согласования уровней

Для согласования блоков 1 и 2 необходимо понизить уровень сигнала с -10 В до -5 В, для этого используем следующую схему снижения уровня:

Схема представляет собой диодный ограничитель напряжения с балластным резистором, ограничивающим ток через диод. При подаче на вход напряжения 0 > U_вх > -5 В оба диода закрыты и сигнал проходит без искажений. Если U_вх < -5 В, то открывается диод D₁, и на выходе устанавливается напряжение U_вых ≈ -5 В. Если U_вх > 0, то открывается диод D₂, и на выходе устанавливается напряжение U_вых ≈ 0 В.

Выберем R >  R_{н min} ОУ, R = 2.2 кОм.

Диоды должны удовлетворять условиям:

Выберем диоды типа Д223 удовлетворяющие данным условиям.

4. Полная принципиальная схема ГППИ.

5. Описание работы всей схемы.

Данная схема со всеми своими параметрами, указанными в работе была смоделирована в системе DesignLab 8.0  и получены следующие графики зависимости напряжения от времени на входе и на выходе.