/
Text
llputp. д.т.н. инж . l.l LФt\11 А. BЬJ!k_UIJ
ИМ· ПУЛСНА
ТЕХНИКА
УЧЕБНИК ЗА ТЕХНИКУМИ
ИЗДАТЕЛСТВО "ТЕХНИКА"
СОФИЯ,
2003
.
G?f. з:
893
УДК
Учебникът е
EJitК'If'И4L:.L.KИ
1.
621 .. 374 (075 . 32)
ИМПУЛСИ
четвърто
стереотиnно
издание .
Наnисан
е
в
съответствие с уrвърдената от МОН учебна nрограма . Предназначен е за
учениците
,
от техникумите обучаващи се
no
сnециалности, в които сс
изучава nредметът имnулсна и цифрова техника.
КЛАСИФИКАЦИЯ И ПАРАМЕТРИ НА ИМПУЛСИТЕ
1.1.
Учебникът е одобрен от МОН .
Под
електричес"и
импулс
(или
накратко
имnулс)
се
разбира
изменението на наnрежението или тока в една електрическа верига
от ед11а стойност до друr· а с nоследващо установяване на rr ·ьрво
началната стойност.
lla
о/2007"
/-<. р r(lj
фиг .
ttулси
с
1. 1 са
nоказани им
различна
форма.
u1
По
oh--r--7
абецисната ос се нанася врем<'
тu
/,
а
ло ординатната -момент-.
-u l U
ната стойност на напрежението
/
6
· и, която може да бъде лоложи
тсJIНа,
отрицателна
или
нула .
Вместо налрежението може да·
Ч~IRЪрТО стереОТИnНО И3Да!1Ие . 'l еТВЪрТа доnе•JаГКа
се нанесе токът
ISBN 954-03-0534-9
i.
Както се вижда, измснение
то на налрежението (тока) мо
©
же да бъде скокообразно, как
1.1 а, 6, в ,
е , или nлавно (ло линеен, сину
Издателство ··техшtка" ООД
графи<tно оформление,
то е наnример на фиг.
1983
соиден, ексnоненциален или ня
какъв друг закон), както е в ос
таналите nримери. Според по
© Стефан Ангелов Вълков, 1983
соката
на
това
изменение
им
пулсът може да бъде отрицат е
лен, както е на фиг.
373(075)
положителен,
.
1.1 6,
както
е
и, или
оста-
налите
случаи.
ната
максималната стойност
на
и
Ако
в
напрежението
р.азлични
(тока)
знаци,
имат
импулсът
нарича · деуполярен
п . и).
Основната,
минимал
(фиг .
се
1.1
най-характерната
осо6еност на импулсното напре· жение
или
ток
е
неговата
пре-
къснатост (дискретност).
Фиг . 1. 1. Наnрежителни имnулси
"· 6,
в- nравоъгълнн; г - трнъгълен ; д - тpa -
IICUOB.IДeH;
Р - стъпаловидrн:
3 - ексi!Оненцнален ;
ж - син ус онде11;
и - ТР_!!О.~Орбразен ;
• -
камбаl!овиден
За ·раЗJiика от него наnрежението
(токът), което се изменя
непрекъснато или остава постоянно във времето, се нарича ана
логово.
Аналогово
е
например
синусоидното
наврежение
от
3
L:JI~h.IIJliЧ~Lk.c.Jid
ВИТе
СИГШ:IЛИ
изхода
на
~ll-Jl:Jt\'-',
Н
. t tl lt j H tf\tlilll'itl,
НИСКОЧССТОТСВ
\. t .~ t )ltilil...lt> ... t.J~,~, J
YCIIJIU;JTCJI, IIJIH
tJ.I
. 1 t))r' ' '
HaiipCЖCIIBCTO
В
токоизправител.
ИмпуJJсите могат да бъдат едини•tни. ltлн псрtюди'lно повта
рящи се. Всички импулси от фиг. 1.1 с~ едивичнн. На фиг. 1.2
·е
показана
ди•!на
порсд1ща
от
перио
правоъ
Фиг. 1.2. Пepиoщtttt.f<t tюрrдищt 11р~вuъп,л
ИМIIУЛСИ
.
·
пауза и е означено с 1 11
•
и
отрицателни
паузата
сменят
от
11
+t
11
озн3чев
с
Това е
Н3
появяване
на
Продължителността
на
пулсите
с
е
времето
означена
между
два
им
111
а
,
после-
дователни импулса се нарича
импулси.
Тогава
импулсът
и
Именно наличИето на nауза, през която напрежението (токът)
има установена (nостоянна) стойност, го характеризира като им
nулсно. При единичните импулси паузата е безкрайво дълга;
нериода
на новторенвето
11м.
Следователно едю.~ичните импулси могат да бъдат разглсжда 1111
11 м 11 у;н·н.
като частен случаи на периодично новтарящн се
()TIIOIIIt'IIII!'TO
1
M('>I<JlY
една
моментите
( 1. 1)
за
на
каnацитет,
•
и
една
е
известно,
електрическа
че
нанреженнето
всрнга,
между
конто
между
с
вклю
чен кондензатор , не може да се изменя скокообразно (за без
крайно мал·ко време). Зп да сс натрупат илн разсеят заряднтс
Т и е равен на времето между
сн.
същото може да се каже
на
в кондензатора, е необходимо време. Обаче между кои да са две
с
Очевидно е, че
_T=t
СJJектротехниката
точки
точки
u.м
Разбира се, казаното важн, ако имнулс1пс
местата
От
две
повторението
са положителни. Същата поредица обаче може да се разглежда
катq съставена
тях.
гълни нмllуж·н. Периодът на
два последовател ни им пулса.
т
ни
примерна
трол, 113мсрв1:!нс и управление работят с правоъгълни импулси.
Затова основното ни uннман11С по-вататък ще бъде насочено към
11ptt.Jl' I•.IIН\III't'./llltH'I'T;t
11;1
IIMIIY.IIt'IIIT
fJIIUД<_I lliJ IIULITOjJl:lllll'TU IlM Cl' II<.IJ!IIЧi.J 1\.U!:фllЦ/Il'J-1/'
1/U
11
111'
:JU/t'(JЛUU.ttl'
електрическа
ако
няма
верига
специално
винаги
включен
има
известен
кондензатор.
неизбежният паразитен канацитст, който се дължи на
11 аюtчисто
ряди)
реална
дори
на
nроnодвици
(иJIИ
на
области
с слектричсс· ки
за
и на изолатори между тнх . Следователно на практика нс
съществуват
импулси,
в
конто
випрежението
вено, както това е начертава на фиг.
реалвите
имnулси
повече
или
а,
1.1
nо-малко
се
се
6,
изменя
мигно
в, е. Формата на
различава
от
идеал
ната.
Това
важи
и за токовите
импулси, защото токът
през една
бобина сu'що не може да сс нзменн скокообразно, а всеки про
водник нма паразитна (собствена) индуктивност.
Главната разлика между ндеалнин и реалния правоъгълен
нмнулс с в това, че предният /Ф 1 11 :задният фронт /Ф~
(стръм
ните часпt)
IIДCaJI/11111
11',
ва
рсалннн
--
IIMIIYЛC
lla
фн1·
'11 '
11111
1.:~ с
t'
ш.шулс
сс
изменят
нлав110,
а
тези
на
МНП/01\СНО.
11а•н·рта11
p<';JJit' ll
11!'.111111,1 1,.11\'11.
ИJIИ Зi:IДIIIIH му фроНТ НС l'
,11,11
llj)<IIIOЫ/,JI<' II
IIU-J'UJIHMiJ
lloд JMIIJIIПYдa 1/i.l IIMIIYJil'a
pa:!JIIfi\;JTJ между мaKl'I/Ma./111;1 l'il 11 MIIIIИM<I JIHaTa СТОЙВОСТ lltl
IIMIJyлc.
II!'IIII ' I,.Jitl\11'1!'.1111\lt'll .;l
U,"
UT
(U,J
U.~)
11:1
111
Смят;~
IIIH'/lllll\1
•
11 в то:s11 CJIY'IJii С!' разбнра
uj
[
А
11анрежен нето. Проды1ж нтС'.Iността на .импулса 111 обикно
вено се отчита ва HIIВO
0,5U"',
както е показано на фиг.
1.~.
Формата на предния и на
задния фронт зависи от за-ко
на,
no
който се зареждат нл н
разреждат
Ра~ликата между максималната и минимал11ата стоiiност 11а
наnрежението (тока) се нарича амn/1/tтуда (размах) на имnулса
и се бележи с
u,n
(/111 ) (вж. фиг. 1.2).
имлулси.
ните
апарати,
рИте
и
4
Достатъчно
е
да
сноменем,
електронноизчислителните
ненциалната .
ните
Най-широко разпространение в нрактиката са получили - право
ъгълните
машини,
повечето от електронните системи
за
че
телеграф
радиолокато
автоматичен
кондензаторите
между съответните точки, 11
най-често с бJ1нзка до експо-
npo/lecи
Експоненциал-
теорспtчно
Фнг. 1.:1. Реален npaвoLгwtell импулс 11рн
~Пl'f11IOJtllчeн хаrактср на 11р_еходн•пс
~tput!ecн
продължанат
безкрайно
дыtго.
Това създава затрудвснин 11ри отчитането на начаJJото н кран на
фронта на импулса. З_а да се. нзб511'НJТ тези затрудвения, е присто
началото ва фронта да се отчита при напрсженис 0,1 L/ 111 , а
Краятму -при 0,9 и
ПродъJtЖНТСJIНОстта на фронти- IФ тогаuа
. ,.
кон-·
5
.
е
равна
на
времето
между
неговия
край
и
начало
(вж.
фиг .
1.3).
с
Друга
разлика
между
реалния
и
идеалния
правоъгълен
импулс е, че платото
(плоската
част)
на реалния
нмпущ·
с течение на времето спада. Това, както ще видим, се дължи На
недостатъчното пропускане на
вериги
може
понякога
да
оредица от правоъгълни импулси, като например тази от
тения,
тези
възникнат
амплитудата
затихват
1 --
в
началото
са
На
на
по
и
в
края
същество
фиг.
1.4
е
лравоъгЪJiен
е
голяма
Те
се
на
ако
импулса
преходни
локазана
импулс
и
появяват
в
и
процеси.
формата
този
слу
чай. Амплитудата на импулса Urн се
отчита
.от
пресечната
точка
А
о
-между
·Фиг.
им. не
бързо.
1.4.
Реален nравоъгълен им
nулс nри nериодичен характер на
_nреходните nроцеси
предния
фронт
и
продъл -
жението на линейния участък
платото на импулса. Отскокът
предния
фронт 6,
се отчита
първия максимум, а отскокът на задния фронт
62-
от
на
от
от първия ми
нимум на напрежението, тъй като трептениЯта на преходния лро:
цее са затихващи. Всеки от тях не бива да надвишава 5-1 О% от
Um. Освен това трептенията практически трябва да затихнат (т.е.
амплитудата им да стане ло-малка от 0,05 6, или 0,05 62) за
време, не ло-дЪJiго от (0,2-0,3) t".
Ще отбележим, че всички лоставени числени ограничения за
лродЪJiжителността
ллатото са
на
фронтовете,
еладането
и
отскоците
на
ориентировъчни и числените коефициенти в тях за
висят от изискванията на конкретния случай.
честат
и е честотата на повторение на импулсите
.
р кратни на f) е теоретично безкраен, но както се вижда от
ф~г. 1.5, влиянието на хармониците с по-голям номер бързо ·
намалява поради намаляващата им амплитуда.
Всички хармонични трептения, от които е съставена една
"•
периодична импулсна поредица, оьразуват нейния спектрален състав.
.
Ако всеки хармоник се представи
като вертикална отсечка с дължина,
пропорционална на неговата амплиту
да, и на разстояние върху абецисната
ос, пропорционално на неговата чес
тота, ще се получи т.нар. спектрал
на диаграма на импулсната поредица.
На фиг . l.ба е показана спектрална
та диаграма на импулсната поредица
от фиг. 1.2, а на фиг. 1.66 - на поре
дица от правоъгълни импулси с кое
фициент на запълване у=0,2. Диаграмите съдържат
1
2
Т· Т
ност,
·
и
2
т
хармоници
с честоти
т.н.
безкрай-
до
като с
увеличаване
хармониците
амнлитудитс
взето, намаляват.
Обаче
номера
им,
На фиг. 1.5 са начертани времедиаграмите (зависимостите
от времето) на едно синусоидно напрежение и, и на други три
синусоидни напрежения и ~ . и .з и /14, чиито честоти са съответно
u
на
общо
намаляване-
то lll' р нла 11110 , а 11 yJtc11paщo, като 11JHI
1.2. CrtEKTPЛJIEH СЪСТАВ Нд ИMIIYJICИTE
f = -т' ·
Б оят на хармониците (т.е. на синусоидните трептения с често-
и периодични трептения. Това в повечето случаи е нежелателно,
така както са нежелателни и изкривяванията на фронтовете и
платото на импулсите . Паразитните трептения са допустими, ако
2 3 и 4 пъти ло-малки от амплитудата на и,. Начал,
а
им фаза с една и съща. Под тях е начертана времедиагр -
IJ'I
на п
с сума от 11 с 11 рскъснат11 (aнaJюl·outt) сннусоltдl\11 трс1112
фиг. . ч'иито честоти са кратни една на друга. Най-ниската от
на импулса (точките А и Б на фиг. 1.3).
Поради наличието на паразитни капацитети и индуктивности
електрически
~nтветно
мето.
•
зка до правоъгълната.
6лиможе да сс докаже ло . математичен път, че всяка периодич-
ниските честоти от електрически
мерва между началото и края на линейния участък от платото
реалните
пъти по-големи от честотата на u,, а амплитудите им са
нат~а на налрежението и, която се получава, като се сумират
ма
ит~.: н<шрсжсню 1 и 1 , и~. и; 1 и и 4 въu uсски момент от врс'1с-rир Както се вижда формата на напрежението и е доста·
те вериги, през които преминават импулсите. Спадането на пла
тото ~и става приблизително по линеен закон. То не бива да
надвишава няколко проltента от рюмаха 1111 нм11улса '' rt' 11:1 -
в
7
3. 5 и
<f>rrr . l .fi
llarrpt'ЖI'IIIIt'
tюuП.JIII<J фuрм<J
'H'CI'OTI\ __ l
, '2
'" '"
сменят знака си
:\
:
'rr
11 т.н. хармонннttп•
11
,.
11ра
сннусuнд1111
113n[I<'Ж<'IIIill, ОТ КОИТО!' СЪСТil ·
IICI\0
(ож. фиг. !.ба). Това означава, че нэ~ална·l.- .<~
Фаза на отрицателните хармоннци се различава със 180 от на7
'!алната фаза ~а nоложителните. При честоти, кратни на р р.
l(ипрочната стоиност на коефициента )', <1~1 плитудата н<:t хармо .
11иците е нула, т.е. те ЛIIПСват в сnектъра .
Сnектърът на имnулсната поредица от фиг. 1.2 съдържа и още
една -
nостоянна съставка, означена с Ио.
Под постоян!!а съставка на им11улсната nоредица се разбира
средната стоиност на наnрежението
u
за ~дин nериод.
ничеll, той може да се разглежда като периодична импулсна nо
реднца с бrзкрасн 11ериод на IIОВторение . Неговата спектрална
диаграма
ще
всички
хармоници
с
честоти
от
нула
до
като амnлитудата на всяка от тях ще клони към
нула (само безкраен сбор от безкрайно малки величини може
да има крайна стойност!) . Такава диаграма естествено нс може
да бъд<' начсртанi.l. Kaзuu
е
11 епрекъснат .
Когато
U..-1
съдържа
безкраИ!юст.
трябва
да
ед11а
се
чr l'IICI\Т'I.pl.T на <'J\IIIIIt<IIIIIЯ ltмпyJI(·
cr,
nериодична
предаде
от
норсдица
едно
място
до
от
импулсни
друго
или
да
сигнал11
се
усили.
съответната верига трябва да има лента на пронускан;. об
хващаща честотния сnектър на 11мnулсната nоредица. Тъи като
този сnектър е безкраен, а вериги с безкрайно широка честотна
лента
ване
нс
съществуват,
или
усилване
това
на
означава,
имnулсните
че
неизкривеното
сигнали
е
nреда
nрактически
не
възможно.
Както видяхме обаче, амnлитудите на хармониците с увелича
ване на честотата бързо намаляват. Това дава възможност да се
използват вериги със сравнително тясна честотна лента, без това
да води до големи изкривявания на формата на импулсите . Смята
ц
се, че формата на нравоъгьлнитс нмнулсн се запазuа в достатъч
Um
на
1
f
Фиг. 1.6. Спектрална диаграма на nериодични
.
nоредици
а - or фнr. 1.2; 6 •· vт ''fi <IAOЪ,.ЪJJtot нм11ул(' lt ,. у= il . .!
лента
с Ull.lh.t.=
135 7
т
rт
ако
веригата,
;
от
т до - ,,-, - .
лента от нум1 Д()
Фиг. 1. 7. Сnектрална
ы·ъл11нте
фиг.
на
праоо
имnулси
която
nреминават,
нма
честотна
При
това
се
губи
постоянната
със-
тавка·. Ако това е нсдо!Iустимо, всрн1·ата трнбва да нма честотна
т
'_...:.!'_ . Нсобходнмата честотна ж•нта е толков.з
.._
диаграма
по
-1-7- к
1
/1\,
15F
стеnен,
от
1.5
Тя се получава, като се прекара върху времедиаграмата на
налрежението u хоризонтална линия с ордината Ио така че
ло-голяма,
колкото
'"
е
nо-малък
коефициентът
на
заnълване
у
(фиг. 1.6).
Фактът, че спектърът 11а периодичните импулсни наредици с
прекъснат (дискретен), показва, че по един и същ канал моr· ат
да се предават няколко импулсни сигнала, без да се смесват.
Достатъчно е да се изберат Т и / ,.
за всяка от тях така, че
оцветените части на импулса и паузата да имат еднаква л~ощ.
линните от снектралните им диаграми да не съвпадат.
на нула, защото хоризонталната линия, разделяща импулса и
паузата на имлулси с еднакви площи, съвnада с абецисната ос .
импулсната поредица, 11е нропуска достатъчно висши хармоници
Постоянната съставка на импулсите от фиг . 1.5 с у =0,5 е равна
Ако честотната лента на веригата, nредаваща или усилваща
Тяхната спектрална диаграма е nоказана на фиг. 1.7. Тя няма
от спектъра И
фази на всички хармоннци съв~адат. В този частен случай
н на задния фронт на импулсите t Ф ,
на честотата им.
не проnуска nървите хармоници
и отрицателни спектрални линни, което означава, че началните
амплитудите на хармониците намаляват плавно с увеличаване
От фиг. 1.6 и 1.7 се вижда, че при увеличаване на периода
Т гъстотата на сnектралните линии расте . Ако имnулсът е еди-
(J
11\:1 )(
< ~
t,, ) ' nродължителността на предния
и tФ 2
(tтin >
се увс.r:ичава . Ако тя
+),
увел}'!чава се
сnадането на nлатото на имnулсите t1u.
()
2. ОСНОВНИ ЕЛЕМЕНТИ
Нд ИМПУЛСНИТЕ СХЕМИ
е
ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ
Сравнете
синусоидното
наnрежение
и
синус01щння
наnрежител е н
имnулс.
Начертайте една nериодична
оnределете тяхната nостояина
твърдението,
че
2.1.
nоредица от синусоидни имnулси 11
съставка . Отговорете с да или н.е на
nродължителността
на
nаузата
може
да
Нека на входа на
б ъ
де:
а)
подадем
nо - голяма;
достатъчно
RС-веригата,
дълъг
показана на фиг.
идеален
правоъгълен
чиято времедиаграма е показана на фиг.
б) равна;
в) nо-малка от nродължителността на имnулса .
На фиг . ! .8 е начертана времедиаграмата на напрежение с триъгъл на
форма . Отговорете с да или н.е lta твърденията, че това нанр е
жение
ДИФЕРЕНЦИРАЩИ ВЕРИГИ
Както
но за
видяхме,
идеални
оnростяване
на
11равоъгълнн
анализа
1tмnулси
обиююве,·ю
2.1 а,
импулс
да
и
•• ,
2.16.
не съществуват
най-наnред
се
на
nрактика,
разглежда
рабо
тата на идеална верига nри наличие на идеални сигнали на uхода И, а
след това се отчита влняниетu на
паразитните фактори .
Този
nодход е
общоприет в науката ; най-наnред rc и з следват основните, съществените чер-
е:
··ти
·u
на
едно
-
Фиг. ! .8 . Времедиаграма на на
nрежение
с
триъгълна
форма
ивлснt1с
'.'JIIt
nроцес ,
а
cJi eд
uc
-
ic
~
влияния
върху
него.
1
Um l ----------------~
Uизх
R
смущаващите
u8 , 1
·cr~
с
,
.
това
.
1
t
а) имnулсно;
б)
аналогово.
Фиг. 2.1. Диференцираща верига
Обосновете оп · оuора си .
Как ще се оnредели продължителността на задн1tя фронт 1Ф 2
nулса
0
от фиг.
1.3, ако
сnадането
на
nлатото Au
е
на им·
1
nреминаването и nрез верига с честотна лента от Т до
6-
вре медн а rрамн
на напрежешопа
110-ГОJIЯМО от
(0,07-;..0,I)Um?
'
Начертайте времедиа1·рамата на импулсната гюрсднца от фиг. 1,2 сл ед
•
и- принцнn11а с хема;
От курса по електротехника ·
е
известно,
че
когато
напре
жението между две точки на ед-
2
1.,
на електрическа верига се изме
ни със скок, в нея настъпва пре
U...-.)Jt
ходен процес . В разглеждания
случай със скок се променя на
nрежението и.х (от нула до U111,
а nо-късно от U m
до нула) ...
Когато веригата се състои от
резистор и кондензатор, прехоd- .
ният nроцес в нея има експонен
.- Um
1
б
циале
и
3 ~·
н характер. При скока на и., от нула до U," напрежението
върху кондензатора С нараства от нула по експоненциален
е ~он, като се стреми да достигне напрежението Ит, така както-·
оказано на фиг. 2.1 б .
*
Въпросите и задачите,
10
означени
със
звездичка,
са
с
повишена
трудност .
Вер Скоростта на нарастването завнси от времеконстантата на
игата •=RC. Ако тя е по-малка, зареждането на кондеюа-
.·
тора става
по-бързо, защото токът
(малко
съпротивление
ходими
за
пацитет
зареждане
С).
а
R),
на
количеството
кондензатора,
Напрежението
скока на и.,
на зареждансто е
върху
е
на
по-голям
зарядите,
по-малко
кондензатора
в
необ
(малък ка
момента
H<J
1
11
TCJ1
2.16).
е нула, защото напрежението върху един кондt'НЗi.lтt.>р
не може да се изменя със скок. СJtедооателно нанрежението 11" "
върху резистора R, което с рi.lвно на pi.IЗЛHt<aтct между ll 11 , 11 Ис. в
момента на скока (нри 1 =0) с равно на {/", 11 с тc•tt>lfltL' на вре
мсто II<IM<IЛHIHI
(ф111·. 2 . \й). ]at\OitЪI.
му
H<J II:JMCitCHitCTO
l'
JJ;I
=
Um
е
се
смята
за
завършен,
когато
изме
може
да
се
t,"
t,
на времето
смята
nрактически
при която nре
за
завършен:
е толкова по-малко, колкото е по-малка времс
т.
При обратния скок на и.,
(от И", до нула) кондензаторът С
започва да се разрежда по експоненцнаJtен закон, като се стреми
~. )
,(/
ис =llн:.. -и,11х ·
lill 1н
11
ir:.
CL' IIO.'IV'Jaoa
.. till 111 x
('2 71
= N C - - - NC - - ·
'"
с 0,05 И,",
(2.2)
t.r
·-- (.
и~~~ до нула и стойността му при изменение
може да nолучим онази стойност
Времето
t<llllllllc ·
Като сс 1/II,:IIO•iaT от нocJit'..tllllгt' тр11 )[JiiiiHt'HIISI 11 1•
90 или 95% от максималната си стойност. В слу
с 95% е равна на 0,05 и.". Ако заместим в (2.1) и .. .,
процес
'с
ще стане равно на нyJra нри !-+ех>. На прак
процсс
спада от
константата
,·t·
1'2
нението достигне
ходният
може , t : t
2. 1
(2.1)
преходният
чая и .. ,х
( ~.:!)
tllll\\
--,,-r- .
!а вt•р 11 гат ; 1 о 1 ф11г
Теоретично и""
тика
ДllфC[JCIIЩI[JaЩa СС ll<lj)ll'la BCSIKa l'.'IC'KT[JIIЧL'CK<l ~Срi!ГЭ, IIJXOДIIOTO HЗП[JCЖt'HIIC
l' IIIIOIIOJ11LIIOH<J:IIIO H<l IПoJ1Bil lol llj101Пl\OДH<J 11<1 BXOitiiOTO IHIIIJ1l'ЖCIIIIC:
KOSITO
u,._.x .=.
CblllO
екСПОНеll!lИален:
u,,_,x
_,_ 00 ), Ja юpaбoтuaiiL' 11<.1 HMIIYJil'H uт 11рl'д1111Н н J<ЩIIIIH фронт
11 за получаване на импулси с отрицана полнрност от такива с tJOJJOЖHTeлнa I\ОJ!Нрност (вж. фнг.
~ входния импулс, както
(}OCJIC) tiiHSIT 'l.'ll'll
ОТ
,[/
T<J.IH
форму .' t<l llj>CДПiiiJJI!I!Ia
uъ нша днфt'[JCIIILHpaнcтo . За да бъщ• тя
t·pt'111Ki1Til.
С KOSIГO
(('
~~ ·~,
трs1боа времеконстантата т= ~
M<IJIK<1,
дарбъде малка. Заедно с 1ова обачt· tт нaм:.JJIIIBil
Дltl~l'j)t'llltHj)illll'
Cl'
гoJJSIMO уснлнанL'
IIЗIIOJJ :III<IT 110-C.'IOIК 1111
t'Xl'MH,
11 11 11 " . Ето . з~I.НО _за I~0-~0'111~
КОНТО С J,дьрЖ,Jl YCIIJI uaTCJIH
111.
В практическите схеми времеконстантата r на диференцира
щата верига не може да се избира много маJiка порuд~ нали
11 аразнтни елементи. Наистина в реалния случаи дифе-
чието на
да се разреди напълно. И тъй като напреженисто върху конден
не може да се изменя със скок, скокът на И 0 ,
сс предава
върху резистора R и напрежението и •ш
става отрицателно 11
равно на -и 111 , като сс стреми да стане нула също по скспонсн.-·
затора
циален закон (вж. фиг.
2.16).
Понеже и сtюкът,
11
Uюх
премсконстан
тата на веригата т са същите както нреди, формата на Ис и и""
огледално изображение на тази след първия скок на И 11 ,.
с
Развитието на втория процес по ОIJисання начин е възможно,
ако първият е завършен
преди това, т.е. ако продължителността
на входния правоъгълен импулс
t..
е по-голяма от Зт.
Ф111.
ако 11а RС-веригата от фиг.
2.1
се nодаде
идеален
имnулс с продължителност, во-голяма от Зт,
се
със
nоявят
два
стръмни
кратки
nредни
островърхи
и
имnулса
ексtюненциаJtни
с
nравоъгълеtt
в нейвни изход ще
различна
задни
'2.'2 .
Ре:1лн;1 ltllфt•pt•Jнtttpaнta
t'Xt"Mil tli.t UI\Лf<)IIH~IIH' ~ (J
И така,
nолярност
фро11тове.
Така
ва верига се нари•ш диференt{ираща
се
използва
за
скъсяване
пуJiси от стръмни еднократни
12
на
наii-ч есто ;1ма активно-капацитивен характер (фиг. 2.2и). Обаче
R,
тата
е свързано последоватеJJIIО на
на
импулс;
импулси,
за
изменения на
получаване
на
~tм
входното напреженис
б
ренциращат:з верига се задейства от генератор с uътреш11о съпро-
тнвление R и изходен капацитет С и се включва към товар, които
uеригата,
Rт
пулса; С,
и
вt•рtн · а
фupмil ili.l дHфt:pt.'IIЦitp : tiii\H IIMIIy.'lt
като
намалява
и Ст
R
нaмaJIЯIHJ
и увеличава времеконстан
ам· плитудата
времеконстантита
и
на
изходния
амплитудата
ни
им
също намаляnат ампJtитудата на импуJJса и удъл
>Кав<Jт неговите фронтове. УдЪJJживане на
предния фронт пред
извиква и тоuа, че входният импулс не е идеален. Като реС~ул-
\3
тат диференцираният
импуJJС
придобива
формата,
показана
на
1
и. ,. = с
фиг. 2.26 с плътна линия (с прекъсната линия е показана идеаJJ
ната му форма).
За да се намалят изкривяванията, причинени от паразитните
елементи, е необходимо капацlпетът на конден з атора С да се
R
Rr
да бъде много по-голямо от
(2. 10)
(2. 11 )
Сл едователно
избира много по-голям от паразитните капацитети, а съпротивле
нието на резистора
по-малко от Rт .
r) '.с tlt.
llнзх =
и много
RIC
~ и •• dt -
RIC
~~~ .. ,. tlt .
(2. 12)
Последният член от таз н форму -
2.2.
ИНТЕГРИРАЩИ
Схемата, показана
ВГ:РИГИ
на фиг . 2.3а, се различава от тази
фиг . 2.1а но това, че като изходно
на
сс 11:1/JOJIЗBa JJ:.!IIJJt'Ж~IIIJeтo
върху кондензатора . На фиг . 2.36 е начертана времедиаграмата
на
това
наnрежение
nри
подаване
на
кратък
входен
nраво
ъгълен имnулс. По време на входния импулс кондензаторът С
се
стреми
да
се
напрежение и m
зареди
по
експоненциален
закон
от
нула
л а nрсдст а вJIЯВ а грешката, с която
t't ' 11 ' 0\ 'f,J)IJJII:I IIIIТt'l ' flllp ; rllt'T O ~ ~:t JL: t
() I ·H I '
1Н
M ; J.IIt, ;r,
1 pн(Jfl;t
IIIH ' MI"I\ 011
с t"altl ;п <J 1 - Nl: д< r 6t.дl' 1 ·щ 1 11 м ; 1 .
Обачr засд11о с това lliiМ<JJIЯIIa
//IIIX ·
CJ)uвx
).
След прекратяване на входния импулс ковден -.
затарът се разрежда
също
зата е достатъчно дълга ,
по експоненциаJiен
се
разрежда до
закон
и
ако
,
имnулс
е
с
nо-малка
'Фиг.
2.3.
е
-
l uюx
о
б
Интегрираща верига
пау
2.3.
но
IC
а - пpнtщHIJ fi <J с:н·м а;' б - ирем{'днаграмн н а t1 3 1J f1С Ж е ннята
нула .
амnлитуда,
11
1111 -
а
Вижда се, че
изходният
rt
1---()
Ако времеконстантата т=RС е достатъчно голяма, зареж
шило ( и111Н <и П1
110 - 1'0'11111
:1.~
(2.8)
дането става бавно и към края на входния импулс не е завър
lil
R
до
1
' ).
:1;11110
TI.'ГfJIIJ><IIIL' l'l' IIJIIOJI З ULIT 110- CJIUЖIIII
с хеми, ко11то съдържат у с н. шателн с
ГOJIIIM() YCIIJIIJ<tll(' /lj .
:
и.,. =и," (1-е
f :то
nо-дълъг
от
RС-ДЕЛИТЕЛИ
Ако !:fa входа на делител от два резистора (фиг. 2.4а) се
подаде идеален правоъгълен импулс, на изхода му той ще се поя-
входния. Тези разлики са толкова nо-големи, колкото е nо-голяма
времеконстантата 1:
ния имnулс
no
отношение на nродължителността на вход
t• .
Il
Веригата от фиг. 2 . 3а се нарича интегрираща .
Тя се използва за удължаване на имnулси, за nолучаване на
имnулси с форма, близка до трионообразната от nравоъrълни
или на импулси, чиито фронтове са отместени във времето (за
късняват) по отношение на фронтовете на входните имnулси. В
а
Uo<J •
1
последния случай тя се нарича закъсн.ителн.а верига.
u~·[L
Фиг. 2.4 . Резисторен де
Интегрираща се нарича
на
всяка
електрическа
наnр е ж е ни с
която е nроnорционално на интеграла от входното :
llнзх =: ~ ивх dl .
За веригата от фиг . 2 . 3а може да се HaПIIWC
14
верига, и з ход ното
. лнтел
о
а - прнtщнr111а с х ема ; б - вре·
меднаграмн
(2 .9)
ви
с
11а
намалена,
туда (фиг.
пропорционална
-------б
напреженията
на
съпротивлението им
ампли
2.46) :
15
тенденция към
l J"'"
стръмностите
Такива
делители
сс
използват
понякога
за
получаnане
на
импулси с намалена амплитуда, но обикновено те са паразитни.
Наистина
съпротивлението
R1
може
да
се
разглежда
като
кривите
С течение на
на
зареждане
времето разликата
и
разреждане
ще
в
на
малее и ще н-астъnи равновесие, nри което с колкото се увеличава
напрежението
върху
кондензатора
по
време
на
зареждането,
с
толков.а се намалява по време на разреждането. Може да се nо
вътрешно съпротивление на източника на импулси и" х , а R~
каже,
като входно съпротивление на
на
веригата, към която е свързан то
нарастване.
на
че
напрежението
равновесие
се
върху
колебае
кондензатора
около
средната
след
настъnването
стойност
на
вход
зи източник . Следователно, ако намалявансто на амплитудата на
ното
импулсите
средна стойност, т.е. постоянната му съставка е нула, което се
дължи на блокиращото действие на кондензатора .
които
не е
жеJiателно,
трябва
да
се
избират
вериги,
при
R2-::PR1.
дко делителят е образуван от кондензатор н резистор (ож .
· фиг. 2.1а), HMIIYJicът, който nреминава през него, 11е трнбва да cu
дко
наnрежение,
делителят
е
а
в
изходното
образуван
от
напрежение
резистор
и
кондензатор
nо-голяма от nроды1жнтелността на имnулса
малка от nродължителността на имnулса lн
r да е мt1огu
1" (фиг. 2.5 ). Такава
верига
i
о
Um
нарича
.(фиг.
2.7). Такава
интегрираща .
R обикновено
е вътреш
ното съпротивление на източника на импулси
и ••, а капацитетът С е товарният капа
цитет (входният каnацитет на следващата
верига). Наличието на товарно съпротивле
ние, nаралелно свързано на С, намалява и
Ио
Uвх
вече не се
Съпротивлението
u,"
uc
·-
амплитудата
на
изходния
имnулс.
2.4.
ЕЛЕКТРОННИ КЛЮЧОВЕ
2.4.1.
ОСНОВНИ ИЗИСКВАНИЯ
Фиг .
Еле~етронният ~елюч
2.5. llраuоъr·ъ.нен импу;tс 11рrди 11
llj)l'MIIIIi.IUi.III~I' U
му
lljJ~:J
Д~JIJI -
Фиг .
2.6. Пorrдllltil от ti[JiiiiO'I•Г'I,JIIHI tlм
IIYi lt'll
IIJ>l'ДИ
11
СЛ~Д lljJL' MIIIIi.IUi.lti~TU
11 IIJil'J
теля от фш·. 2.1 а при голяма време,-· ,дeJJIITCJIЯ от фнг . 2. 1и IIIНI голяма времс 1
константа 1 =RC
к о н с т а нт а r= RC
R
Съnротивлението
обикновено е съпротивлението на товара '
(входното съnротивление на следващата верига) . Каnацитетът С
ток
Така,
пулс,
а
2.6),
по
да
ако
входното · напрежение
периодична
време
частично,
а
на
по
поредица
всеки
време
от
импуJIС
на
и.х
не
е
правоъгълни
кондензаторът
всяка
пауза
единичен
импулси
ще
частично
се
ще
им(фиг.
зареж
се
раз
режда. При това през първите периоди експоненциалната кри
ва
на зареждането
ще бъде по-стръмна
от тази
на
разрежда
нето, поради което напрежението върху кондензатора ще показва
или
Преминаването
чески
се
на
извършва
И
CJJ('Д
делителя от фиг. 2 . За
пр и
малка
времеконс --·
танта т=RС
електронния
nод
Правоъгълен
llj.H:ДJI
nреминаването му през
изnолзване на движещи се части.
друго
2.7 .
ИМНУЖ
схема,
на две точки от една електрическа верига без
ключ
въздействие
на
от
едно
състояние
управляващ
в
електри
сигнал.
Осн.овн.ите изискван.ил към електрическите ключове са същите
както
кондензатор.
е елемент
която служи за съединяване нли разединяване
е този на разделителния (блокиращия) по отношение на постоян-·
ния
(вж.
изкриви 11едо11устнмо, е необходимо оремеконстаtпапl
Uex
t' Jil'д
тази
фиг. 2.3а), н имnулсът, който nреминава nрез него, не трябва да се
изкриви недоnустимо, трябва времеконстантата т да е много по- .
верига вече не се нарича диференцираща.
Фиг
лиnсва
•
llyJia,
•
към
в
ключовете с
затворено
или
подвижни
съсгояние
nоне достатъчно
да
контакти:
имат
съпротивление,
равно
на ,
малко;
в отворено състояние да имат безкрайно _ или nоне доста
, ··' 11\0 голямо съnротивление;
преминаването
им
от едното състояние в другото да
става
коlкото е възможно по-бързо и без възникване на nаразитни
явления .
Съвременните електронни ключове се изграждат предимно с
16
2
Имnулсна техника
17
полупроводникови
-
елементи
диоди,
транзистори
и
тиристор~1.
със съпротивление r
и
веригата
от
фиг.
2.9а се
преобразува
На запушеното състояние на тези елементи съответствува отво
в делител, аналогичен на този от фиг. 2.4а. Следователно трябва
рено
;~i.l
състояние
на
ключа,
а
на
отпушеното
състояние- затворено състояние
на
или
наситеното
им
е
из11ълнено
неравенснютu
ключа .
Ключовете с полупроводникови елементи превъзхождат зна
чително
ключовете
миниатюрност
и
съпротивление
в
могат да
с
подвижни
надеждност ,
затворено
превключват
контакти
но
по
обикновено
състояние
и
(2.14)
бързодействие,
имат
по-малко
в
Диодът е запушен, когато и. ,
по-голямо
отворено
и
по-малки токове .
<0.
В този случай той може
и трябва
да се замести приблизително със съпротивление Г 06 "
да
се
изпълнява
неравенството
(2.15)
2.4.2.
ДИОДНИ КЛЮЧОВЕ
Както е известно,
При
волтамперната
характеристика
nаралелния
диоден
клю•1
ток
nрез
товара
Rт
протича,
когато диодът
на диода
диодът е
има два клона- прав и обратен. tфиг .· 2.8) . Ако напрежението
D е заnушен, и практически не протича, когато
отnушен. ,
и между анода и катода на диода е положител
но,
1
диодът
е
отпушен
и
съпротивлението
му
r=иji е малко (примерно между 10 и 100 ~~.
като при по-малки напрежения силно нараст
ва).
Ако
:диодът
напрежението
е
запушен
и
и
е
отрицателно,
съпротивлението
му
Г 06~ =и/i е голямо (например между 100 kQ и
като при по-малки напрежения на
1Ou MQ,
малява).
Съпротивлението на отпушения диод
.
Фиг .
2.8.
нерна
характеристн-
Волтам ·
r.,""
обратното съпротивление на диода
новено
ка на диод
сс
означава,
приемат
че
правият
волтамперната
апроксимират с прави линии,
за
и
характеристика
излизащи от
на
началото на
и
обиккоето
IIOCTOHIIIIII,
обратният
r
клон
диода
на
се
коорди
натната система. Те са показани на фиг. 2.8 с прекъсната линия.
Фиг.
' 1J
2.9.
Диоднн ключове
JIOCJJCJ\OIHtTt.'Лt'tt; (j -- riёlpfiЛCJI(',.Н
Зи
l(~JJTa трябва ;~а са
неравенствата 2.14
cJJa :ll'JJH
Понеже съпротивлението на отпушения диод е маJiко,
дователно на източника и.х
се включва резисторът
ограничава
и
тока
през
диода
предотвратява
R,
неговото
~~ 2.15 .
после
който
прето
варване .
Друг важен параметър на диода е падът на напрежението iз
права посока и 0 . Той може да се намери приблизително, като
се
продължи
ристиката
на
линейният
диода
За силициеви диоди
~0.15-;-0,3 V.
.
участък
от
до пресичане
и
0
с
правия
клон
абецисната
~ 0,4-7-0,7 V, а за
ос
на
характе
(фиг .
германиеви
2.8).
и
~
D
Диодните ключове -могат да бъдат послеdователн.u (фиг. 2.9а)
или паралелни (фиг. 2.96). в зависимост от това, как са свързани
диодът
D
и товарът
R, .
>
О, но се препоръчва и.х
да
бъде по-голямо от и 0 , за да бъде диодът достатъчно отпу
шен. В този случай диодът може да се замести приблизително
18
Статични режими. На фиг .
2.1 О
а е 11оказана схема 11а тран
зисторен. ключ с общ емитер, а на фиг. 2.106- семейството из
ходни характеристики на транзистора с товарната права А В.
Както е
известно от
курса
по електронни
и
полупроводникови
прибори, товарната права пресича ординатната ос в точка с ор
дината, равна на Е/ R с, а абецисната ос -
При последователния диоден КЛЮ':! т'Ок през товара Rt
протича,
когато диодът • 1 е отпушен, и nрактически не nротича, когато дио
дът LJ е заnушен.
· Диодът е отпушен, когато и.х
2.4.3. КЛЮЧОВЕ С БИПОЛЯРНИ ТРАНЗИСТОРИ
равна на захранващото напрежение
в точка с абсциса,
Е.
Ако стъпалото от фиг. 2.10а работи като усилвател, работ
ната точка лри покой се намира
някъде в средния участък
на
товарната права А В. При изменение на входния (базовия) ток
i 8 работната точка се премества по товарната права. Когато
входното напрежение и" х
нараства, ба зовият ток
i"
също на-
19
раства
базовия
и работната точка се придвижва към т. А . Заедно с
ток нараства и колекторният ток ic, тъй като
Следователно
колекторинят
преход
с също отпушен, докато в активен
11ушсн
само емитерният
на
наситения транзистор
(усилвателен)
режим е от-
преход .
(2.16)
Когато работната точка
достигне т.
А,
конто е
Това nозволява да се дефинира следният критерий за режима
пресечната
'на н.аснщане: един транзистор е наситен, когато и двата му
точка на товарната права с критичната линия, nо-нататъшното уве
личаване
на
и ..
предизвиква
още
по - голямо
нарастване
на
1 11 •
обаче колекторният ток и колекторното напреженис остават посто
и и с,и 1
янни . Техните стойности 1 r:.ut
в т . А се наричат съот
ветно колекторен ток и колекторно напрежени е на насищане (от
английската дума saturate- насищам) . Базов ток на насищане
1вsat
. хода
най-малката стойност на базовия ток, която оси
гурява колекторен ток на насищане 1csat · Режимът на работа, при
ча режим на насищане, а транзисторът, работещ в този режим
-
наситен.
Както
видяхме,
т.е . равенството
режимът
на
наrнщане
се
характеризира
Криrи4на nиниА
E/ Rc. ,
. lc sa•·
(2.16)
е невалидно и се зам ества с неравенствот?
Това неравенство също може да служи като критерий. за ре
жиАtа на насищане . Тъй. като
транз исторът е елемент. управ
ляван от ток, токовият критерий. в повечето случаи е по-удобен
използване
от напрежителния.
Тъй като напрежението и с", 1 е малко , то често се пренебрегва,
-
v- - - - - - - - - - - -
"R
с
(2 . 17)
аа
/
пре
липсата на пропорционалност между колекторния и базовия ток,
се нарича
който работната точка се намира върху критичната линия, се нари
PN
са отпушени .
_
т.с.
смята
се,
че
критичната
приблизително (вж . фиг .
l ь 18 ,., 1
линия
се
слива
с ординатната
/.;'
/
Сшt ~~.
~
f Csu l
1/Jsu/
и
(2.18)
Е
(2.19)
=--=-~R c
fl
ос
2. 1Об)
Обикновено се пренебрегват и напреженията върху отпуше
ните PN преходи . Еквивалентната cxeAta на наситения тран
:шстор
J
П'JJIJH
Фиг.
й
при
тези
допускания
се
«свива»
в
една
еквипотенциал- .
на точка, т.с. смята се, че колекторът, смитерът и базата на наси-·
6
тра11 : 11н.: тор
са
св · 1,р . 1<11111
IJaJcы·o .
2.10. Транзистрре11 ключ с oбltt t'Mitп'p
riГIIIIIЩIJIII tl (' X(' M ; t , (j
II OJIOAH' IIIIII 11 , 1 p. t (,O t t l ,l l i l
Може да се забележи, че
IO' Ik .,J
От фиг. 2.1 Об се вижда, че токовете на насищане зависят
от положението на товарната nрава, т.е. от Е и Rc , докато
нанрежението
Поради това
и r.\иt
в
може да варира в
практliката
сс смята,
и Сн• t
е
постоянно .
делена стойност на базовото напрежение и Вш t , наречена базово
напрежение на насищане. Тъй като това е наnрежението върху
отпушения емитерен преход на транзистора, то има стойност 0,2 0,3 V за германиевите и 0,5-1 V за силициевите транзистори .
и Hsи t
наситено
състояние
транзисторът
усnешно
изnълнява
ролята
на затворен KJIIOЧ .
много тесни граници.
че
1\ри различi-ште транзистори стuИността на U 1·"" е обикновено
между 0,05 и 0,2 V.
На базовия ток на насищане 1н.ut съответства точно опре-
Напрежението
в
е по-голямо от и с, 0 ,
.
Ако се намали входното наnрежение И 11 ,
транзисторът
ще
премине
отново
от
наситен
(вж . фиг. 2.10а),
в
активен
режим,
като работната точка ще започне да се придuнжва надоJiу
по товарната права. Базовият н колекторният ток при това ще на
маляват, докато в т. В базовият ток стане нула, а колектор
ният ток- равен на неуправляемия обратен колекторен ток
1сЕа
. Нулевият базов ток озн<!чава, че емитерният преход се за
пушва . Режимът на работа, при който и двата PN !lрехода
на транзистора са занушени
(т . е . включени в обратна посока),
21
20
•
се нарича режим на отсечка, а транзисторът, работещ в този
режим -запушен . Ако се пренебрегне токът I ao , еквивалент
ната схема на запушения транзистор приблизително представ
лява три разединени (несвързани) точки - В, Е и С.
ускори отварянето на ключа. То също се ускорява при по-голям
управляващ сигнал (разбира се, обратен).
На фиг. 2.11
t,
та
От казаното става ясно, че
·
заnушеният
транзистор
и
ните
добре
изnълнява
ролята
11а
е показана идеалната форма на базовия ток,
при която транзисторният ключ е най-бързодействащ. Времена
!2 трябва да бъдат достатъчни за завършване на преход
процеси.
отвореlt;).
ключ.
В импулсните схеми най - често с е използват запушеният ir
наситеният режим, а по-рядко - активният режим, при който еми
терният преход е отпушен,
а
колекторният-запушен
и е
в си;1а
(2.16) .
Бързодействие.
ключ от отворено
Вр емето
за
( запуr.иено)
пре.минаване
на
транзисторния
в затворено (наситено) състоiише и
обратн.о зависи от ключовите свойства н.а са.мия транзистор, от
паразитните елементи и от формата на управляващото напреже
Транзисторът се превключва по-бързо, когато е по-високо
честотен, т. е . когато има п о- висока гранична честота r~ и по
малки паразитни капацитети. При превключване от едно състояние
друго
се
развиват
преходни
процеси,
свързани
с
преразпре
деляне. на електрически заряди. Те завършват ло-бързо, когато
токовете, образувани от тЕ'зи заряди, са по-големи и количеството
на зарядите е малко. Така , коr·ато транзисторът се превключва
от запушено в наситено съ·стоянне. е желателно входният
(базо
вият) ток да бъде голям . Обаче големият ток означава по-точно
изпълняване на неравенството
транзистора,
което
се
2.17,
т.е. по-дълбоко насищане на
характеризира
с
т.нар.
степен.
н.а
насищане
f1i в - f cs ш
(2.20)
f csat
При насищане колекторният ток не се увеличава, което зна
чи,
че
2.11. Форма на б<J3О ·
ГОК За
излишно
нарастват токът
в базата на транзистора.
в
базовата
верига
и
зарядът
Колкото по-дълбоко е насищането,
IIODIHU<Ш ii lll'
бързодействието
знсторння
ние.
в
Фнг.
IIIIH
на
Фиг ..
ll il
тран
.
с
Приблизително същата форма t~a ба
зовия
то
ток
входно
се
получава,
напрежение
транзисторния
ключ,
ако
и. ,
правоъгълно
се
към
подаде
който
пен ускоряващ кондензатор
лелно на резистора Rв (фиг.
е
С"
пара·
-
по-малък .
от отворено в затворено съ с тояние е н.ужен по-голям (по-мощен)
управляващ сигн.ал, който н.асища транзистора дълбоко, но най
късно към момента на обратното превключване степента на на
сищане трябва да се намали до възможния минимум, за да сс
22
. G t - - 1- ' - - -
2.12). Този
кондензатор образува частично диференцираща
верига
с
транзистора.
входното съпротивление
Задният
i8
телния импулс на
фронт
на
на
отрица
спада плавно, докат.о
lв ,at о r-----1h=~~ ·
t
транзисторът е отпушен, но когато той се за
пуши, i 8 става нула със скок (фиг. 2.13) .
Капацитетът на кондензатора С 8 обикновено се подбира експериментално. Той
не бива да бъде много голям, за да не се
увеличават времената
но
ако
е
много
t,
и
малък,
/2
(вж. фиг.
2.11),
диференцираните
тяването на преходните процеси в схемата.
Следователно за бързото преминаване н.а транзисторния ключ
1
доба
ва от наситено в запушено състотше, трябва да
по - голям, а зарядът, натрупан в базата
U вх
към
ttмnулси
изтече целият
кондензатор
ключ
толкова по-голям е този заряд. Когато тран.зисторът се превключ
заряд от базата, за което е нужно време . За да се съкрати това
време, трябва входният (базовият) ток при запушването да бъде
Транзисторен ключ
2.12 .
ускоряващ
могат да завършат
Трябва
ване
·телно
да
се
отбележи,
на транзистора от
nо-голямо
наситено
от
преди
че
прекра
времето,
Фиг.
2. 13.
ЗUUIНI
fJJtя
ТОК
ключ
Форма ва ба ·
В
с
тра11ЗИСТ0р·
ускоряващ
ко11дензатоr
необходимо
за
nремина
наситено в заnушено състояние, е значи
времето
за
nреминанато
му
от
заnушено
в
състояние,
тъй като в първия случай емитерният преход е включен в об
ратна
посока
колкото
във
и
има
втория
значително
случай,
по-голямо
когато
е
съпротивление,
включен
в
права
от
по
сока.
23
На фиг.
2.14
е начертана схемата на транзисторен. ключ с общ
За
колектор. Когато транзисторът е наситен, инзх ~Е. При това,
за да бъде емитерният преход отпушен, трябва и.,
да бъде
ключ
е
необходимо
входно
наnрежение
с
ампJiнтуда,
PN
по
голяма от захранващото наnрежение Е. Изnълняването на това ~с
ловие е неудобно, затова този ключ се използва рядко.
~-
· 2.4.4.
ни
и
nолупроводникови
е
извест ·
но, че nолевите транзистори са два ти-
па- с изолиран гейт
·(MOS
транзисто
ри) И с PN nреход ( PN транзистори).
На фиг. 2.15а е показана nринципната
Фиг. 2.14. Транзисторен ключ
с общ к?лектор
схема на клюl{ с
MOS транзистор.
PN транзистор.
а на
фнr. 2.16а- с
MOS транзисторът е с индуциран ка
нал N тиn; характеристиката му на nре
даване е дадена на фиг.
зисторът е с канал
рактеристика
N
2.156. PN
тран
тиn; неговата ха
на предаване е показана
на фиг. 2.166. Ит е праговото напре
жение (напрежението на отnушване)
на nолеnия транзистор. За MOS трян
зистара с индущtран N ка11:1J1 то l' IIO·
JIOЖИTCJIIIU, и :J:.t PN трин:~истu1Н1 с N ка-'
а
фи!'.
2.16а
е
необходимо
на
с nо-малка стой
транзисторът е заnушен.
·
или Р вграден канал, характеристи
курса по мектрон
nрибори
на
жения трябва да се вземат с обратен знак. Сравнително по-рядко
се използват MOS транзистори с N
КЛЮЧОВЕ С'ПОЛЕВИ
Or
ключа
Използват се също така и nолеви транзистори с Р канал.
Работата им е аналогична на тези с N канал, но всички наnре
1 (УНИ!ЮЛЯРНИ) ТРАНЗИСТОРИ
Статичен режим.
на
ност от Ит (може и ИG =0), а за отварянетому-отрицателно
наnрежение И G
с nо-голяма стойност от Ит, nри което
достатъчно по-голямо от и"". (:! едователно за Ja,.tL'IIcтвaнcтo на
този
затварянето
входа му да се подаде отрицателно наnрежение И и
1
ката на предаване на
които е а·на
логична на характеристиката на
транзисторите (вж. фиг.
Изходните
всички
характеристики
видове
PN
2.166).
полеви
на
транзис
тори не се различават по принцип .
На фиг. 2.17 е дадено семейство
изходни
леви
ва,
характеристики
транзистор
чийто
и
на
по
товарната
пра
наклон
зависи
лемината на товара
R0
от
.,
го
в дрейна.
Полевите транзистори се управля-
ват
от
наnрежение.
nараметър
на
Затова
Фиг . 2.17. Изходни характеристики
на
като
характеристик~пе
Uo
nолсви
се
транзистор
използва
наnреженнето
на гейта И а. Токът 10 , кой~о nротича през полевия транзис
тор, зависи от стойността на И и. Когато И и ~Ит, транзисторът
l'
:1aнyшl'tt, т.е.
ln = 0
(вж. фиг.
2.156
и
2.166) .
Когато
(:l.21)
нал - (П[Нtнателно. Това означава, че
Е
се казва, че транзисторът работи в полегатата област на , изход
ните си характеристики или в пен.тоден. режим и през него протича
ток
(2.22)
където
Фиг.
Фиг .
а
2.15.
11рННЦНr1НЗ
Ключ с
СХеМа;
MOS
(j
11.1
IIP_•
1
а -
•
данане на MOS тp<tttJHcтop с ин·дуцнраlt канал N тtitr~
.~
за затварянето на
Ключ с
ключа от фиг.
•
на
6 -
llp('д<ll)all('
IJ)iiiiЗifCTOp с K<llli1JI
N
).ара ~о.-
1111
Р\
Tl!fl
2.15а е необходимо на входа
.,да му се подаде положително напрежение И а , по-голямо от От,
а за отварянето му - напрежение И и, по-малко от Ит , при
което MOS транзисторът е запушен.:' .
24
специфичната
стръмност
на
транзистора.
Когато
(2.23)
се казва, че транзисторът работи в стръмната област на изход
npинцlflllta сх~ма,
T<'I111CTitкa
е
PN тран
\:~нстор
транзистор
\<ljlfiiПt'IHICTIII\il
2.16.
k
ните си характеристики или в триоден режим и през него протича
ток
1D ~ k[2( 1 и G
Границата
1-
1 ит 1) 1 и D 1 -
между двата
(2.24)
И1) ].
режима
е
означена
с
прекъсната
25
линия (фиг.
та
триоден
къснатата
за която
2.17),
и
пентоден
линия
1и с; 1-1 ит 1= 1и v 1.
режим
изходните
идват
от
това,
характеристики
че
са
Наименования
вдясно
почти
от
успоредни
с тръмни
като
nри
триодн а т а
транзистор е много голямо (около 50-100 MQ) и обикновено се
смята за безкрайно голямо. Съпротивлението на отпушения полеви
транзистор е сравнително голямо, което се дължи на малката дъл
бочина
на
канала
транзистори е,
му.
Характерна
особеност
че те никога н.е се насищат:
н.а
изходните
полевите
им
харак
теристики нямат CJJЯT участък (критична линия), както е при
биnолярните транзистори. Сънротиuлсни~то на ~дин отнушсн f!олс
ви
транзистор
отколкото
в
r0
=и 0
/i п
пентодната,
и
с
то
но-м ал ко
толкова
в
триодната
nовече,
.
колкото
област
е
по
голямо напрежението между гейта и сорса и G . Най-малките
стойности на r 0
обикновено са между 1ОО и 500 Q. Ето защо,
за да бъде падът на напрежението върху затворения ключ (отпу
шен полеви транзистор)) пренебрежимо малък, трябва товарът R n
да бъде достатъчно по-голям от r v .
Пентодният режим на полевите транзистори се използва
об11кн о вено за усилване , за щ ото
И ЛОГИЧЕСКИТЕ ОПЕРАЦИИ
л ампа .
Съпротивлението между дрейна и сорса на запушения полеви
r1p11
н е го стръмносп а
На всеки прост логически въпрос може да се отговори с да
или н.е. Всяко логическо твърдение е вярно или не. Повечето
логически твърдения обаче са условни, т . е. те са верни нри едни
условия
ратно оказват влияние паразитните капацитети
и
Предизвиква паразитно пре
минаване на управляващия сигнал от входа към изхода, а изход
между дрейна
и сорса,
който
е образуван от
транзисторните паразитни капацитети, монтажния и товарния ка
пацитет, удължава фронтовете на изходното нанрежение , защото
за презареждането му е необходимо време.
Ключовете
ключовете с
с
MOS
PN
транзистори · се
използват
по-рядко
от
транз1-1стори с индуциран канал, тъй като за
запушването им е необходимо напрежние на гейта с полярност,
обратна на захранащото напрежение Е (вж. фиг. 2.16б). Това
усложнява връзката ме.>!\дУ отделните ключови стъпала, която при
MOS
верни
при
други .
К 1 е затво р е н .»
~:
Е
R-
а
);:
~~"""
lк
Ф11 r.
Дft което инертността му е пренебрежимо малка. Паразитният ка
ният каnацитет
са
\ К1
t;!'' г··
i
r
6
големината н.а
В самия транзистор нс се натруnват и р аЗ сейв а т заряди, пор а
C0 G
нс
«да», за схемата от фиг . 2.186 - «да, но при условие, че ключът
Кс з атворен», за схемата от фи1 ·. 2 . 18в - «да, но нри условие, че
и ключът К,, и ключът К 2 са . затворени», а за схемата от
сЬиг . 2.18г- «да, но при условие , че или ключът /\ 1, или ключът
н а тран
и с;.
пацитет между дрейна и гейта
и
Например, ако логическият въпрос е : «Ще протича ли ток през
резистора R?», отговорът за схемата от фиг. 2 . 18а е безусловно
нtстора е по-голяма . Триодният р ежим с е предпочита при работа
на полеви транзистор ка то а атаорен. клюlf. Той се осигурява чрс :J
надаване на входен сИгнал и с , удовлетворяващ условието 2.23.
Бързодействие. Върху оремето за преминаване на ключовете
с полеви транзистори от отворено в затворено състояние и об
управляващото напрежение
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ЛОГИЧЕСКИТЕ ЕJ1ЕМЕНТИ
2.5.1.
на абецисната ос както при пентодната лампа, а BJJЯBO от нея те
са
ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ
2.5.
пре
транзисторните стъпала може да бъде непосредствена .
а
2. 18.
Т о к о в11 n е р нг и
. с fH'JIH' TOp 11 ключ ~ н - с p('J II CTOp и д ва по слсдnватr.1 н о
с рез 1t с т о р ; 6
t:въ p :HJ HII
КЛЮ ч а ~
t
(' fH'JII(' l Up 11 OJi!
tta pa.1!'Л I IO t'RЧJ
1;11111
I\J I М1 Ч <I
Ако ключовете в тези схеми са електронни, те се отварят или
затварят под действието на управляващия сигнал. Например
ключът с MOS транзистор от фиг . 2.15а ще бъде затворен, ако
управляващото
напрежение
прежение на тр а нзистора И ,
иG
.
е
по-ниско
от
праговото
на
Той ще бъде отворен, ако управ
ляващото напрежение е по - голямо от определена стойност (на11р11м е р т а кава, ч е
.IY\OS
тран з и с т о рът да работн в триоде н р е-
жим). От значение е не толкова точната стойност на управ
ляващия сигнал, колкото в единия случай той да е малък, а u
др у гия - г олям . П од обн о с н ал ож е ни сто н при друпп е еJiе ктро11ни
ключове.
Вижда с е , че има съответствие между положението затвор е н.
OTfЮfJl'li 11а l'J lllll t'JH'KT!ЮIIl' 11 K JII0 1 1, CTOi.IIIOCTIITl' ,'OЛJifti Н M(lЛ"lJK
11<1 yнpШ.IJIНlJi.IIЦIIH 0\ПI<.IJI 11 J IOI ' II'It'CIO\Тl' ТUЪрдеНИН UU 11 НС,
ll
вярно
и
сиJ·наJIИ.
26
невярно .
Същото
може
да
се
каже
На11римср u ключа t: общ смитер
и
за
и::sходните
(фиг . 2.1 Оа)
и з-
27
ходното напрежение
ко,
ако
ключът
ис
е
голямо,
ако
ключът е
отворен,
и
Нека сега да разгледаме схемата от фиг.
мал
е затворен.
КJJючове
К1
и
Електронните
2.21.
К 1 се затварят, когато съответните управляващи
Поради това схемите с електронни ключове са удобни за
електронно моделиране на логически действия (операцни). В
сигнали Х 1 и
математичен вид двете логически
стойност eдHIIIШ,a. Ако единият или двата ключа са отворени, из
състояния
(да
и
не,
вярно
и
невярно), двете стойности на входния и изходния сигнал (голям и
малък) или двете положения на електронния ключ (отворен и
затворен) могат условно да се кодират с две числа 1 и О, които
се наричат логическа един.ица и логическа н.ула. Например нека
условно
да
означаваме
големите
напрежения
с
логическа
ходното напрежение има логическа стойност нула. Може да се
еди
случай за ключа от фиг. 2.15а можем да се изразим така: когато
управляващото напрсжение и r; има стойност логическа нула, из
нма стойност логическа единица и об
ратно. С други думи,
изходното
напрежение
има
винаги
противоположна
са логически ед1НIИЦ11. Тогава и изходната логи
-1--
напише следната таблица на fJстинноет:
ница, а малките- с логическа нула (може и обратното). В такыз
ходното напрежение иn
.\' 2
ческа променлива У (изходното наnреженr1е И'"') има логическа
х,
х2
у
о
о
о
1
1
о
о
о
о
1
1
1
б
логическа
стойност на входното (представлява негово логическо отрицание).
Такава електронна схема се нарича инвертор или логически еле
Фиг .
мент НЕ. Тя се изnолзва за моделиране на логическата оnерация
2.21.
Логически елемент И
rlpHIIIOHIIIЗ схем~;
а
6 -
YCЛOHIIO
11 .11\CI'It.'llllt'
Такава
отрицание.
схема
се
ИЗIIОJ!зва
за
извършва11е
на
логическата
операция умножение и се нарича схема и (логически ' еле .....
Инвертори са и електронните ключове от фиг. 2.\Оа и
мент И). Известна е още като схема на съвпадение.
2.16а.
Електронните
логически
ключове
повторители,
ческото значение
от
фи1· .
защото
на входния
2.9а,
2.13
изходttият
сигнал.
Те
и
2.14
сигнал
се
се
нaPII'I<IT
110втаря
изnолзват
за
логи
модс
лиране на логическата оnерация ДА .
тях може да приеме само ло
За повторителя при Х =О У= О,
а при Х= 1 У= 1. За инвертрра при Х=О У= 1, а при Х= 1 У=О
или в табличен вид:
·
~
означение
гически
11а
ло
nовтори
L · ~·~
Фнг.
2.20.
означение
Такива
таблици,
с
Услов11о
на
28
н.а
истинност.
O.O =il. 0.1 =0. 1.0=0, а 1.1 = 1. Ус
2.21 б. Тя може да има и
В схемата от фиг. 2.22а изходното напрежение
ннца, т.с. кuгато или KJIIO'IЪT
/\1,
и двата ключа са отворени, uНJX
За
IIJIDl' JHop a
х2
у
о
' О
о
о
1
1
1
о
1
1
1
х,
е единица,
или KJIIO'IЪT л~ с затuорсн. Лкu
=0.
Таблицата на истинност е
rn
които се UПIICBa
1
б
1
)
Фиг.
а
Такава
llll·
ните и изходните лопt<1есю1 нроменливи
лици
та :н1 схема
повече от два входа (обикновено не повече от 10).
вepтop
тел
11
от
1.
3 :1 11 ' II<Т!>I>IIТl'.1 я
Фиг. 2.19. Условно
•н·
l' .
ловното И означение е показано на фиг.
ако поне едно от управляващите двата ключа напрежения е еди
На фиг. 2.19 е дадено условното означение на повторител,
а на фиг. 2.20- на инвертор. Входният сигнал е означен с Х,
а изходният- с У. Всеки
гическите стойности О или
O•Jl'llll.'\1111
-
схема
се
използва
2.22. Логически елемент ИЛИ
а - прннцнn11а схема;
за
извършване
.· оnерация събиране и се нарича схема ИЛ И
връзката
.\'
н
между
6-
на
условно означt • llне
логическат<t,
(логически елемент
ИЛИ).
вход·
У, се наричат тай
1
Очевидно е, че в тази схема 0+0=0, О+ 1 = 1, 1 +О= 1 и
1. Условното И означение е показано на фиг. '2.226. Тя
+ 1=
29
може да има и nовече от два входа
ответетвуващи на стръмния участък от характеристиката на
(обикновено не nовече от
10).
'
J l<~вaнc. 1111Bt'j>ТOJ1 '1 ,T l' BCЪЩIIOCI
'
Лесно е да се забележи, че _с хемата от фиг . 2 . 18в извършва
едновременно логическите оnерацин И и НЕ, за:цото изходната
логическа
nроменлива
У
nриема
инвер сни
стоивости
на
усилване А и • който се оnределя от нейния наклон
ключванс
По същия начин схемата от
2 . 18г
временно
извършва
логическите
рации
ИЛИ
схема
се
и
НЕ.
нарича
Аи =
Лllиз х
---
) .
~'> u. ,
През този участък на характеристиката се преминава при прев
И - НЕ и нейното условно.. означение е дадено на фиг. 2.23.
фиг.
(
тези
от таблицата на истинност на схема И. Такава схема се нарича
npe-
l' Л IIII yciiЛП<1Tl' JI С КО С' фИIОIСНТ 11;)
никога
на
инвертора
не става
от
едното
състоянис
в
другото,
което
моментално .
едно
оnе
Такава
ИЛИ -
Uиз х 1
НЕ и нейното условно озна-
чение е дадено на фиг . 2.24.
Логическите
Фиг. 2.23. Услов но означение на
логически
мент И-НЕ
еле -
се
IIЗП ОJIЗВ а т
но означение на
числител ните
мент ~ЛИ - Н Е
други цифр о ви електрi!НИ ус-
логически
еле-
в
елементи
Фиг. 2.24. Услов -
U изх
електроннои змашини
и
в
тройства. С тяхна nомощ се изгражд а т също така редица и~
nулсни устройства. Те могат да бъдат съставени от различни ел е к
Uвх
тронни елементи и да бъдат изработени по различна технологи н.
С основните им разновидности ще се заnознаем в т . 2.5.3 .
Фиг .
на
2.25. Характеристнка
nредаване
, ~а
· Ф1н ·.
инвер
тор
2.5.2. ОСНОВНИ ПАРАМЕТРИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.26.
преди
пре з
и
ПравоъrЪJJен
сл ед
имnулс
nреминаването
му
ИJJвсртор
Точката от характеристнката 11а нредаuане, nри която и,.
.,
Нд ЛОГИЧЕСКИТЕ EJIEMEHTИ
=и"', се нарича напрежение н.а превключване
Характери~тиката на предаване на един логически елемент
приблизително, че когато и., <И*, логическият елемент е в ед
ното си състояние, а когато и.,
И* - в противоположното.
Стойностите на логическите нула . и единица, наклонът на ха
nредставлява зависимостта между изходното напрежение и"J'
при определе!! товар в изхода на елемента и наnрежението на
. единия от входовете му 11"' nри определено състояние на дру
са основни ·параметри на логическия елемент. Други основни него
гите входов~:.
Обикновено при схемите И и И -
НЕ към
другите входов е
се подава логическа единица, а nри схемите ИЛИ и ИЛИ - НЕ
логическа нула (разрешаващ сигнал) . Понякога няколко от вхо
довете се свързват накъсо помежду си . Товарът в изхода може д а
бъде заземен или свързан към незаземения край на захранващия
източник. Характеристиката на пр<'JНШ<IН<' <' cтaтii'JJJa (1ю посто
янен ток), каквито са навример характеристнката на нрсдаваl! l'
или изходните храктеристики на един транзистор.
.
На фиг. 2.25 е начертана примерна характеристика на пр е
>
рактеристиката
ви
параметри
на
са
предаване
средното
и
напрежението
закъснение,
на
превключване
консумираната
мощност,
статичната шумоустойчивост и коефициентът на натоварване.
Средното закъснение 3 характеризира бързината на прсвключ
в·ане (бързодействието) на логическия елемент. Например, ако на
t
входа
(фиг.
и
на
един
2.26),
поради
кallallИTeTI1
ннвертор
на изхода
крайното
ще се
се
подаде
идеал е н
правоъгълен
импуJ\С
му поради инертността на транзисторнтс
време
получн
за
презареждан~
изходно напрежение
на
и"' '
паразитните
с
nолеrатн
фputпouc, конто :I:JI<ЪCIIHtiaт сщн1мо ф[JOIIТOII('TC на и" , . Закъс
неннята на II[)CдiiHЯ ~1 заднiiН фронт · , 1 11 , .~ с е н э мерват на ннв о
0,5 от логическата единица и обикновено не са еднакви . Затова
даване на един инвертор. Когато на входа му има л9гическа
за оuенка на бързодействието на логическия елемент се изnолзва
средноаритметичната им стойност, наречена сред11о закъснение:
нула, изходното му напрежение е логическа единица (И ) , а ко
гато на входа му има логическа единица, изходното му н а
прежение е логическа нула (U 0 ). При входни напрежения, съ-
U*. Смята се
t=
3
(2.25)
31
По подобен начин се развиват процесите и при подаване на
реални входни
правоъгълни
Той
е
равен
менти
импулси.
от
на
максималния
същия
ти11,
които
менно към изхода му
Консумираната мощност Р на логическия елемент зависи от
брой
входове
мог<tт
да
се
на
логически
свържат
еле
едновре
(без да се наруши nравилната работа на
който и да е елемент).
неговото логическо състояние . Затова под това понятие обик
новено се разбира средноаритметичната стойност между кон
сумираната мощност Ро и Р, в двете логически състояния на
Коефициентът на натоварванс се определя от два фактора .
Jlърво, ако входните вериги на логическите елементи консумират
изхода:
то..:, сумат<J от тези токове не трябва д<J превишава максимално
Р=
Pu+P ,
(2.26)
2
Консумираната
_тояния
е
мощност
nроизведението
хранващото
о
от
кое
да
тока
е
nрез
от
двете
статични
логическия
елемент
със
и
за
наnрежение.
Логическият елемент консумира
енергия
и по време на
пре
же това става бързо, тази консумация обикновено се пренебрег
Изключение
прави
случаят,
когато логическият елемент
консумира енергия в статичен режим
елементи).
Обикновено колкото
(такива са
нс
CMOS логи-
. чееките
nо-бързодействащ
е
ед1ш
логическн
елемент, толкова по-голяма е неговата консумация, защото за по
бързото превключване на трашисторите и презареждане на llи
разитните кондензатори са необходими по-големи токо~е.
Статичната шумоустойчивост хар ; 11 , 1 (' J111111p<J у стоич1шоп
на
логическия
ващите
вериги
излъчващи
елемент
от
срещу
съседни
изходен ток на nървия логически елемент. В проти
вен случай или разсеяната в него мощност може да стане нeдonyc
TIIMO голяма и той да се повреди, или напреженисто на логическата
вула в изхода му да стане недопустимо голямо и да не се възприема
от
смущения,постъпващи
проводници
и
шини
и
от
по
1.1
захран
елемента,
логическо състояние
на
го
превключи
в
наnрсжението
стане
елемент
на
недоnустимо
има
ло
малко.
паразитен
каnа
Обикновено rz = 5 ...;- 1О.
Както всяка електронна схема логическият елемент има мак
симално доnустими стойности на входното и захранващото на
прежение,
на
II<J OKOJI/I<JTa
други
входния
и
изходния
ток,
И рuботната ТСМ11Сратура
характеристики
и
nараметри,
11
на
др.
като
разсеяната
входна
мощност,
СС И ШIKOir
liJIIOJI3U<JT
и
изходна
характеристика, nродължителност на фронтовете, динамична шу
моустойчивост и пр.
паразип111
ВИДОВЕ ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ
А. Диоднн логически елементи
nротивоnоложното
На фиг. 2.27 с ноказан диоден. логически елемент ИЛ И с
входа.
Има две такива н.апрежен.ия, които не са еднакви по знак
Изходното
и по стойност. Когато на входа на логическия елемент има ло
нма
стойност
логн•1еска
е логическа единица, или и. , l
Когато на входа на логическия елемент има логическа еди
ница и•, неговата статична шумоустойчивост е
(2.28)
характеризира товароспо
Наnример,
ако
и. , 1 =
диодът
1,
D,
ток
nрез
резистора
U" " = 0. ДИОДIIТ~
те
на
ние
входни
nомежду
llf>CДII<IЗ0<1T
сигнаJiи
им:
не
от
между
ИМIIУЛСIШ TC X IIIIK<J
R
и
113TO'IIIIЩII ·
взаимно
нротича ток, ако и", 1 =и " . 2
J
протича
'
е
отnушен, nрез резистора R nротича ток
и и. ,. = 1. Ако в същото орем е и,.. 2 = О, ди
одът D2 е заnушен . Ако и двете входни
наnрежения са нули, двата диода~а заnу
шени,
единица,
е логическа еди-
ница, нли и двете наnрежения са логически еднннцн.
(2.27)
n
наnрежение
когато или и •• 1
гическа нула ио, неговата статична шумоустойчивост е
32
логически
или
да
чески елемент . Ако товарният капацитет стане много голям, бързо
дейстонето на първия елемент може да намалес недоnустимо.
два
собността на логическия елемент .
на
нула,
му
всеки
изхода му.
Коефициентът на натоварване
вход
като
изхода
който се лрибавя към товарния калацитет на първия лоt· и
2.5.3.
може да
в
Второ,
източници .
на
елементи
единица
цlпст,
Това е наnрежението, което сумирано с логическия сигнал на
входа
следващите
гическата
минаването си от едното логическо състояние в другото, но поне
ва.
донустимия
влия
входовете
11~
(между дое
Ф111 ·.
2.27 .
Дводен
,. lf'ICCKII CJI!'MCII T
л ва
ло:
И J IИ с
входа
33
точки с еднакъв потенциал ток не протича), а в останалите слу
чаи винаги единият от диодите е запушен
също
не
протича.
и ток
между входовете
R сс
Съпротивленнето на резистора
по
същия
ключ
от
начин
фиг.
както
2.9а.
това
Поради
11а
това,
юбнра
ДfiOJtiHIH
чv
IIJIOTIInлcнщ·тo 11а OTIIYIUCIII!Тl' ДIIOJ!.H IIC С
HIIBOTO на 11ЗХОД/13Та ЛОГИЧеСКiJ eд111HIIl3
Hol'lt по-ннско от това на входната.
ДuоJен ЛOcи 1 1i'CI\.U l'Лl'Лil'HT
lf
eъ
ll)' . li.J,
С
I:JII-
2.28.
Диодсн ло
р<JЯТ ршtята на KQ/Jt'ктop, на който е tюдаден висок поте11циал; 1:1 същаго
вpL'Ml' гютенщ1алът 11а ко.т1сктора
на
мtюrоемнтt>рння транзистор порад11
lliJJ/11'/fi~ГO 11(] Т~ е IHII/aГII f/0-IIIIC/,K ОТ ТОЗ// ll<l'CMIПCJ1ИTC му, ЗаТОПа Т1 ('Об
раТ/10 (шшсрс11о) включен-- КQ/Jекrорът му нграе ро.нята 1ш емнтер. llpн
това елементнтс 11а схемата са така nодбршщ че Т 1 е наситс11. Това озн<:Jчав;r,
'lt'
11а входа
Jlllвcpтopa нма логическа ед11111ща
11<1
И
11
=О.
Инвсрторът Т 2- R2 не само осъществява логическат~ опера
Jюлучава, ако д1юднте се обърнат и резнеторът
ция НЕ, но компенсира затихването на сигналите в многоеми -'
!<.
терния транзистор
2.28). В този случай и""=
1 само
между
диода са запушени, т.е. ако и нх 1 и и "х
са сдll
2
два
ници.
11 осигурява добро развързване
(раздСJJянс)
стъпалuта.
Стойността на логичсскат<J нула u нзхода з<:Jвиси от съпро
ако н двата
гически елемент И с
входа
е нi.lснтсн, нoтl'll/liiШIЪT в колсктор<J ~•У с IIIK'ЪK 11 тра11зисторът Т2 е зану 11/СII, к<Jто U ""= 1. Ако на всички нхолоне нма логически единици, те иг
С дuа BXOДi.J l'l'
сс свърже към 110ложителн11Я край на Jа
хранващня източник Е вместо към маса (фнг.
Фиг.
.1вата или трите входа нма логически нули, многоемитерният транзистор Т 1
тивлсннето ва резнетора
ход) е около
R2 и лри лlшса на товар (11ри IIpaзeti
0,1 - 0,3 V. Стойността на логическата еднннца при
нразен ход е равна на захранв<Jщото НС!IIрсженнс Е.
Недостатък на uнвертора Т 2 - R2 е, •1е закъснението нри прев
Б. Транзисторно-транзисторни логически елементи ·
Транзисторно-транзисторните
ТТ Л елементи)
тегрални
Те
не
се
логически
са интегрални схеми
елементи
(съкратено
HJIИ част от nо-r· олеми
ин
схеми.
ключване
от
нула
в
единица
е
много
по-голямо
от
това
знтният изходен капацитет
(показан на фнг.
2.29 с прекъсната
линия) се зарежда през сраннително голямо съпротивление
изграждат
с
дискретни
R2•
а
(транзисторн,
във втория сс р<~зрежда 11рсз многократно по-малкото съпротивлс
диоди, резистори). Една от причините е, че съдържат т.нар.
многоемитерен транзистор, който не се произвежда като дискрс
тен елемент, а е само част от интегрална схема. Многосмитер
ният транзистор има един колектор, една база и два или повече
ннс на наситения траюистор Т 2 . За да сс повиши бързодействието.
и да сс подобри товароспособността на схемата, на мястото на
rtpOCTIIЯ инвертор т 2 - R2 може да се постави т. нар. сложен инвертор (фиг .· 2.-30). Когато и" , = 1, .
емитер и.
тр<~нзисторът
На
елементи
при
нревключване от единица в нула, защото в първия случаi'I пара
фнr.
2.29
е
дадена
схема
на един ТТ Л елемент И-НЕ с три
входа. Многоемитерният транзис
тор Т1 е с три емитера. Транзис
торът Т 2 и резисторът R2 образу
пат
инвертор
(ключ
с
ОЕ),
1
u ."зх
1
..L
т
1
1
..L,
Фиг . ~.29. Транзltеторно-тран з исторсн
логически еJrсмент И - НЕ с три входа
който
изпълнява
логическата
функция НЕ. Следователно функ
цията И се изпълнява от много
емитерния транзистор Т1 и резистора
Rr.
Из11олзвансто на многосмитерен
размерите на
интегралната схема, защото площт<.~
на
много
емитерния транзистор е само малко по-гQ/Jнма от тази на едносм1пернин,
а всеки диод в инте1·ралннте схеми е всъщност тршtз11стор
11 следоnатсл
но заема площ KQ/JKOТO него. Иэк.riiOЧt'lllle нрапнт само J tlln;щтc
(uж. фиг. 2.Э8 п).
TTJl
34
II<J III<YП\JI
с.11емснтът от фиг. 2.2У работи 110 СJ/сдния 11ач1111. Ако 11а СЮ11111Я.
r2 е
~Г~СИТС/1, nрез
R2
и
нротича гою1м ток, който се разкло
ннва
в
Rз
и
в
базата на Т4 и
lta ИЗХОД/1/IЯ
IIШ.: IIщa
r ., . Закъсне/11\СТО
сигнаJI
е
ПIЯ
с
мaJJKO,
ннвертор.
практическн
както
В
с
прн
същото
запушен,
прос
време
за
Т
L ~3Х
1
което
допринася включването на диода D.
Наистина потенциалът в базата на Т ~
е около
0,9 V,
а този в изхода е око-
ло 0,2 У (Т 2 и Т., са наситени). Поради
това
транзистор вместо диоДи за осъществяването на логическата функция И
намалява
7' 2
между
базата
на
им<~ наорежение около
Т3
0,7 V,
и
изходfl
Фиг. 2.30. Сложен ннвертор
което е достатъчно да отнуш11 само
Т : 1 или само диода, но не и двата едновременно.
Когато и"'
R2
= 0, т2 С€ запушва. Токът през R :\ с нул<~, а през
протича само б<~зовият ток на Т 3· Тогава изходният п~ра-
3итен капанитет сс зарежда бързо през отнушения транзистор 7 з 11
/J. Премсто за зареждането с съизмеримо с вр_е мето на раз
режд:шсто нрсз наснтсн1н1 Т . 1 , rюрадн което бързодсiiСТUitето 11 то
диод<.~
варосnособността са мно1·о
11<>-I_.OJlC'MII отколкото при г~:юстия ин -
35
вертор.
Причината
с,
че <:Ъ11ротнn.11снисrо
на
ат11ушсннн тр<111 -
зистор Т;1 може да бъде нзбрано м11о1 ·а по-малко
нието на товарння резистор
инвертор намаляването на
R311(' HIIBOTO на IIJXOДHaTa
вертор
нивото
на
R1
oi· съпрот11в.н· ·
в nрост1rя инвертор. При r1poc г11н
R2
изходната
бн довело до недоr1устнмо IIOBIIlllil
JIOГIIЧCCKa нула. flplt CJ!OЖ IIIIЯ 1111-
Jюгнчсска
ну.~а
н<'
ЗL!liiiCII
от
сЪ11ро
тивлсннето на Т1 о отнушено състоянlll'. тъй като когато Т 1 с II<H'IIтeн, Тз е запушен.
Резисторът Ro~ се поставя, за да се uгpaнltЧit токът на зарl'ж
дането, който в 1п.рння момс1!т е MJtot·o t ·nлнм. llcroпnтo п.IIJIO
тнвле11ие с око;tо IUO U 11 до изut'l'ГII<J стенен 11амаJ1нuа lонарu
способността на ннuертора.
На фиг. 2.31 е дадена примерна схема н.а един. интегрален.
елемент И-НЕ С три входа, върху КОЯТО са OЗIIiJЧCIIII 11 CTOIIIIOC ГII
TC на съпротивленията на резисторите, н на захр;1н ващото нащ1 с
жение. Такива логическн елементи се пронзосжд rJТ 110 4 в сд 1111
корпус с общи захранващи шнни. Общият брой 11а · .пвод1пс 11а та
кава интегрална схема е 14. Малките размср11 н
1111ската ItCIUI,
висока_та надеждност и отличните TCXIIOJIOПIЧHII '"'1 ·- ·аметри напра
виха ТГ Лелементите един от най-разпространенtrн• логически c.lll' ·
менти.
iн.: е още занушен . Пр11 U 11 , между 1,2 и 1.~ V 11 .," бързо с11ада почп1
ДО нула, ЗаЩОТО Т1 . Т 1 11 Т 4 рабОТЯТ В 3KTIIBeH реЖИМ И ПО·
силното OTIIYilfB(IfiC lla т~ BOДII едновременно до 110-CIIJIHO запуш
нане на Т . 1 и до но-с11лно отпушване 11а Т4, докато се стигнс
JtO наснщанс на т~ и Т 1 11 до пъл11ото запушване на Т .1.
1\OCOЧCHIITC '111\.:JICHii СТОЙНОСПI са Cpt'ДHii за paЗJIII'IHИTC l'KзeMIIЛЯJ1 1i ЛOI'I!Чl'CI\11 CJJCMCHTII ОТ раJГЛСЖДLIНIIЯ Пlll.
Ако в изхода на ;югичесю1н елемент нма вк.~ючен тоuар
към Е, при състоянне нула токът през товара 11ротнча 11рез насllте1111н тр; 111 : 111 стор Т 1 • Jl(нfу\тнм~lят ток 11рс:1 11:1CИTCIIIIЯ транзистор
/'1 е около 16 111А.
Ако в изхода на лопРtесюiя елемент има включен заземен
тоuар, при състояние сди11нца т~~ът нрез товара прот11ча през
N , [) и отпу1нення транзистор 7 1• До11устнм1НП ток в изхода
1
u то:~и случаi\ с 0,4 r11Л.
Когато на входа на ;югнчссю1я елемент 11ма логическа нула ,
11рез този вход може да протече ток до 1,6 тЛ. а когато на
BCIIЧKH IJXOДOIIC IIMa ЛОГИ 1 1ССКа СДНННUа - ДО 40 f-LA. Toua означана,
•te товароспособността на лог11ческня елемент с 11 = 10 (към из
хода му може да сс свържат до 10 входа, аналогични на 11е 1·овiпс) .
Лко вxoJtlloтo ll<lllfH'ЖL'IIIIt' cтall<' oтp1щaт<'JIIIO. вход11ият ток
CI1JIIIO нараства, което с опасно, затоuа нс се разрешава нама
;1нu<.~ нс На ВХОДНОТО ll(llljH'/1\l'llltl' IIOД - 0.7 V O<.:lll'll За MIIOГU Kp:t Г·
ко време. Не сс разрсшанn и повишаuане на Е над 5,5 V, за да
lll' ('(' f!J>CBIIIIIII ДОIIУС'ТИМОТ(} (11p0611BIIOTO) 11<111рсЖСННС между дuа смнтера на '/'1, което с око
Uизх
у'
3.~
2.11
ло
6.2 V
(в
най-;rошня
случай
на
еди1111н
емнтер може да се подаде логическа едtrниuа.
раuна на Е, а на другин смитер - JIOГIIЧCcкa ну
о
ла. равна на
-;;0:-::
.5;::-5~12=-13~===
;;-Q
Ф11r .
2.31 .
Tpa11JIIt:тuptю - rpaнJнcтu(H'II
д01'114ССК11 I'Л!'Ml'lll
и
1IE
Фнr .
със CдUЖt'll
Uвх .
2.:12.
Cтaпl'tlla
(Нtспtка 11а ll(1t'дaua11c
L'ЛCMt'IIT
1111всртор
И
(( F. c·t,c
V
хара,.;тр
11<.1
TTJ!
t'дOЖl'll
Нllвсртор
Статичната характеристика на предаване
от фиг. 2.31 е начертана на фиг .
вено
входният сигнал
се
подава
2.32 .
на
H(:l
ТТ Л елемснт<J'
Прн снемането И обllкно
един
от
входовете,
а
на
ос
таналите се подава логическа единица (например като се свържа г
към Е). При входни напрежения до около 0,55 V изходното на
прежение е постоянно и равно средно на 3,4 V (логическа едини
ца); транзисторът Т2 е запушен, Т 4 - също, а 7' ;1 е отпушен. При
и •• между 0,55 и 1,2 V и.,н спада линейно, защото Т2 се отнушва и
работи в активен режим, Т . 1 също работи u активен режим, а 7'4 ё
36
-0.7 V).
Когато има
онасноп входните <.:Ипta JII1 да
излязат извън допустим11тс гран1щи, към съот-
встннте входове може да се включат npciJnaa'' ·1'1 1···
tlllLI'll duV d U, както С IIOKaЗHIIO lla l 1)IIГ. ,:;.,>•>.
и·
'
Kllвa диоди нма вграденн в повечето от пронз-
Ф111 ·.
ва11• ·
~.аэ
""
tUII llltoitll
13"-' k'''
II(H'дlla
на
•u;t
ТJ\<JдО·
1н·н· tta TTJ I t'.lt'\ll'll·
uсжданите ТТ Л интсграл11и схемн. Когато вход,· ttп·
НОТО нattp<.'ЖCIJIIC С 110-HIICKO ОТ 5.fi V 11 110·
!311СОКО о·Г -0.5 V, rtpl'дllaJвaщiпc• дrюдн t:a запушс1111 11 практи~:
•tсскн нс влишп на работата 11а схемата .
Един логичсскн елемент като тоз11 от фиг. 2.31 консумира
МОЩI!ОLТ ОКОЛО 10 InW И нма CpCДIIO 3aKЪCIICIIIIC ОКОЛО 9
llS.
ТТ J1
схемите, съдържащи логически СJiсменти от този тип, се отнасят
към т.нар. серия 74 uли 54. Тсхннтс означения започват с uнфрнте
74 ИJIH 54, IIOCЛCДBC:IHI' ОТ TC'XHIIЯ 110\)Сден НОМСр. [ДИНСТВС1!3Та
разлика мРжду тях с, че l'X('MIПC от ссрня 74 могат да работят
37
nри TCMIICpaтypa <Н () JLO
7U " С , а TL'JII ОТ
-55 до
125 о с.
Например 7400 означава TTJI схема,
+
nература от
ДJJУВХОДОВИ
JIOI'II'Il'CKII ('JI(',\f(' JITII И
l'l'/)IIH
llj)ll тем
5·1 -
съдържаща
1fl-: , 7·104
четири
TT.J I l'Xl'MLI,
ДЪрЖаЩа шест и1шертора (логически слементи НЕ),
тривходови логически елемента И-НЕ и т.н.
741 О
По
- тр11
·· Ако съnротивленията на резисторите в схемата от фиг . 2.31 сс
нама_лят, се nовишава
нейното бързодейстnне, но се увеличава
и неината консумация, и обратно .
Сериите от ТТ Л интегрални схеми съдържат нс само елсмснтн
И-НЕ, но и редица други JJOГИ•IeCKII слсмент11 , меж;tу ко11то
ИЛИ - НЕ. И, ИЛИ. И - ИЛИ
HF., НЕ, ftA (логнчсскн повто
рители) с различен брой входове. Общото между тях е, че вход
ните и изходните им стъпала са същите както на елемента И -
HF..
· Ето защо за тях важат същите гранични стойности за входните
·и изходmпе напреженин и токове и за захранващото наJJреженнс.
тока и нанрежсiiИСН> в KOJieктupa на
Tt LT дават в снраuочницитс.
Jlрсднмство на схемите с отворен колектор е, че изходите
нм
могат да се свързват nаралелно в т.нар. оправодено ИЛИ.
Това дава възможност двL' н rюосчс схсмн да работят <.: общ
товар. На фнг. 2.35 с далено прШ«ерно свързване на изходите на
две схеми с отворен колектор в оправодено ИЛИ. По отношение
на входните снгнаm1 логическата функция е ИЛИ-НЕ. Външният
товар Rт
е общ за двата изхода. Ко1·ато в единия или в двата
изхода нма логически нули. в общня изход има логическа нула,
в останалите случан в общия изход има логическа единица.
Лесно с щ1 сс убеднм. чr пap~MCJJJioтo свързване на нзхОАИТс
11нвсртоr (нж. например фиг. 2.31 J l'
11а две схеми със сложен
недоnустимо, защото ако в
едИJIНЯ
11ЗХОД
ИМа ЛОГ11'1l'
гическа единица, се обра
Това nозволява връзката между различни схеми от една и съща
зува
серия да се извършва нсnосредстnено, без H3nOJIЗBaJIC на каквито
11р<'з наситенин транзистор
и да са допЪJiнителнн CJI<'MCIПH. Казва сс, Че схемите от една и
съща серия са съвместими . Съвместнмн са и схемите от сЕ>ринте
74 с тези от съответната серия 54.
Фftr .
lliJ
TTJ J е..1!'мент
с oт
11а
r;оито
Изходното стъпало с отоорен к.олек.тор (ф111· .
t.'
Ht.'ro
.'liiiiCDaт е.1смснппс
110-MOЩt'll
( lf~li:l
R2 • R4 •
110 - I ' OJIЯM
11о-1 ·олнм
външен
товар
(товар
с
Г 1 11
ДOIIYCГIIM
peн ТОК 11 nO-Г~~HIJ\10 11p0б11LJHO HШIJ1t.'Жl'fiiH'
pa 11 l'MIITL'pa). Jова IJO.!I:!O.lHJ\i.l U JJ :\XO)t<l Д<J
ЧIITt'ЛHO
CXL'MitтL',
2.:34) З L!Mt'IIЯ C JIOЖIIII\1 IIIIBL'JHOp 01 ф111 · . 2.JI.
13
f1
брон
HIIIIЯ .
BUJ>l' ll KOJlCКJ'Or
JIICTOj)ЪT
11а
MOI'cfl' ДiJ С С HI\JJIOЧ<IT КЪ~! дa.J.t'll 113.\0 }l. .
llнl\oll от t.'J ICMCIIТJIП' на CЧJJ1111T 11~1<-tl' IIJXO)t'"' l'TI,IJCJ Jia <.: OTI:!OJH' H 1\UJieKTOp IJ JIII L' TJ!II CЪCГO
2..34. 11 ·tx o:t
CTЬili!JlO
110
т. с .
между
l't:'
D,
а гран -
I<O.'IL'I<Т!J
KOJIL'I<ТO
f:IKJJIOЧB<J ЗII < I
по-малко
съпропt!k
Освt:н топа друпнп край на товара R , може д :1
се включи към Е, IIЛIJ към захранващ източник с напрсжснне
·. Е,, по-голнмо или nо-малко от Е. Когато Е, е 110-голнмо или значи
JleHIIL' R
телно по-малко от Е, схемата nрестава да бъде съвмсстнма с
ocтaJJaJIItтe схеми от серията. Товарът R , може да бъде свето
намотка на реЛL' IIJIH друг елемент, iJ транзнстор ·1,т
Т4 ИГрае рОЛЯТа На K JliOЧ, КОЙТО CЪL'ДIIIIЯBa ИЛИ nрекъсва вер11 гата, в конто е вк.~ючсн . Максимално доnусп1мнн:' стойности 11<1
диод. лампа.
ннскоом11а
верига
---r
~~т
~fИзход
т4 на nървата и отпушс
IIИН транзистор Тз на вто
.....
Вход
2
)
рата схема; токът нрез та
JIOI ' II'Il'l'KfПC t'JJCML'IIТI1 ИЛИ - IIE, н . J.I.IBI ,
Нс, ДА и др. се различават от логическите елс
ментн И - НЕ 110 броя на входовсте или по нaлн
'llll'TO На ДOIIЪЛHIПeJIHII СТЪПаЛа Мt'Жду FIXO)tHOTO 11 113ХОДНОТО CTЪIIa J IO. ЛOГIJ'It'CKIIH' llOBTO jJIПCJ III CL' 11.1no .~Jnaт Ja увt>лнчаване на гuваро
С IЮсtн)ността,
~---
ска 11ула. а в Jtруп1я -- ло
:111 Ut'p111'i.l
МОЖ(' да
ДOII<'Jl('
•
до прегряване и поврежда
не
на
На фиг.
на
Ф 11r .
ИЮI
схемите.
2.36 е nоказа
nримерна
схема
т
2.:\.J. t : вър J ван\'
о
oнptmo, tl'IIU
на
ТТ Л елемент с три със
тояния. Тя може да се раз
глежда
като
nолучена
от
схемата на фиг.
добавяне
на
2.31 чрез
елементите
Rn, То и Do. Когато на
вход О има логическа нула,
транзисторът
пушен
и
7.о
е
3а ·-
У'J >ОД
Вход ·
Вход. '
Bxor.
доnълнителните
слементи не влияят на
ра
ботата На ДВУВХ0Д0811Я
JJO-
Фнг . 2.36. Лиувходов TTJl l'JJемснт И - НЕ ~
~·I,CTUHIIIt!l llil IIЗXUД<J
Tpll
гнчски елемент И-НЕ. Когато на вход О се nодаде
Jtогическа единица, транзисторът То се насища и през диода Do nре
дизuиква заnушване на 7' 3 , а nрез емитера на Т1. който е свър
зан с колектора му, nредизоиква заnушване и на Т4. В този
случай изходът се намира в т.нар. трето (високоомно) със
тояние. То се различаuа от другите две състояния (нула и еди
ница) по това, че и двата изходни транзистора (Тз и Т4) са за
nушени
и
изходният
потенциал
сс оnредсля
само от нищожните
39
утечни токове през тях . Тоз и поте нциал няма предвидима стой
ност и затова се нарича плаващ потенциал .
Вече видяхме, че паралелното са·ьрзиине ш1 н:.~ходнтс на
схемите със сложен инвертор е не допустим о поради опасност
та от образуване на нискоомни вериги и прегряване иа схемите .
Нискаомна верига се образува между два паралелно свързани
изхода , единият от които се намира в логическо състояние нула,
а другият- в логическо състояние единица. Ако единият изход
е в третото си
(високоомно)
състояние ,
опасност от образу
ване на нискаомна верига не съществува. Това дава въмож
ност за п.аралелно свързване на два и повече изходи на раз
лични схеми при условие, че в даден момент всички те с изклю
чение най-много на един, се намират в третото си ~ъстоянне.
Схемите с три състояния , чиито изходи са свързани пара
лелно, могат да работят . само последователно ( неедвовременно)
него. Вижда сс, че транзисторът H<:l llJотки заема 110чти същат а
площ върху подложката, както обикновения транзистор .
И:.~осспю с, че диоJ·ы· ни Шотки сс от11ушва 11р11 нallpl'ЖL'HIIt'
около 0,2-0,3 V, а силнциевият PN преход - при 0,5- 0,7 V. Ако
в базата на транзистора на Шотки се подаде ток, по · голям от
1 1 , щ , , транзисторът сс ст рем и да се насити, при което колектор
ният му преход се включва в права посока. Но когато потенциа
лът в базата стане по-висок от колекторния потенциал с 0,20,3 V, диодът на Шотки сс отпушва и през него сс отклонява
част от вход11ия ток . По този начин токът през базата остава по
стоянен и равен J;W
мула
нас11щан е
чеекне сигнали на Вход О на всяка от тях. Те се използват на
пример в микропроцесорните системи.
Бързодействието на разгледаните ТГ Л схеми се ограничава от
това, че степента на
насищане на транзисторите в тях сс из
бира висока с цел да се постигне сигурно насищане и при най
неблагоприятно съотношение на производствените отклонения в
nарам.етрите им и в съпротивленията на резисторите. В nротивен
случаи бракът при производството би бил недопустимо голям .
Този недостатък е избягнат при ТТЛ схемите с транзистори
· на Шотки, при които степента на насищане е винаги равна нз
единица . Транзисторът на Шотки е NPN транзистор, между
колектора и база'Та на който има включен диод на Шотки. На фиг.
2.37 са nоказани конструкцията и означението на интегрален
1н"' ~'
а сте11ент<1 на насищане
и активния реж11м .
в
о
о
с
о
']иод н а
-Jотки
Фиг . 2.37. Интt>грален транзн стор н а Шотк н
-
I(O it cт p y i\ ШHI,
6
усло вtJН оз н а ·н~ 111нt
транзистор на Шотки. Той се различава от обикновения интегра
лен NPN транзистор по това , че метализацията за базовия извод
е продължена и върху колектора . Това продължение служи за
анод на диода на Шотки, чийто катод е областта от колектора под
40
му нс
t: e
натру11ва
11<:1
ю
На фиг .
2.38
са дадени примерни схеми на съвременни ТТ Л
елементи с транзистори на Шотки . Схемата от фиг. 2 . 38а е дву
входов логически елемент И - НЕ, който е получен от схемата на
фиг . 2.31 чрез замяна на резистора R:1 с елементите R з , R:, и Т о ,
на тран з истора T.J и диода D с слементите Т б . Т з и R Б и на
транзисторите 7' 2 и Т4 с трашистори на Шоткн. Диодите D1 н
са защитни и но принцип се вграждат на входовете на
всички ТТЛ интегрални схеми (вж . фиг. 2.33); разликата е в това,
D2
че в случая те са диоди на Шотки и обратното им нробивно на
прежение е около 5,5 V, поради което един диод с достатъ
чен да
предпази съответния
от-0.2-:-0,3
вход
както от
напрежения,
Замяната на резистора R з с елсме1питеR :1 , R:. н
цел
да
по-ннскн
V, така и от напрежения, по·ннсоки от 5,5 V.
направи
чупкат<:~
в
горния
участък
от
на предаване на логическия елемент (нж . фиг .
То нма з а
характернетиката
2.31) .
Спад<:~нето на
в този участък се дължи
на това.
че при повишаване на u" x най-напред се отпушва Т2. а Т4 се
отпушва едва когато токът през 1'2 нарасне достатъчно, за да
създаде пад на напреженисто върху R з от около 0,7 V. Дотогава
потенциаJiът в колектора на Т 2 намалява и това намаляване се
предава в изхода пре з отпушения транзистор т ~ 11 диода D, от
местено с около 1,4 V . Намаляването на нивото на логическата
единица е нежелателно, защото се намалява шумоустойчивостта
на включените в изхода товарни логически елементи. В схемата от
а
а
В б;в а т а
запушено състояние е възможно най-малко .
нивото на лОПI'Iеската единица
Е
(вж. фор
N= 1
Транзисторът работи на границата между режима
лишен заряд и затова времето запревключването му от наситено в
върху един и същ товар, за разлика от схемите с отворен ко
лектор. Последователността на работата им се определя от логи
2.20) .
фиг . 2 . 38а транзисторът Т 2 не може да се отпуши , 11реди да се от
пуши Ts. Но Т о не може да се отпуши, преди да се отпуши Т4 .
По ТО:.!И
начин
Т~ И
Т4 СС ОТПушват едновременно
И
IIЛaBHOTO
с11адане на изходното на11рсжен ·1Н' е избягнато . Резисторнтс ~~ ~
и Rs се избират така , че когато 1'1 с наситен, да с е насити н Т:..
На фиг . 2.386 е показана формата на характеристик<tта на преда·
нане
на
тази
схема.
41
Транзисторите Тз и Тб об рю уват състаи ен транзистор (схема
на Дарлингтон). Понеже лри малки токове коефициентът на
усилване ло ток р на транзисторите намалява, това би затруд
нило насищането на То. За да се увеличи токът nрез Тб, е лоставен
На фнr. 2.38в е пока:~ан елемент от серията 74LS (от Low нисък н Shottky, т.l.:'. ТТ Л елемент с диоди на Шотки с ннска
консумация).
2 . 38а.
Залазени
Основната
са
разлика
означеннята
между
тях
на
е,
елементите
че
от
резнсторнте
фиг.
имат
значително ло-големи съnротивления и че многоемнтерният тран
зистор е заменен с диодите U, и U4. Това са диоди на Шотки,
които за разлика от диодите с PN nреход заемат но-малка nлощ
върху nодложката от мrюгоемнтерння транзистор . ·освен това
сс запушват и отпушат много но - бързо от него.
u ~1))(
Вижла се.
'
'
l
а
че схемата от фнr.
но-транзвсторен
Jtorttчecюt
(}tTJI елемент).
\lil\1~1('11()1\<fllll\'1'() TT.'I IIOjJ<I;tll
lll'llj)(IIIHJIIIO, J<tfi<I:I\'110 l'
\IOL'TTa на .~OI'I!ЧeCKIJТ(' HlllliJ
1·,тр а.1нн с Х<'\1 11.
За
повишаване
коряване
б
вх
на
2.38а е пс1,щност един
на
t'JII.:'MPIIT
l'
Тl'JII
11<1
и
по-спеuнално
паразитния кондензатор
11
CЪII~l'l'TII·
nСГ<1113.1НТС cepitit ТТ Л
бързодействието
разреждането на
дtюд
Макар
за
1!11·
ус
в изхода
при преминаване от cъcтOЯIIIIC единица в нула, са поставени диоди
те
!Js
и Ut;.
Благодарение
на
изпол3ването
на
транзистори
и
диоди
на
11\откн Jюr·ичсскитr елементи от сецнята 74l.S (~4L. S) имат tюч111 ('l>lllOTO б·t,p:!Oдt'i'II.:Tllfll' (/.1-- ~) .. > 11:->) K;tl\ 1О ll'JII 01' l'l'j>lllll ;t
74 (54},-но при пет nъти по-малка консумацня (Р=2 mW). Ето
.1ащо те
постепенно изместват елементнтс от nредишните сернн.
Разработени са и сериите 74Al.S и 54ALS (от Adva11ced
Low-Power Shottky -усъвършенствана
ПЛ схема ~ диоди
11 а
Шотки с малка консумация), които са още по-бързодеистващи
н икономични (1,~=4 пs, Р= 1,2 rпW) поради замнвата на диоднте
U :1 и D 4 от фиг. 2.38в с PN Р см нтсрни повторител и.
Озна•t('НИята по ГОСТ на серните 74. 74Н. 74L. 7-IS, 74\ .S 11 74ALS
Cd
CLOT BCТIIO К\55, К\31, К\34. К.531. К555 11 Klf>3:! .
В.
Емитерно снързани Jюги•tески еJtементи
Емнт<'рно свърэаннтс JIOГII'It'CKII CJteмCIITI1
(ECJl <'JIL'менти) са
I!Cit'IKH IHI)LOBC Cl,вpeMCIIIIH JIOГII'teCKit eлc
IIUCTИПiaтo •tpc:J 11:\tiOJI:IIIallc 11а IIL'ttaCIПCHI1 тран3tlс
llilii - 6ЪpЗOJll'i1cтвaщll ОТ
Ф11r
ll
-
11\.', rf
резисторът
2.:3!~.
IJI
Ct•p1HIT3
01
Ru.
TTJJ
•·:~<·~н·н1н
/1")\;)4~);
t:t' IHHtl.t
()
фt,р\1./
тpa""'"''ll'"
,.
llit
'"'
Xitp.!kTC'(IIIi.:ll:" .•rd
11:1
llloihll
Ml'IIПI. Това е
!lpt•,\,1/1 •1
торн. намаляване на логическата змпJвtтуда
741.''')(:1J('-,I
Използването на състанев тран :тстор r!OЗllOЛЯlla да
се увеличи товаросnособността rtpи лоrич<.'ска единица п изхода,
тъй като зна•tнтелно ло-малка част от изходния ток нротича nрез
резистора R2, отколкото лри еднничен траюистор Тз (по-малък
nад на наnрежението върху R2 означава по-високо ниво на ло
гическата едttнина в изхода).
Логическнят елемент от фиг. 2.38а nринадлежи към сериите
ТТЛ интегрални схеми с диоди на Шотки, чието означение
заnочва със 74S и 54S (от Sho!tky).
42
(разликата между
11 нвата на сдишщата и нулата) и увеличаване на токопеп' (т.е. на
консумацннта).
1\а фнг. 2.39и с показана прииципната схема на Оl.'IШвн_ия ЕСЛ
елемент. Той реализира лоt·ическата функцин ИЛИ-НЕ (в из
ход
!)
и ИЛИ (в изход
2).
Лко на един нли повече от о~одоветс
нма логнческа единица (U 1}, съответните транзистори
tlушени, а Т 2 е :~апушен. За целта се избира
11
са от
(2.29)
43
В този случай rюгс1щналът на колекторите на Т 1 е нисък и n
изход 1 има логическа нула (U \ докато нотенциалът на колек
тора на Т1 2 е висок (и равен н а Е,) и в изход 2 има JIOП!•iecкa С/t11-
ница
(U
),
зистора Т4:
която е nо-ниска от Е1 с наnрежението и т
на тран
г.с. логическата амплнтуда с ,\U
110-малка от захранващото
= U 1 - и о =0,8 V. Тя е мног о
н <н1рсжсннr Е , ,
което е обикновено
5,2 V. Тов~1 увеличава тока, с който сс rrрсзареждат пара з ит
ните конде11Заторн
увсm1чава бързодrikтвнето на схемата .
11
.Условието транзи с торите ди н с се на с ищат сс удовлетворяв а
чрез подходящ избор на съпропшлс11ията
(2.30)
Емитерните nовторители T:I -R ., и T4 - R1 са rюставени, за да
намалят изходните съпротивления на логическия елемент, през
конто се nрезареждат товар11нте каnацитети. Това подобрява ll<'го -
вото бързодеЙСТВНе.
0CBL'II
ТОВа l'MIПl'j)lllfTC IIOПTOj)II'Гl'JIH
flj)O -
MeHЯT изходните логич ески НJJВа .
ннтеr- рална схема.
по
Е.
други
JIOГI!IJeCKИЯ
t
и
R, . .
Наnре
Примерна схема 11<1 такъв делнте.п е даде11а
на фиг. 2.396. Той оснгурнuа занltсимост на Е 2 от и IJI'
и от
·
тем11ературата , rroдo 6JH<J на з авщ: нмостнтс
на и' 11 и •· от същ1п с
uс;Iичини . По този начин [ 2 остава почти еднакво отдалече
IJО от и' и U
?
R, , R1
женнето Е 1 сс rюлу•rава от Е 1 с номощт<J на темпсратурно компен
сиращ делител, който с общ за всички Jюгическн слементи от една
0
нри промяна на
причини,
като
се
и ",.
от темnературата или
з<.~nазпа
шумоустойчивостта
на
елемент.
Понеже логrРrсската l'дHtlltlt<l и нула са но-близки до плюса
MIIIIYC<I на 3 <1XJH11tii<IЩHH IIЗTOЧI/ItK Е,, СЪЗДаНа С ('
OTKOJIKOTO JlO
онасност за нровикпане на нмнуJIСШ1
смущсння
rro
но;rожrпслшп;J
захранваща шина . За да се подобри шумоустойчивостrа, в реа JJ 11ите ЕСЛ схемн Cl' зама е ява нлюсът. а
ващия
не мннусът на захраll
н:почник .
На фиг . 2.39в са показанн характеристиките на предаван~
вата
изхода
на
логнчсс кнн
елемент.
Логическата
cднi/Иtl<l
~~~ -0,7 V, а логическата 11ула U' : : :> -1,5 V (при замасяване на
IIОJ IОЖИТСЛНИЯ IIOЛIOC на ЗaXpiiHLJi\ЩiiSJ HЗTOЧIII!K Е, ). СлабИНТ II <J-
KJIOH
на
характернетнката
прн
прехода
между
двете
JJОГitческн
нива се дължи на малкия коефициент на усилване по напреже -
1111е на логическия елемент
( р езнеторът
R1
с ъздава силна отрн
цателна обратна връзка, която намалява коефициента на усил
ИПИ - НЕ
ване, а изходните стъпала са емитерни nовторите.пи с коефициент
-0 L
,-----,-0 в
u1
Поради това
- 12
- 1.5
о
u
!Uюx .V
Фнг
2.:и.
SCJl
111 H III ILHI1 11il
ем м t> 1п
C<t'Md,
r)
11 .1 111! 11.' 111
{XI.' M d
tt.t
11r:
lllolfi~'IIIIIIHI lt ltol'lllllh 11,1 lloJIIjl\.+.t'JitH· /
llp t'д<iiJd iH'
Ако на- всички входове има ;югн•rсска нула (U'\ транзисто
r, са запушени и в изход 1 има логическа единица tи'), а
транзисторът Т 2 е отпушен и в изход 2 има логическа нула ( и 0 ).
рите
Логическата нула се изб~1ра от
Е2 = Un+0,4,
yc JJOBJIE'T O
на усилване · по наnрежение, по-малък от единина). Вижда се,
че логичесюпе юша са несъвместими с тези на ТТ JJ схемите.
нри съвместното
им
използване в
едно
и
~ъщо
устройство между тях се постаnят свър з ващи (интерфеис:,ни)
rxcмu, които преобразуват логичесюrтс нива. Такива и11терфеисни
схеми се съдържат както в ТТ Л, така и в ЕСЛ сериите.
J!оrичсскнте елементи от разгледания тип принадлежат към
т.нар. традИilНОнни серии ~СЛ елементи, които се означават от
занадните производители като ~С L 1ОК, а от руските - като
К500 . Те 11м.ат бързодейств~1r ft = 2 II S н консумация Р = 25 m\V. .
Изrю;rзването на диелектрична изолация между интегралните
елементи и усъuършенствани схеми доведоха, както при ТТ Л схе
мите, до з~ачително nодобряване на тези nоказатели при едновре
менно намаляване на заеманата нлощ върху nодложката . Така
бе създадена серията
ECL100K (означение по ГОСТ К1500),
V, но логическите
nри конто / 3 =0,75 пs, Р=40 mW и Е 1 = -4,5
нива са съвместими с другите ЕСЛ серии ..
44
45
ЕСЛ
схемите Са
HL'ЗaмCIIIIMII,
когато с необходимо бър
зодсikтвис в субна110сскундн11н обхват.
Г.
MOS
ска нула. За целта Т1 трябва да нма много по-малко съпротнв
r2.
.'IL'IIне ОТ
транзисторни Jlоrически елементи
От логичсскнте елементи с полсви транзисторн сс изrюлэват
почти изкJIЮЧifП'ЛftО тсз11 с iv'\OS траюисторн, защото се реа
лизират по-просто. Те са CHITIIЧHИ и дннамн•IН11.
Статични инвертори. На фиг. 2.40 са показанн paзлltЧIIII схеми
на статични MOS ин.вертори. Основшнп (драйnернинт) тран
зистор Т1 в тях е N канален MOS транзнстор с индуциран
канал. (При ИЗПОJ!ЗВШIС на р KallfiЛIIII тpaH:JIICTOpll СХСМИН'
остават същите, но работsп 11р11 отрицателни напреженнн.) Поне
же интегралните схсм11 съдържат мно1 · о траЮitсторн, за удобство
1! пpaKTIIKaTa СС ИЗIIОЛЗВа 1' OПpOCTC'fiHTC OЗIIaЧCHIISI , JtaдeHII
l!a
Това сс ()L'ЪI/LC'CTBSIBU
110 C.'lt'JtHIIЯ начнн. Cъпpoтив
Т~ е
,IJ(.'IIfiC'TO IICI
(2.32 )
к · t,дето токът
i m е эамесн'н ()Т (2.22), а и
tJpcжHIIHтa дрейн-сорс " гейт-соrс.
tt 1,~ са съответно нa
m 11
Транзисторът Т1 работн о611К11овено в трнодсн fH'ЖIIM. тъй като
JIIШOTO на логическата ед11ннца с високо. а
на логическата нула -·
IIIICKO И е IIЗПЪJIHCHO YC.'IOIIIICТO 2.23. НеГОВОТО IIЗXOДIIO CЪПpO
TIIB JICHИC
11 n1
=
ГIJI
ф111·.
е
1/)1
~.40 .
1
~
-"-.,.-----.,..,'2/t,•uпl -(~,
където токът
i
01
е
заместен
от
(2.24) 11
с
взето
нредвнд,
че
=Иt>>и/)1 =Ио
ul,l
i 111
11 i 1 ,~
C<J равнн . За да бъде г 01 << r m.
CL' 1136ерс k1 ::::'>..> k2. Снен11фнчннтс cтpъ~IIIOL'Тif на тран
могат да се ючнслят 110 с~сднин• формули:
Токоnсте
трнGва да
·н1сторите
рС ., \\",
(2 .:З·l)
'2/_,
\!',
рС..,
Фиг.
2.40. Стапtчн 11 MOS
ltHRt:p юрн
и
с тuнaptll p<'JIН'Tup. 6
\. тtJu:tp\.'tt tр.;н.tнстuр, rafi(JTt.'щ R JН' tподrн pr..,ttм. fi
с.: днd 1;в.p;Jtt
~~~\~);)iТOЧIIHK;I , .~
С HJU<Ipt.'ll rptt!IHH,_'fflj> С.: Пtp;t.1('11 kalla~1, d
С.: KOMft.1t'Mt'IITC:I[JIIIf тpalltllt.'l(•jJII
Инверторът от фиг. ~.4Ua r еднакъв с ключа от фиг. 2.15.
Недостатъкът му е, че тонарн11ят резистор R нма сравнително
голямо съпротивление (нанр11мrр 200 k~2) 11 за изработвансто му е
необходимо
да
се
nроведе
допы1юпсна
дифузия
на
или йонно легиране. В противен случай, ако резисторът
примеси
R
се из
работи заедно със сорса н дрейна, той би заемал твърде голнма
nлощ,
защото
Clll'ltнфи•111oтo
дрrйновата облсtст
с ы1ропшлсннс
на
сорсовата
11
r малко .
дуциран кан:зл както Т1. Неговият дрейн и гсiiт са свързани на
късо. Следователно
работн винаги в neiiТOД!.'II рсжнм (вж. фоr
мула 2.21), при който сunротивлението между дрейна н сорса му
r2
но
малка
и
площ
понеже каналът му е
върху
пюпък,
46
единица,
на
заема достатъч
nодложката.
Когато на входа на инвертора от фиг.
ги•lеска
J!ЗХода
fl
е
ПОДВIIЖНОСТТа
lla
TOKOHOCИTC'JIIПe
В
каналите
на
IIН
теграЛННТС' транзнсторн:
-
С.,х е спеltифнчнинт (за cдИHIIILa 11лощ) ка11ац1пет 11<'1 тън
кия окнс под гейта;
-
W1 и w~ са широчиннте, а L1 и /.2 -- дължинfiН' на кана.пите
съответно на
Т1 11 т~.
Понеже ~tC.,, с в~:1ичина, J<онто L' еднаква за всичкн тран
знстор11 от ~дин 11 същн ти11 о интегралната схrма. желаните
стойности на ll1 н k2 се rJOJJyч<шaт чрrэ нзбор на IШ1рочините ч
я·J,JIЖHIIIIТC на кан<tJJнтс H<J MOS тp:rJJJIIt'TOJHПL'. т.с . на тяхната
хорu:юптална геометрия.
Този нrдостатък е избягнат при н1шертора от фиг. 2.406, в
който товарният рез11стор е JaMt'HL'H с тран :-1истора Т1 с N 1111-
е най-голямо
КЪДСТО
(2.35)
М}' трябва
да
2.4015 cr подаде ло
сс
установfl
JIOГJiчe-
Като пример На фн1·. 2..10 са U.!ll(.l•lcнн uъu внд на дро6н uтllоtненнята
U'I
L
•
llil ВС11чкrr MOS транзнсторн, . като uснко от чнс-
.1ата дава съотвстнин размер в микрон11 (~tlll).
Недостатr.к н.а схе.шzта от фиг. 2.406 е, че . нивото на JIОГII
чсската единица в изхода е 110-IJIICкo от Е. Jl()гнческа rднница
l/ 1 в изхода сс 11олучаnа, коl'ато на вход::~ нма логищ~ска ну.~а
11 транзисторнтс Tt н r~ са зaнyUif'llll. От фorмyJI<I 2.22 сс nнжда,
'le MOS транзисторът 7' 2, работещ в пснтодсн режим, се :•.анушва
47
11р11 /1
fi
=и
r.
С.1едовате:ню
\(] таэн С\С\IЭ
него е нула и в изхода има логическа нула и u= О У . Нивото
на логическата нула при лиnса на външен товар (при
( 2.3())
двата ~ранзистора да
друга.
(2.37)
само
Това осигурява IIJПЪ:Jненнс 11а услоонето (2.23) 1<J работа на
Т2 В TJHIOДel! JH'ЖII~I ВЪО BOIЧKI1 С:I}'Ч<111 .
Недостатък 11а схемата от фнr. 2.40и с, •1е се нуждае от до
дн
nълнителен захранващ 11зточннк, макар и маломощен . Освен това
'
триоден режим
е nо-ма.1ко от това
11а
MOS
в nентодеr-1
тра11знстора
с
е отрицатеJI!ю, а праговото напрежен не и
нндуциран
канал
-
1,
Тази
се
11остига
лесно
нри
nоложително.
сраннително
близки
,1
на
размерн
до
Ако
прехода
от
нлн
единица
към
зареждането
на
нула
или
обратно
паразнтния
пора
капацитет
в
мощност е
всички други
незначителна
MOS
инвсрторн
в
сравнение с
консумацията
(освен при много високи чес
вия е по-високо от това на останалите инвертори, тъи като съп
При лоп1ческа
малки
една
отношение».
тоти на nревключване).
Бързодействието на CMOS инвертора nри равни .L,!-РУГИ усло
ротивлението
на товарния транзистор Т 2 е nочти еднакво с това
на драйверния транзистор т,
=О и с нзпълнено ус.1овнето (2.21). В пснтоден режим съ
нула
nри
разреждането
на
и зареждането на изходния каnа
цитет nрез него става много nо-бързо, отколкото nри останалите
проТIIВJ!еннсто на Т2 е голямо и желаната стойност на логическа
та
или
«Иез
(2.38)
нуJ!а на изхода Т2 работи в пентоден режим, тъl1 като tt m =Е- ио.
и
схеми
режим.
КаНаЛ Са 11СОбХОД11~111 ДOIIЪJIIIIITCJIIBI TeX!IOЛOJ' IIЧHII Ollepallllli {rtOIIHO
J!егнране IIJ/11 днфузнн). Праговото напрежен нс и r2 на транзнстора
с вграден канал
изберат еднакви
нарнчат
в
Ннвертор ·ьт от фиг. 2.4Uг нзползва за товар N каналш1я тран
знстор Т2 с вграден канал. За формнрането на вградения
транзистора
се
се
изхода. Консумираната мощност на CMOS схемите е толкова по
голяма, колкото са nо-големи изходният каnацитет С, захранва
щото наnрежение Е и честотата на nревключnането f:
товарният транзистор прн едно н също съпротнв.~снне заема nосънротrrвлението
схеми
говн хоризонтални размери са равни нм1 близки до минимално въз
можните от технологична гледна точка и той заема минимална
11лощ върху подложкат<t .
1.3 статично състояние (логическа
единица нли нула на изхода) токът през CMOS ннвертора е нула
11 консумираната мощност е нищожна. Ток nрез Т1 или Т2 nротича
в схемата от фиг. 2.40п. където на r·eiiтa на Т2 е lfiJ;taдcнo на
прежение
защото
Такнва
. към CMOS инвертора няма допълнителни изисквания, всички не
ческата ед1111И!tа в юхода ще бъде равна на Е. Това с нa11JHH3CIIo
nлощ,
Т! . Това позволява ШIIJJUЧIJHHTe и дЪJIЖIIIIIIТI ' на каналите на
11
От друr·а страна, <11\О ,\\US траюнсторъг раuотн н грноден
режим. той сс за11ушва 11рн 11 1, =О (вж. форму:1а 2.2-1). (:rел.ова
н'лно, ако Т2 се поставн да работи в трнодl'Н J)l'ЖIIM, логи
голяма
празен ход)
11е се определя от съотношенията между съпротивленията на Т1
lfiiBepтopи (схемите «С отношение»). Това бързодействие може да ·
на
се подобри, като се изберат nо-големи отношения ~ и ::, т.е.
транзисторите. При запушване на инвертора паразитният капаци
тет в иэхода му се зарежд<.~ през Т2 н изходното напрежение на
раства . При и"" =Е- 1 И т 2 1 транзисторът Т2 навлиза о триоден
режим, тъй като в този момент и m =Е -u,"' = 1И , 1 1. а ип= О
(вж. формула 2.23). Следователно Т1 ще се запуши при u ""=Е.
което е и стойността на логическата единиrtа. Този инвертор
има по-голямо бързодействие и заема 110-малка площ от инвер
тора
с
товарен
резистор
при
същото
н~1во
н11
C' JHIHIЩa.
J1оrнческата
Товарният траюистор т2 на ннвсртора от фиг. 2.40д
индуциран !<анал, т.е. комнJJементаrен на 1'1. Пора~н
инверторът се нарича CMOS (от Co111plerнentary M<~S).
говото наnрежение И т 2 на Т2 е отрицателно, а това на 71-
е с р
това
Пра
nоло
жiпелно. Когато на входа има логическа нула, т, е заnушен, а
Т2- отпушен, но токът през него е нула, nоради което в
изхода нма логическа единиц<J U 1=Е. Когато н<t входа има ло
гическа ед11Нiща, Т2 е заnуш<'н. а
48
Т1
- отnу111С11,
но токът ltpcз
-
като се изберат транзистори с по-малки съnротивления.
Когато в изхода на CMOS инвертора се включи активен
товар (съnротивление към маса нли към Е). единият от транзисторите
му образува с товара делител, през който протича ток. Ако то
варът е към
маса, се намалява
нивото на логическата единица
поради nротичането на ток nрез Т 2; ако товарът е към Е,се
11овншава нивото на логическата нула nоради nротичането на ток
Т 1. Измененинт<.~ в Jюrичсскитс нива c<J 110-малки, ко1·ато
IIJ>CЗ
транзисторите
нашения ~
имат
) .
nо -''"1алки съnротивления (по-големи от-
Такава схема има по-голяма товароспособност.
Ясно е, че по своите параметри CMOS инверторъ:r nре
възхожда значително всички останали. И nонеже инверторите
4
Импулсна техн11ка
49
са
основни
клетки
на
интегралните
схеми,
ка з аното
се
отнася
изобщо за CMOS интегралните схеми . Поради това повечето съв
ременни MOS интегрални сх е ми са CMOS.
Недостатък. нд CMOS схемите е значитеJJНО по-сложната
технология за производството им . Поради това вес още се nроиз
веждат MOS интегрални схеми с товарни транзнсторн с вграден
канал (вж. фиг. 2.40г) . Те са
канални, защото подвижността
J-1 на токоносителите (дункнт~) при Р канаJJНJtтс транзистори с
няколко
пъти
по-малка
от
тази
на
електроните
и
съответно
транзистори в тях се избират с два пъти по - гоJJямо отношение ~.
L
При n входа отношението трябва д а сс увеличи n пъти. Съот
ветно се увеличава площта, за е мана от логическия елемент върху
подложката.
Схеми ИЛИ и И се получават чрез каскадно включване 11а
един инвсртор в изхода на схемит е ИЛИ - НЕ и И - НЕ .
по
[
малко е тяхното макснмалво бързодействие .
Останалите видове MOS инвертори се нзползват значително
'
nо-рядко .
Други статични логически елементи. На фиг.
2.41 са дадени
т
Изход
примерни схеми на статични логически елементи ИЛИ-НЕ . Сх е
мата от фиг.
И зход
2.4la е с N канални транзистори . Товарният тран -
ю
Вход 2
Вход
т
ю
1
т
Фиг 2.42 . С хеми н а дв у ох одовн C Г <I ТII'IIIH MOS интегрални
. IOГI1'1!'C KI1 елсментн И - НЕ
"< ~10 ~. 6
CMOS
Р<Jреш
Т(ва
щ Т
1
3
ВУ
Фиг. 2.41 . С хем11 на дв у входо вн cт<ПIIЧIIII
лог11чес к11 ел ем е нти ИЛИ - НЕ
а - NMOS ; 6- с мо~
)/1
MOS Hllтe гpa JIIIII
т.
т,
зистор Т 3 е с вграден канал, но може да бъде заменен с резис
тор или с MOS траюистор с индуциран канал, както на фиг .
2.40а, 6, в. Транзисторите Т1 и Т ~ са еднакви и всеки от п1х с е
избира както транзисторът Т1 на инверторитс ~
Схемата от фиг. 2.416 е с CMOS транзистори. Особеното в
нея е, че броят на товарните (Р каналните) · транзистори е ед
накъв с този на драйверните
товете
на
всяка
( N каналните) транзистори, като ге й
комплементарна
двойка
са
свързани
накъсо.
Така се nостига изискването з~ нулева консумация в статичен р е
жим, тъй като винш · и товарната 'верига с нрекъсната rrpи включена
драйверна верига и обратно . За да се запазят същото бър зо
действие и товароподемност , всеки от nоследователно свързани те
тинление
от товарния
транзистори
На фиг .
Тз и
2.42
тр а нзистор
Т4 трябва да
на
50
.
пъти по-малко сънр о-
са показани примерни схеми на статични лог и ·
ческ.и елементи И-НЕ . Отново с
бързодействие
инвертора .
има два
и
товароспособност
цел да
се
постигнат същот о
последовател но
свързанит е
1
Ф111 '.
2.4 3.
8У~ С.1
•JТ
Пp CД ;JIJ<IЩ JIOГ HЧ tC KII eJI~M~' IIT
Характерен за CMOS техниката е . т. нар. предаващ логиче::ки
елемент (фиг . 2.43) . Той е съставен от инвертора Т 1 - Т 2 и па
ралелно свързаните комплемснтарни ключови транзистори Т .1 и Т 4 •
Когато на разрешаващия вход има логическа нула , Т:1 и Т 1 са
:1апунrrни 11 nръзк<~та между nxrщa н изхода с прекъсната . Когато
на разрешаващия вход има логнчесkа единица, а на входа ло
гическа нула, N каналният транзистор Т з е отпушен и вход
ната логическа нула се предава в изхода . Когато и на двата входа
има логическа единица, Р каналният транзистор Т 4 е отпушен и
входната логическа единица се пrсдава в изхода .
Забележително свойство на схемата е. че входът и изходът
могат да си разменят местата . Това се дължи на симет_ричността
51
c;I
на MOS транз~1СТОJНП~. нри конто t:opcr;r
си
разменят
JlJ.H.'iiнът мо1 · ат да
11
местата.
Едно от възможните
nриложения
на
предаващия
логичсскн
елемент е за създаване на схеми с три сьстоян.ия н.а иэхода. За
целта е достатъчно изходът на логическата схема да сс включи към
входа
на
nредаващия
логическн
елемент
от фиг.
Ако
2.43 .
на
разрешаващия му вход има единица, изходът му ще бъде в същото
логическо състояние
схема.
Ако на
( 1 или О), както изходът на логическата ·
разрешаващия
му
нход
нма
нула,
нзходът му
ще бъде в третото (високоомно) сL>Стонние, незавнс11мо от със
тоянието на изхода на логическата схема (вж. т. 2.5.3.6) .
На фиг. 2.44 е nоказано буферно стъ
пало (логически повторител)
дрейн..
То
има
с отворен.
същите nредимства,
недо
статъци и приложение като стъналата с от
ворен
1
1)
логически
и
други
елементи
cxe-
и
Mti, КаКТО С~ринте ТТ Л 11 [(Л. С~рШIТа
CD4000A (означение ло ГОСТ Кl7б)
е за захранващо
Фиг . 2.44 . Буферно стъnа-
ло (лоrиLJескн
интегрални схеми, с-ьд-ьржащи ста
CMOS
тични
напреженне
V,
Е=9
а
CD ОООВ
серията
4
(друго означение 74С ,
означен не no ГОСТ К561) може да работн
11011 торнтел)
с отворен дрейн
nри захранващи напрежения от 3 до 15 V. Бързодействието на
CMOS схемите е ло-голямо лри nо-високо захранващо наnрежение
и nри Е= 15 V достига 1:! =50 пs за един логически елемент лри
средна консумация в статичен режим Р=0,4 J..tW .
Схемите от ВIIСокоскоростната (Higii) серня HCMOS се
лроизвеждат
ло
усъвършенствана
технология
и
имат
закъснение 10-15 ns на логически елемент.
Входовете на всички CMOS схеми са защитени
от
средно
недопу
стимо големи наnрежения чрез вградени диоди (вж. фнг. 2.3;j).
Поради своите безспорни нрсдимстuа CMOS схемите ю
местват в редица случаи ТТ Л схемите.
Динамични логически елементи . За тяхната работа е необ
ходимо nодаване на т.актовн нмnyJICII. Първоначалната идея с
била по време на тактовите импулси да се осигури действие на
логическия
на
паузите
него,
като
елемент,
между
еднакво
тях
да
логическото
запомнящото действие
начин
малява
товата
консумираната
се
с
това
на
от
на
nрекъсне
състояние
се
nротичането
паразитните
а . по
на
източник
на
врем е
ток
пре з
благодарение
кондензатори.
коефициента
По
енергия
запълване
се
на
този
на
на так
поредица .
Паузите между тактовите имnyJICI1
тъчно дълги само при
52
статичния,
заnази
захранващия
nропорционално на
MOS
I ~TO .1<111(0 )li1H<IMII 111111H' CXl'MII Cil )'HИK<IJlllll Jil
Тl'XHIIK<J га.
На фиг. 2.45 е nоказана схемата нn т. нар. квазистатичен ин.
вертор. Той се различава от инверторнте на фиг. 2.40 6 и в no това,
че гейтът на транзистора r~ е свързан към генсратора на тактови
импулси Фt. При наличие на та1<тов ltмnyлc инверторът действа
по същия начин като статичннн. Ако и 0 ,= (), nаразитният конден
затор С се зарежда през отпушения транзистор Т2 до напреже
ннс, равно на логическа еднница. За целта е необходимо продъл
жнн'лllостта на T<II<TOBIIЯ имnулс да бъде достатъчно голяма. След
11рекратяване на тактовия нмпулс Т 2 сс занушна 11 кондензаторът
С t:e р:tlрежда бавно нрrз обратно включения PN преход дрсйн-nодложка на Tt (сорс
nодложка на Т2). При това нивото на логи-
ческата единнrtа на изхода бавно спада .
Следващинт тактов 11мnулс трябва да · постипи вреди логическата единица на
колектор.
Произвеждат сс серии от стан.дартн.и
г-1,~· зхсд
I'OJil'MH.
Ml/01 ' 0
,\iOS
могат да бъдат доста
схемите, чиито входни съпротивленнl-l
спаднала
изхода да с
недоnустимо.
Ако и.,,= 1, по време на тактоnия имrrулс
в
изхода
нма логическа
ОП p~ДCJI Я ОТ
нула,
OTIIOII/l'H НСТО
Tz
Ф, o----J
чието
u8 x
т,
---1
ниво сс
Мt'Жду CЪII pOТIIBЛl'-
IIIIЯTa на Т1 11 Т ~ . КаКТО В CT:JTHЧIIIIЯ 1-IIIUCpTOp.
След пр~кратнванс на тактовия 11мnулс тран -
Ф1н ·. 2.4;). Кн ;шiст<tт.ll ·
'll'H 1111Ul'J1I'op
..
знсторът 7 2 се запушва н кондензаторът С сс разрежда сравни
телно бързо през Т1 до напрежение, равно на iryлa, което също сс
нъзnриема като логическа нула. Това състоиние може да nродъл
жи
неограничено дЪJIГО време .
f/еdостагьк н.а този ин.аертор е, че лоrнческата нула на изхода
му
нс
t:c
появява
сннхронно
с
тактоurпс
импулс11.
а
в
момt>нта
11а lrостъrJването на логическа сдин1ща на входа (т. е. асинхрон
но).
В
синхронните
устройства
е
необходимо
смяната
на
IIНtjюрмацията на изхода на Jlогичсскнте с;rсменти да става в точно
онредслени
моменти
синхронно
с
тактовнтс
импулси.
Превръщането н.а квазистатичния ин.вертор в син.хрон.ен. може
д<t сншl' чрез добавннс H<t сд1111 pa.iдl'JJIITt:JICH тpatt.Ji1Cтop Т. , н
11зхода така, както е нок<Jзано на фн1·.
ЗIIt:тор
е
отnушен
само
по
време
на
2.46 . Тъй като този тран
тактовите
нмпулси,
ако
входната логическа единица IJOCT'LПII по време на пауза, Т ., преч11
на разреждаНСТО на С нрсз OTIIYШCHШI TjJ<JHЗHCTOp
8
MOS
Т<JЗН
схема
С('
Н3ПОЛ3В<I
l<IбC'JIC'ЖИTCJIIIOTO
Tf.
СВОЙСТВО
113
транзисторите да имат двупосочна проводнмост. Така, когато
и,.,
=0 и и""' =0, по време на тактовия 1tмп~лс ко_ндензаторъ,т
С се зарежда през о:rnушсннте тра11зис"торн Т 2 и Т 1. като ле- ·
в11ят електрод на Т : 1
к огато и н х = 1 ~~ и •н х
торът С се разрежда
внят електрод на Т : 1
t1Грае ролята на дрснн, а дсt:ният- на сорс.
= 1 110 време на тактов11st импулс конденза'
т
1' ,, като •2, е ·
rrpeз от1rушсннп' трашиоори
1 11
играе ролята на сорс, а дес1111ЯТ - на дреин.
53
Съществуват и други, усъвършенствани схеми на д111Нtмичнн
инвертори,
при
които
с
намалена
площта
върху
подложката,
'~<llla.
консумацията от захранващня източ11нк нлн и двете .
Многовходови динамични логичаки елеАtентu могат да бъдат
реализирани
чрез
паралелно
или
хода на операцнонния усилвател. Така. ако се заземят двата входа.
на изхода 'би трябвало да се получи нотенцнал нула. Това oзнa
последователно свързване
нч
че
може да
се
сn ·uржат
накъсо
оходът
и
изходът
на
един
интегрален операцнонен усилвател, без между тях практически да
щютече
изравнителен
ток.
допълнителни транзнстори към драii
верния транзистор Т1 на инверторитс.
.
Преди.мства на динамичните логJt
чески
елементи
намалената
пред
rJJIOщ
статичните
консvмацня.
11
jнtлн ТОВ(:! Те 111\,J;JT II<JiJ-AI~COI\a
ЩJ
1
_L (
интеграцин
С J Jсментн
1
в
(брой
сшtн
на
чнп).
са ·
11о
CTC'II('II
интегралнн
нсобхолнмостта от таl\тоn r· l·нer;пop .
За·lfова те сс НЗiнм ·шат при схемите с
1
J._
ГOJIHM<t
Фнг. 2.46. Прнмерна rx~мii
11<1
дннамичен инвертор
Н
l:НрЪХГО.!IНМа
IIНТеi·р;щня
мер
при
и
11<1
НИ11j>11-
CТl'lll'll
( ГИС Н СГИС),
репtстрите
6
НеПостатък е
Фftl ·.
:l.47 .
Ус -
Фнг .
на
н•нн~ 1 н •• 1.. н.~ :•. ri
OJJepaцнottL' II
KOIITO
установяnане на
Основните
2.6. АНАЛОГОВИ ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
на
импvлснн
схем11
•н·сто сс
11:1110.11 :шат
.а налогони интегралин схеми и rrрс•дн всичко операционните ycuлaa
•TI!Лll и
t.:Xl'Mit
11:1
CUiopЗH<JIIl'
uнcp<JUIIOI!IIItll
113
ttl·ннtн• p r нf)<lщ.•
паметнте.
Съществуват
нзгражданrто
Ocl!ul!llll
уснлватсл
IIЗTOЧI!IIK,
За
:г.~l:! .
\"CII:!OiiТl' JI
.'10811() O.!lliJ ' IC'JIIH '
иналоговите кrнt!IЩJOTOfJU.
onepaцl!OHIIII
11
СЪЩО
НС
Се
уснлвате.тнt
нуждаЯТ
ОТ
с
един
ВЪНШНII
захранващ
елемеНТИ
схеми
на
свързване
на
оnерационния
усилвател
са дадсшt на фиг. 2.48 . iJCЗitc"тupltтC R1 .11 R ~ обхващат усн:l
ватсля с отрнцателна обратна
връ:1J<а .
Ако оnерационнl!Нl
ус11лвател с 1щеален (има бсзl<расн коефнцнент на усилване А,.),
всяка нромяна
11а И3ХОд1JОТО l!atijH'ЖeHIH' ще се получава пр11
Като
. Идеалният оnерацнонеtt усилнател с усилвател с безкраен кое
фнцнеtп на усилва11е. no trаnреженне :1,.. нулево изходно съJJро
тнвлени.е Ro, безкранно входно съrtротивлеttие R, и бе:iкрайно
Clt
спомним
оше,
ч~
входното
съnротивление
на
идеалния
оnсраuионен усилвател е безкрайно голямо, от фиг. 2.48а лесно можем
д:.l запишем ltЗраза за нейния коефfщиент на усилване на напрежение.
(2.39)
широка честотна лента (от нула до безкрайност).
Интсгралttltте Оllсрашюннн ycнлrнJTC'JIII IIмат J.J.l)a входа
нрав ( +) и IIIIBt'fJCt'll l-- ). Т<· уснJJват разликата межд\' сигна
лите, подадени на двата входа. Условното им означение ~дадено
на фиг. 2.47. Те се захранв(]Т от ютo•IIIIIK на нoJJOЖIIтt'JI
,НО II:IIIIH'Жl'lllll' _ /." 1 11 11;1 Olj>III(<JТl'JIIIU IHIHjH'ilil'HIIl'
{ ~ . Kil TO обикновено Е 1= EJ. Както и при логвческите елементи. ю- .
11о същия Jiачин за схемата от фнг.
че
входното
11 а 11 рсжсн1tс
с
11риложено
2.486 може да сс смята,
нра ктичес ки
на
ин всрсннsr
вход (т. А), тъй като напрежението между двата входа е незна
чително. Като сн припомним още, че входното съrlрО{ИВление на
tщe;IлtlltH Otlepa!tJIOIH'II усш1вап•л е бе : нчнн!но голямо, от ф11г .
2.4Ьб
JICCIIO СС HOJtyчaua, ЧС'
точннц11те на захранващо напрсжение обикновено не се съдържат
8 УСЛОВНОТО ОЗНачение 11(] ОПСраЦИОНl!IIЯ уt:НЛВ(]Тел, ТНХНОТО С"!,- .
ществуо<Jне се 110дразбнра.
Изнолзването н<t Jtвa :~ахра1шащн lt:JTO'lllllкa l' IIJЮТiшопо
полярност се
налс1га. за да
нс сс
Iюстаннт делители З<J
11 peдн~tll режен не 11 paздl'JIIIТL'.1H и кондеl!:~аторн l!a вхuдонет~ н It.l -
54
пре
небрежимо мaJIKO наnрсже111tе мсж л. у дв;.па му входа. Ето защо
~1ожсм да смятаме, че потснцналr.т на т . А в схсмат<J от фнг.
2.48а с прибл1tзнтслно llyлa (елн<lкъв · с тозн на заземения вход).
2.6.1. ОПЕРАЦИОННИ УСИJlВЛПJIИ
ложна
3<1
работната точка.
(2.40)
Внжл.а се, че схемата от фнг.
Jtа. а тазft от фиг.
2.48u обръща фазата. на. снгна
2.486 -- не . Rнжл.а се също такn. че коефи
циентът на усилване с обратна връзка А;, зависи от
R1
н
R. 2,
но
55
не
и
от
параметрите
на
операционния
усилвател
(ако
опера
ционният усилвател е идеален).
В действителност реалните операционни усилватели имат кое
фициент на усилване А" между 1О ООО и 1ОО ООО. изходно съ
противление Rп десетки или стотици омове и входно съпротив
ление R, между 200 k&2 и 20 М~~- Поради това външните. еле
Както
f',J .·
на реалните
онсрационни уснлватсли съвсем не l' безкрайно широк<!. Това
трябва да се има предв11д пр11 проект11ра11С'ТО на IIMII).I'.'"' L'хем 11
с
може да сс забеJJСЖ11,
честотната лента
'
тях.
На
фиг.
2.50
като
пример
е
дадена
принципната
схема
. на
входове, не могат да бъдат с много големи съпротивления, а тези,
· един от най-разпространените операцнонви усилватели тип 741.
който сс произвежда и у нас. Точките 2 и 3 са неговите входове.
които се включват в изхода, не могат да бъдат с много малки
т.
съпротивления.
ходимо), за да се балансира (сим<>трнра) схемата. Това се правн,
менти
и
източници
на
Честотна корекция.
\CI1ЛB<me,
сигна)Jи,
които се включват
За да се получи
операционният
усилвател
се
голям
изгражда
към
техните
коефициент
от
на
няколко стъ
пала. Във всяко от тях има паразитни капацитети, които предиз
никват нежелано дефазиране на сигналите. При две и повече
стъпала може да се случи така, че поради дефазнрането на сигна
'лите външната отрицателна обратна връзка да се превърне в по
ложителна. Ако и
,
добре (на А;, съответствува честота
коефициентът на
усилване във веригата на
обратната връзка е по-голям от единица, усилвателят ще се са
мовъзбуди,
т.е.
ще
се
превърне
тимо.
генератор,
Затова
циовни
{кЪм
в
към
е
недопус-·
интегралните
усилватеJIИ
определени
което
вътрешно
изводи)
или
се
6-
неговият 113ход, а изводите
като между т.
съпротивление
зани
1
10
2
входове
и
1
и
5
се използ1Н1т (ако е необ
и 5 се включн .:дин променлив резистор със
k~2 и със замасен плъзгач, и при накъсо свър
3
с
помощта
на
плъзгача
се
нулира
изход
ното напрежение в т . 6. Поради несиметриите в схемата изход
ното нанреженис нри накъсо сuърза1111 входове об11кновсно нс с
нула (на изхода има сигнал, когато между входовсте няма), а не
би трябвало да е така.
Кондензаторът С1
е вграден
(интегрален)
и
служи за чес
тотна корекция. Тозн усн;1ватсл може да работн нрн Е,= Е~ от 5
онсра
външно
2
включват
RС-слсменти за честотна кореКI~ня. Тях
ното действие се свежда до това да сре'жат честотната характеристика на усил
вателя така, че опасно големите дефазира
. ния
да се появят чак при коефициент на
усилване,
' рекцни
1
фиг.
на
интегрален
операционен
усилвател
с
честотна корекция. Честотата [ и усилва-
K<J·
,
На
2.49 е показана честотната характеристика
Фн1 . 2.49. Чсстотн<J x<Jp<Jк·
теристика на 011 ерац,ющ· "
\ c ff:lвaтc:' с честотна
по-малък от единица.
,. нето А и са
нанесени както обикновено в ло-
6
(
f
гаритмнчен мащаб. От Известна честота 8 на1·оре коефициент''' на
усилванt>
спада
· по-голяма
на
с
че-стота).
едно-единствено
1R/oct
ll u,tv6нa
е
усилвателно
Р.
два
1 ъти
честотн.11 а
стъпало,
при
дв.,i\но
характернетика
което
работи
ви
наги устойчиво. Ако спадането е по-бързо, както е при две и по
вече усилвателни стъпала, усилването не е стабилно.
Стойностите и начинът на включване на елементите за
честотна
корекция
се
дават
в
каталожните
данни
на
всеки
опе
ФliГ.
рационен усилвател. Те се подразбират, затова обикновено не се
дават към условното означение на усилвателя в различните прин
ципни
схеми.
Честотата
f8
при
операционния
усилвател
тип
741
е само
flpи въвеждане на външната отрицателна обратна връз
ка обаче заедно с намаляването на Аи до А;, се увеличава
и пропусканата честотна лента. На фиг. 2.49 това се вижда
10Hz.
56
2.50.
!!ринциnна
, усилватс.л тиn
до
22 V,
схема
на
о11ерационнltЯ
741
като параметрите му, разбира се, се променят до известна
степен. Обаче това, както видяхме, слабо влияе върху работата
на съответната схема с обратна връзка.
57
ментите.
КОМnАРТОРИ
2.6.2.
Аналоговите
компаратори
са
схеми
за
сравнение
нли логическа .нула,
·
ратор,
11зпълнен
с
операционен
усиJiва-
тел. Сравняваните наnрежения са и.х
операционни
има
ИзнолзванС' 11;1
I UIII\
едни
С
му
други
думи,
голямата
ния
входа
транзистори
много голяма
от
на
усилвател
изходното
дOfHI
стъпало
транзисторите
от
в
на
малък
операцион-.
сигнал
стъnало
въnРОСИ И ЗАДАЧИ
ключов режим.
flaчcpтaiiн•
(i
Bpl'Ml'Д IIill' paм 11 '~(' На н ;IIIIH' Жt' IIIIHTil 11 ltHфCp l' HI(IipiiЩiiTil
2.1 а 11р11 OT(!IIIliiTl'ЛCH BXOJtt'H II\111YJil'
lit'p liГii ОТ фиг .
меж-
нрез
Като
lll>TO
IIЗII0.1 :J itaтe
\lr\KCHM3~1 111tHO Cl1
по
lla•l t' Pl aii
Например
rfюрму.~а
H311J1l'Ж l' tllll'
:! 1. II J 'III <:Лl'тt' орсмсто, з а което H3XOk
; LIIфt•pt' llt l11p.111 L;tTil Hl'iJIII'iJ ЩС С!' IIЗMCIIII С 90'){, 01
ll i l
11 HH'II\.'ItiH '.
1· с Jlllфcprнtt!jpaщ:J
усилвател тиn 741
има п1пнчен коефициент
100 ООО. Това означава, че при отрицателен вхолен
Упътване . Токът rt[JCЗ С'дна
скокообра :ню, а tlpll скок на
+
и
тя
е.
равна
на
логическата
Когато и ••
>
Като
на логическата нула U
2.50)
и
Ll 11 3 x придобива стойността
която е близка до -Е 2.
,
е
запушен .
лямо бързодействие (превключването на изхода им от едното
логическо състояние в другото става сравнително ба~но). защото
oпepaцltoHIIИTe
ff ii'ICpTaJIТC
yciiJIBaтeJIH
имат
много
cт1.1taJI<.J
11
нapa : lt1TIII1
1\а
110 cкcнo
t~upмyл:J
l'll
:2 .8, IIЗ'IIIl'Jtcтc вр<'мt•то
за
коt•то
IIIIТl'l' iJHpaщaтa BCiJI11' il Hll' l' l' 11 IMCIIII l'
юход
90%
ОТ
IIЗMCIICHIIl' .
IIHTCГp11pi1Щil
IH'pH I'il, CloCTil lll'Hil ОТ pl':IIICTOp
(UЖ
11
IIJillYKTIIВH < I
ynЪTB<JHCTO КЪМ J <JД.1Ча 3).
llj) С'дложетс н~ч111111 ~~а 110дuбрнванс на Jtllнciiнocттa на прсдн11я фронт
11 .1 H.IXOJLHIJTO H i111pl'iКl'HIIl' H<l l'ДIIa IIHTC'Гpllpillll<l IН' j)lll ' a.
1\ога HC'iJIII 'i! Ta ОТ ф11Г . 2 . fll l' i l1Hjll'pl'HilllfH IIIl.1 11 К О Га
1(/
( )(jнl'fll'П'
ф111·.
\
IIMII Y ЛCIПP .
t .~ ·гt tB
1\ oi..К l'
IICI
Jlll
2 .(),
Bl' iJIIГ<JTa
l jlll мa;IK<I
KiiTO
ОТ
11 :<110JI :i llilтt'
ф11Г .
~.:\(1
Д<l
IIO~III iiiiiiHTil
С('
:tC'.'IHI'l'.l'
Cll
IIJHO:I :IIJ <I
CIICKTiJШIIIII!I
:1<1
K<J ГО
:JaKЪCHIIТl'.'IHil
llfJC'\1l' KIIIICTiiiПa )
.' [<tiiTl' H!JiiMl'pll .ta l'Jil'KTjH>IIIIII КЛКIЧОВl'. I ~JICKTp<lllllll KJIIO•IOOC Jlll l'il
11 j l'JlrKTj)IIЧl'I'KIIIIT KJIKI'I :til OI'HI'TJil'III1('T(J lli.! I'ДHil ('ТаЯ; /5) fJIIД - pC.IIl'T!I ;
H l
Обикновените операционни yci1JtBaтcJtl1 11с се отю1чават с l·о
вхо;tното нalliJ<'ЖCIIItr нараства
(JOfiiiHa. 11 o()Яt:HiiTC JLCiiCTBIIl'TO it
еди
Когато единият краен транзистор е отоуше н възможно най
пълно, другият
\1i1Kl'll~lii:IHOTO
и""' възможно най-силно се отнушва другюп
11
liЗHOЛ:IIJaтt•
llото Hol l pCЖl'IIIIC llil
\ !) J
краен транзистор Т2о (вж. фиг.
нндукпшна бобнна нс може да се 11зм е нн
llачср т а1iтс ЩJC'M <'д llaгpa\IIП<' 11 а HiiПfJl'ЖCIIIIHTa о ннтсгрнращата всрнга
Всъщност
nроцесът
на
нарастване
на
изходното
наnрежение ще продължава, докато съставният транзистор Т11 Т11 се запуши и потенциалът в базата на Т,у стане максимаJJен
(вж. фиг. 2.50). След това коефициентът на усилване става
равен на нула, а изходното напрежение ост ::ша постоянно и близ
ко по стойност до Е,. Това е най-голямята възможна стойност
напрежение
nоб11на.
111· фнг . :2.:\а Нр11 OTtJIIIliiH'.It'H II~O;(t'H 11\lll y. I C
невъзможно, защото захранващото напрежение е много по-малко.
изходното
li
Hl'Hilltaж• ll зак он с времеконстанта r = /./ N.
на инвертиращия вход изходното наnрежение
ще се стреми да стане равно на
100 \ 1. Това, разбира се, е
ница в изхода И'.
п.сгав с на от p t'.!IICтop
ucplll' a.
и обяснете дсйств11ето ii.
на усилване
сигнал от 1
mV
(за
усилватели.
е
CIIJIHO
отпушване
на:
11 запушване на други.
изходното
част от времето работят
тях са нискоомнн
ноложителна стойност
уснJiнане
предизвиква
с един tюрндък. Освен тьва те имат по
оnерационният
на
стъпал<J
·
=И'). защото поради много rолемiШ
коефициент
yciiЛIJ<tTt'д
като аналогов компаратор
двата
усилвателните
и~
U "" Когато u ... <И"". изхощюто шшрежени~
ду
на
nо-бързо nрезареждане на nаразитните капацитети). Бързодейст
вието им обаче е много по-голямо от това на стандартните
На фиг. 2.51 е да;iена схема на комnа
онерашюtlliНЯ
брой
голяма консумация. защото резисторите в
щом едното напрежение стане по-голямо HJtИ
nо-малко от другото, прието за оnорно.
2.51.
по-малкия
ните усилватели средно
между
две наnрежения, конто изработват на изхода сн логическа единица
Фнг.
Поради
коефициентът им на уснлванс е по-малък от този на операцион
l'l'IIIOJH IIIHI
lliJ•I C pтaiiTt'
:\КО
N
•
1
ltp t' IH\ .'IHJIIB ~ II t'.'l
I'Xl'MII
Llil
ll i l t'}LIIII Tl'.'H'BICH)p?
JLIIOflllll
K.'IIOЧOIIl'
OTfJIIIliiП'.'IHO
\il
HiJitpl'Жt' HII< '
II :IT IJ'IIIIIKЪT 11<1 H<IHfH' iКl'lllll' 11 01 ,
IIMi.l UI,TiJl' IIIHO CЪIIjНITIIIIJI<'IIIIl'
кat\Hit II J tttннtн · tttl' ot\;tжt· то в ·t,рху ра()сlт;пн на : а) ttoc.· J tt'л.oвaт c.п ttltн
III O, lt' ll
t\ , 1 KPI ; U)
llil p<! J it 'JI IIII
Н
: LIIO}Ll'll
h.J II0 11?
пацитепt. Освен това логическата нyJJa и ед1tt11ща обикновено tlt'
Кон tl<lllil<ll п111 t'.I!'Mt'Htll <~ka 111<11 IIJIIIIIIIIIt' в1.р \\' t·кopociTil на нp<' IIК..IIII'III.I
са съвместими с тези HCJ
111' Hil HOl'JH'ДII IIiiП'JII III\1
да
се
които
с
проектират
представляват
по-малко
тети)
нНВ(!
58
И
и
с
стъпала
eJJeмeJIТI!ТC. I.:ru :1ащu сс JJaJJCJI'<J
снециализирани
(за
вътрешно
до стойности,
TTJI
11р0ИЗВСЖДСIТ
да
има
ИHH't·paЛIIII
онсраJtионни
по-малко
ограничаване
KOM11<1pCITOp11,
на
конто са съвместими
yci1JIOCITCJIИ
паразитни
капаци
изходните
логически
с TC:JI1
ТТ Jl
на
сле-
11 lliipil.iii'.II HII\1 ЛIIOI(l'll
1 р н()на
)(а OТI'OIIii!HП
pt1C.'II t.1
ll il llj)l'BK,,I ЮttB;IIIl'ГO?
llilj1iiMI'T !JIITI' Hil
I(HIЩil ,
K.'IIO'I.
lla K i iK1111 I 'C:IOHH>I
' lil }(il !i'l.)(l'
НО
1'0.11\I.Mil ! ' hll
lloC ГOHIII.III.IIII са CTOiiiiOCTИП' на (Ja : I<JIJIIЯ ТОК на II<Jl'IIIU<IIIe f/l,a l, KOJICKTOp IIHHT ток на
lfc.,ur
н<tcнщalll'
lc-, 111
11 кол е кторното наnрсж с н11r 1111 lta C IIщaнt•
за l'ДIIII бiiHOЛStpl'H тpaюii CT Oj). [IКЛIO'Il'll fiO CXl' M<I <:общ l ' MIIlCtJ'
lr.
"" . 17
@'
Кое ОТ двете ШIIIJH'Жl' IHI!I (1/1•111 11 и( ' "''
IIJ111 ('}(1111 611\I()JI!IJH'II
транзистор. включС'II 110 о.t•ма с общ t!~;·нтер. С' IIO-ro.llвмo? 3<tщо'
~ ОТ фиг. 2.14 е насi!ТеН)
Уп-ьтване. Заместете насlпения
тран3нстор
с
сд н а
точкil
®.
@
ОГРАНИЧИТЕЛИ
прн.•1о·
11
жсте закошпе на Кнрхоф. Условнето за наснщане с (2.17).
@
3.
Ако и .. =Е, как трнбна да сс lt:Jбcpc cтoi'IIIOCТТa на N11 u схемата
от фиг. 2.1 О, за да бъде транзисторът наснтен?
Коя е мнннмалната стойност на и.,. rrpн която транзисторът в схемата
З.l. ОГРАНИЧИТЕЛИ С ДИОДИ
Как ще сс измt'НfiТ схемl!тr от фнг. 2.10 11 2. 14. ако тp<III . IIICТOpllrt' 11
тнх са от PNP Тltll?
НапраВС'Н' cpaBHCHIH' Мt'Жд} КЛЮЧОIJIПС' cuoiicTIJU на IIOЛL'\11\Te тран·
знстори с PN nреход 11 MOS транзнrторитr.
Намерсте входното нанрежс11ие uG. при КО{'ТО транзнстоrп,т работ1t
на граниrtата между тр1юдн11я н nентодннн реж1tм за к.~ючовстс от
Ограничителят
фнг. 2.15 11 2.16.
Нуждаят ли се
е nравопроnорцио11ално на входното (фиг.
к.,IЮЧШirте
с
тран :нtстuрн
nOJIC!IIt
от
има
един
зависи
ускорннащ
е
или
от
схема,
два
чиято
участъка,
входното,
и
в
характеристика
които
участък,
в
на
изходното
който
предаване
напрежение
изход11ото
, ..
не
напреже11ие
3.1 ).
кондензатор? Защо?
(23
'-../
(24)
.:~S)_
-,
.
~~)
!
.-@)
"__ _
,_2~< ;
r2<"1'
""- ·-,
. :щ
(зi'i
*
з"V
1Уз\
'-....--
/J~)
r3S)
-®
"-,
~~
"Q~)
@;
~'
, С:ъставете таб.11Щата на нп11нност за схrмата nт ф11г . 2 .27. ~н<о лог1 ·
'1\'l"K<JHI нула CЪOTBL'T\'ТHil 11<1 IJIICIЖII lliiHJ!L'ЖeHitll, а ЛOI'I IЧ\' CKiiTЗ l'l tll
HII\La - на НИСКИ H<tripeЖL'HHII . Каква ЛОГ11'1С'СК3 011Cpi1111111 М0Дt:Л11рi1 Т\1
11~чертаiiТС СДИН ДII!J;tl'H :!OГII'Il'l'KH CJIL'Мl'H Г 11 .1<1 OГiJIЩ<IТl'!IIIH Hi:!Hp ·
жеНИЯ, НО-ГОЛНМОТО ОТ КОНТО СС KOIIIIJHJ С ЛОГIIЧ<'СК<J l'JIIIHIIIt<l, il Н<
малкото -· с JIO I'Itчrcкa нула (oтp111ti1П'JIIIil .~OГIIK<J) .
Начертайте един д1юдсн ЛOI'II'iCCKit CJICMl'IIT ИЛ Н
с
Входното 11 11зходното наnреженне, съответств:з!UII на гранниа
та между двата участъка, се наричат съответно прагове (н.ива) н.а ·
Ос'ран.и.цаван.е
на
11
nхода
на
11зхода.
Характеристнката от фнr. З.lа е на един ограничител отгоре,
OТJ!IIIt<JП'JIIIa
таз11 от фнr. 31.6 - на сд11н O.!paн.u'tllтeл отdолу, а таз 11 от фиг .
на един двустранен. огран.шщтел.
3.1 в -
логика .
По какво се различавит ТТЛ слементите от сер11ите: а) 74 11 54: б) 74 11
74S; о) 74S н 74LS; г) 74/ . S 11 74ЛI.S?
.
Наnравсте cpaBtleHiie между IIЗXOДHIITe СТЪНЗJiа на Т Г Jl t.:Лl'Mt:HTIITe :
а) със сложен ннвертор и ( отворен колектор; б) с отворен ко·
.ле ктор 11 с три ~ьrтоян11и.
/li\чt•pTal 'llt' CДIIII ТТЛ ('JICM<'HT
Uизхr г
~
•
И - НЕ С
OTUOJ!L'H
КОЛС'КТОР. 11оСОЧt'Тl'
как тrябва да се вклю•11t къ~t ,_,его '"·' ·~нкаl"" "
"'"· ' 12.1\ \' f ;>О 1 пА.
На нравете срнвнсн11с между П Jl и 1·.(.J/ t'.lCMl'HТitТe.
.
KaKBII C<l ЛОГIIЧеСКIIТС 11\Шil на [1<1ЗЛ11'11111Тl' UIIДOI~(' M()S IIIITCГJ13JIIIII
..
111tвертори (фиг. 2.40)?
Как зависи консумаltияты на paзJIItЧIIIПC вiiАове MOS lllll!t'JJТOPII от
'1\'CTOTЗTil И ОТ заХрi!НВ<IЩОТО llanp<'ЖCHIIe)
'Как BJJIIHt' включеннит · о и:~хода ншар на лoГII'IL'CKIIТl' Httua 11 на
: консумаUIIИТ<J на paЗJIII'IHIIГe UHILOIIL' :IOI'II'It'l"KII \'."ll'Ml'HTII:'
]ащО О MQS IIНT!'I'P<JJJitllll' CX<'MII СС 11:\IIOJ\311 ~11 Н[1ед11МНО TJHIII ,IIICTOJ>II
,. нндуктиран, а не с вграден кана.~')
: \ашо .1огическата
нум1 нри CMOS схt!м1пе е U \ ', а лог11чсската
t'."IIIHitllil е равна на захранвi!щОто напrrжснll<'?
-, :puiНIL'T<' ТТЛ 11 CMOS IIHTC'Гpaлнttтl' JIOГIIЧ!'CKI1 е;Jсм<·нтll.
\\ожете л11 да прсд.~ож1пе CMOS оt•ма с TJJII състоя1нlн на юхода бt•t
iHPl'дaB<JЩ JIOГIIЧl'CKII еж•мснт'
Наi1равстс
сравнение
мичните лог11чески
Може Jlli
един
между
статичнtпе.
кuаJнстатнчнli'rС
н
дИНil·
елементи.
операшюнrн
r>Рн nзто•111ик)
усилвател
да
СС' захранва
от
~днunо.11я·
u
·i !амерL·тс
~осфнuнснта на усилви нс А
на оr1срашюнен уснлuнтсл
с накъсо сuързани изход н ннверсен вход. Какво 11f1HJIOЖCHIIC може
да намt'Р" та :111 схе-ма)
\l<tЧCJJТ<IHI< \,tpi!KП' JHICTIIKiJГ<t H<J HJH~Д<JlJ<IIIC Hil ('ДНН KOMIIЩJ<ITOp С OHcpa<IIIOit('H ycHJILtaтeл (фиг. 2.51 ) . Сравнете я с ~арактсrнст11ката на 11рс
дав<~нt'
на
еднн
интегрален
комнаратор .
•·
ьИЗ>
.
U#;)X
.
u~
u~
6
а
в
Ф11г. 3.1. ХараКТСJНiстнкн H<l нредананr
и --
t1a
ot·paнtt•otп:л отгоре,
UI"Pilllll\lltfr.l
й
II<J
ограннчнr1.'.1
or."IO.I\. "
На ДИ)'~Tpi!IIC II
ОграничитеJJитс
l· : r ~ · ча и:
• За
формиране
напрежение
фронт
н .а
намират
(фиг.
на
нраваъгълни
В
3.2).
правоъгълните
ност и са толкова
nриложенис
този
импулси
по-стръм1111,
о
сJJедннтс
имnулсн
сJ1учай
имат
от
nо-важни
синусоидно
пр~дният
кранна
колкото 110-малка
и
задният
продължител
част от
ампли
тудата на синусоидата сс юползва. llродъJJжителността на фрон
товете
може
коJJкократно
•
•
•
да
бъде
усилване
направена
11
достатъчно
ограннчаnане
на
малка
чрез
не
нмnулснте.
За изравняванс на имnyJJclm~ 110 aмtiJJiпyдa (фиг. 3.3).
За изрязване на амплитуд1111 смущсння (фиг.
3.4)
За отделяне (селекция) на импулсите no nоJJярност (фиг.
:\.:)) .
е
За отдеJJнне
llрнмеr
За
(ccJIC'KitiiЯ)
OTДCJHIIIC
lla
U11ЗИОНСН СИГНаJI (фfiГ.
на ltмпуJtснте по амплитуд<:, на
CIIIIXf1011MilYJICIITC
ОТ
KOMПJJeKTHf1.Я
TeJIC·
3.6).
60
GI
п
1
~- ---u<~
[3~
lt
Фиг .
3.4.
И з р яз ваttt'
на
амплит уд нн
см у щ е ния
Фиг .
3.2. Ф о рмнр а нr на нрав оъгмни им -.
II YЛCit
Чр l'
t
~ J ГpaHH'I<I!I<IHC
На
C IIH yC OИ Д HII
Uюх 1
Uюxl
_L_
.
трентенни
Uюxl
Uюx l
llilJ]_
Фиг .
3.5.
Сслекц11я
на
llмllyJJ c итc
no
nо
лярност
tl
Фиг .
3.3.
Изравняване на
прежение може да бъде положително, отрицателно или нула. На
фиг. 3.76 е начертана характеристиката на предаване на този
ограничител за· случая, когато U 0 " е положително . При и •• = ()
диодът е отпушен и напрсжението върху него е равно на U 0 (вж .
ttмnyлtпe 110 амн
литуда
О.т дадените примери се вижда, че към ограннчителитс могат
да
се поставят следните по-важни
ни
и
резки
прагове
на
изисквания: да
ограничение
н
да
не
имат стабил
изкривяват
или
'слабват недопустимо сигналите, които преминават през тях
липса
на
от
np11
ограничение .
Най-широко
разпространение
имат
диодните
ограничители.
защото са най-прости .
На фиг. 3.7а е показана принциnната схема на диоден огра
ничител отгоре. Източникът на опорно напрсжение U оп
може
да бъде например батерия или токоизправител. Опорното на-
62
. фиг . 2.8) . Следователно и .. J, =и •• +И а а наклонът на полегатня
у частък от характеристиката на предаване е 45°, защото из
мененията на ин зх
са равни на иЗмсненията на и ••
Когато и. . стане ·равно на U 0 11
този момент на татък и., 3 • = U0 " .
противление
на
диода
r otl p
да
Ако диодът в схемата от фиг.
диоден ограничител отдолу.
-
.
диодът се запушва и от
Необходимо е обратното съ
Uu ,
бъде
3.7
много
по-голямо
от
R.
сс обърне , ще се получ11
.
Схемата от фиг. 3.7 се нарича последователна. На фиг. 3 . 8а
е
показана
схема
на
паралелен. диоден.
ограничител
отгоре,
в
63
ди натната система, ще има наклон почти 45°. При и
•• ~
И ""+ И;;
JlltOдът е отпушен и инзх =И"" +И и. Необходимо е също така
Гобр да бъде много по-голямо от Rт.
Паралелен диоден ограничител отдолу ще се получи, ако
се обърне диодът в схемата от фиг. 3.8а.
Паралелните диодни ограничители се използват по-рядко от
nоследоват елните, защото условията, които се поставят към големината
на
товара,
при
тях
са
по-!=троги.
Двустраннитедиодни ограничители представляват комбинация
от два едностранни. На фиг. 3.9а е показана принципната схема
на паралелен двустранен диоден ограничител, а на фиг. 3.96- не
говата
характеристика
и. х
=0 диодът D1
и" " ~ U оп 1 • Когато
е
на
предаване.
отпушен,
а
U"" 2 > U011 1 , nри
D2- запушен и
Ако
диодът
и.х
нарасне до U011 1,
диодът D 1 се
запушва и инзх ~и.,. При увеличаване на и.х до И 011 l диодът
D 2 се отпушва и настъпва ново ограничение, при което инJх ~ Uоп 2 .
Неудобството
Фнг. 3.6. СсJrекцн~ на нм11улснте 11u aMПJIItтyд~..
о
nреженне
от
някои
(стабнлнтронн).
използването
случаи
На
фнг.
се
З.!Оа
Uюх 1
двустранен.
• Uon
неговата характеристика на
R т---+ оо). При и., ~-И и
нс
11
сс
ограничител
различава
от
който напрежението е И
U~зх
"ВХ
в
с
един
0
е
източници
чрез
дадена
ценеров
на
схема
dиod,
опорно
ценерови
а
на
на
на
диоди
паралелен.
фиг.
:3.106 -
предаване при празен ход (товар
диодът е включен в права посока
обикновен
отпуiнен
диод,
върху
(вж. фиг. 2.8). При и.;> -И
се запушва, ток през резистора
Uвх
на
избягва
R
0 диодът
не протича .и и нзх= и •• Ко-
а
R
Фиг. 3.7. hоследователен диоден огра11ичнтел .oтror.~::
а- прttнщtnна схема;
6-
х;Jра~тер,tстнка tH1 11редаване
1
j Uизх
u,
'/50
~-- 1-
1
1
о
3.9.
Фиг.
(J
-
Паралелен днустра11ен диоде11 огра11нчит.сл
!lpHHi(Hr!H8 схема;
6-
\Щ}iJKTt.'pll~: fitk.il IILI llp~·д<JHiiiH.'
б
uизх 1
Uz
Фиг. 3.8. п~ралелен диоден ограНII'Нtтел отrоре
- nринципна схема: 6 - ~'f!.f!"!.К.:.~Р.истика Nй npeдaвalir
а
която диодът . е
3.86
е
включен
начертана
паралелно
~еговата
на
товар(!
характеристика
Rт,
а
на
предаване.
на
фиг.
а
б
П ри и вх <И +И D диодът е запушен и инзх-ивх
~
Rт . А ко
R+R
се избере R << Rт , тогав9 инзх ~ и.х и полегатият участъ~ от ха
011
Фиг.
3.10.
Паралелен двустранен ограllflчител с JН~неров диод
а- принципна схема;
6-
характеристнка на предаване
рактеристиката на предав,рне, който минава през началото на коор-
64
5
Имnулсна техника
65
'
гато и..
нарасне до напрежението на ценерови я пробив И,, вър
ху диода се установява същото напрежение И,, което по-нататък
не зависи от и
.
вх
Нивото на ограничение отгоре се постига чрез
lJ
избор на ценеров диод с подходящо напрежение
,.
тел).
Транзисторът
Т2
получава ···входниЯ сигнал
в
емитера
си (от изхода на емитерния повторитt'л), а базата му е замасена ,
затова
работи
в
схема
с
обща
база.
И двете стъпала
ръщат фазата, така че на положителни измснения на и..
u.,"токът / .1
не об
съот
нетстват положителни изменения на
Също
3.2. ОГРАНИЧИТЕЛИ С ТРАНЗИСТОРИ
Най-простият
оr·раничител
с
транзисторният
е
транзистори
Когато и •• =О, транзисторът е
запушен и ис ~Е. При
нарастване на и •• транзисторът се отпушва, а при ив = Ll вsat се
насища, при което
ur = lJ csat ~о. Насищането става при входно
lJ вxsat= [/ вsat+ 1 вsarR 8 което обикновено е мнобго по-малко
Резисторът R
8 се поставя, за да предотврати дъл окото на-
напрежение
сищане на транзистора, ако амплитудата
Е
и ••
е значително по-висока от
се
подобрява
·ничителя
при
транзисторен
3.11.
фиг .
lJ вsat.
бързодействието
запушване на
Характеристиката
зи
на
на
· през
транзистора
(замасена база на
Т,)
T:J
се разделя
по-малък от
-4 , а токът i2 през транзистора Т
1 , така че да се запази сборът им
Очевидно е. че максималната стойност на i,
2
ще стане
равен на /з.
или i2 е /з, при
която токът през другото рамо став<! нула. На фиг. 3.126 са да
дени характеристиките на предаване i2(и.,) и инзх (и.,) за
тази схема. Стръмността на наклонения им участък зависи от
С тов.а
на
огр&- ·
транзистора.
предаване
ограничител
Известната
симетрията
поравно между транзисторите Т 1 и Т 2· Ако се подаде положи
телен входен сигнал и.,
токът i, през транзистора Т1 ще
стане по-голям от
ключ (вж. напр. фиг. 2.10).
от Е.
поради
при липса на входен сигнал
е
на
то
показана
нелинейност
в
на
гор
ния И край се дължи на постепенното (не
рязко) отпушане на транзистора. Наклонът
о
на
характеристиката
казва,
Фиг .
3.11 .
тика
на
транзистор ния
кл юч
на
тел
от
извършва
е,
че
едновременно с
и
фиr.2.1 О, изnолзван ка
амплитудата)
то ограничител
ността
~'8
обратен,
което
по-
инвертират.
Основното предимство на този ограничи
Характерис·
nредаване
е
че сигналите се
интегралните
на
схеми
ограничаването
усилване
на
(увеличаване
се
на
импулсите почти до стой
захранващото
най-голямо
напрежение .
разnространение
като
О
ограничител е получил диференциалният усилвател.
Uвх
::IOQ!!JVl._ ..
6
Един негов вариант -е показан на фиг. 3.12а. Входният сигнал,
който подлежи на ограничаване, е подаден между базите на
усилвателните транзистори Т 1 и Т2. Базата на Т2 е замасена .
Свързването
към
операционните
ши
маса,
както
усилватели,
тъй като са
е
и
при
входните
възможно
използвани два
без
захранващи
транзистори
Т2
да
се
източника
на
запу
с раз
ли~на полярност . По същата причина и r, работи в активен ре
жим без верига за преднапрежение в базата си.
Транзисторът
Т1
в
тази
схема
има
товар
в
емитера
си,
затоnа работи като стъпало с общ t<Олектор (смнтсрен повтори·
66
1 Фtн·. 3.12. И11тсгралсн л.ttфCJ1CIЩit<!лrtt ycttЛВ<IТC'Jt, со~t. рзан като ог
раничител
а- оринциn на схема ;
6-
характернетнки 11а вредаван е
коефициента на усилване на диференциалния усилвател. Входното
напрежение, при което настъпва ограничението, зависи от тока
1~ и от коефициента на усилване и обикновено е около 50Нивата на ограничение може да се избират чрез под
ходящ избор на Е,, R и /з. Токът / з се определя от Е2. R,, R2 и
100 mV.
Rз.
Ако
се
пренебрегнат
базовите
токове
на
спрямо колекторните и спрямо тnка nрРз делителя
"
транзисторите
R 1- D - .R2.
то-
'
67
гава
l .J :::::::: R,
Е2-И 0 .R ·•
+ R1 R; . Т оз и
от 1с,. 1
на Т 1 и Т 2, така
б
ток о IIKIIOBCIIO се юбира 110-малъl\
че те н11кога не се насищат.
[то
защо ограничителят с днференциален усиJ1ватсл е бързодейсто<Jщ .
Други негови предимства са, че нс ннnертнра CltГHCJЛCJ 11 че го
усилва. По-голямата сложност на схемата прн нtпегр<Jлtю 113·
пълнение
няма
голямо значение.
да. Ако времеконстантата
ността
време
110
е много 110 -гол нма от продължител
RC
на IIOлoжtпeJIIIIIH оходен lfмпулс, изходното напрежение
1.,
на
тозн
ltатслшtят скок
на
импулс
сс
запазва
почти
постоянно .
входното нанрежение се предава
също
<-
Оrри
изцнло
на изхода, обаче участъкът, където u,m
И 0 , се ограничава
от отпушилия се диод. По то111 начин диодът възетановнва поло
женисто
от
началото
на
П1,рВ11Я
пrрнод
пречи
11
постоннвата
съставка на изходното нанреженис да стане нула. Платата на
отриu.атслните импуJ1сн се оказват фиксираин на · ниво, пpибJJitЗit·
телно раrн10 на IIYJia (- Ип).
3.3. ФИКСАТОРИ НА НИВО
Ако трнбuа
В
т.
2.3
видяхме,
че
една
tiОfН'днца
от
имnулси
при
нре
минаването сн през разде.питслна RС-в~рига след извсетен броi1
периоди загубва постоянната си съставка
(вж. фиг . 2.6). Тона
в някои случаи не е желателно . Например импулсите и".
от фш· .
2.6
са еднололярни, а след загубването на постоянната си състао
ка
стават двулолярни.
Възстановяването
от
имnулси
на
nостоянната съставка
може да се
извърши
с
nомощта
на
една
на схеми,
да
сс
фнкснрат
на
llltUO нyJta
нлататсt
на
пoлo
ti\IIТCJIIIIПC нмпyJJCII, достатъчно е да сс обърне диодът.
Ако трнбuа да сс нuстнгнс друго 111trю
трябва да
се включи
стоянно напрежение
последователно
u(}fl.
.
на
е
nоредица
Ио"
диода
на фнкснранс,
източник
на
по-
ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ
наречени
фиксатори на ниво.
На фиг. 3.\За е начертана схема на прост фиксатор на ни
3.136 са дадени времед11аграмите на
во с един диод, а на фиг.
(~
.Ка кво ще бъде uЛII>IIIIreтo на вътрешното съnротrшлешrс на и.,, на об·
рагнотu
u
съrrротнu;rt•ннс
нзхола
нъrху
на
r 06 r
диода
характернетиката
н
на
ва
товарното
11редаване
на
съ11ропшлсннс
огранriчнтсля
от
Фнг . З.Р
1
( 2 \
J · f:pн•p 1 flli
tt ii ) LOJIY
1t '
11
t'Xt'M;t 1:1
11:1
II\ ' IOB : 11 : 1
t.'Jlllll
IIOC.IH')LOB:J
\ : 1p.11\ H'(HICIIII\ : I
Гt'JH'II
OI'J)i1101'Htтt.'JI
JOIO}tl' /1
IIJH')L:II\11111'
11:1
11р11
{/
ll.," -, ()
lla•н•pтзiil " t'
t' Xl'M;JiiJ
Hil l'.lllll
ll.l()o1.1l'.1l' ll
,liiO.lL'H
01 j>iiHII'IIITP:I
(J
•
1111
11
OTДO.II
H!'IUIJ;JTii ~<IJ>iiKIL'plll"TIIhiJ Hil IIJ>L'.liiiiJHL' II)JII 1' 0 11 =0
)1
t:ЪСТ<IВСТС
CXL'M<I 11<1
дBYC.:T)JiJHCII
ДНОДl'Н
(JГ[JiiHIIЧI!TCJI
ОТ. /111<1
IIUC~L'ДO ·
'tliiTCЛiill l'ДHOCTp3HHII ДIIOЛIIII 01 paiiiiЧIITCЛII 11 06RCIICTC JICHCTBIIt'TO 11
( s)
К<rкно ще бъ,tr II.'IIIIIIIII!'To 11<1
rrpoт11B Jrrн11e
llli'IIПCJIH от фнr·
6
Фиг. 3.13. Фиксатор на ниво с д1юд
а - r1рннцнпна схема: 6 - времеднагримн tra на11реж~ннятн
".
1• )
работа. Входното напрежение е с нулева постоянна съставка. Ко
гато то е по-малко от - И 11 , диодът е отпушен и U , = - U
113
0
(близко до нула). Положителният скок на входното напрежение
се nредава изщ1ло на изхода нрсз коttдснзаtора и занушва дllb ·
на
* 11)
u1,pxy
и 11 ,
1\
OГp<iiiiiiiiiTL'JI.
11
113 .\ода
11 на Ul..ТJ!CIIIIIOTO съ ·
нрсдаване на or·pi!·
н<r
в
Лil
тpaHIIICTOJIIIIIII
("t'
IJhJIIOЧII
к.1юч
yo;uplli!ЗЩ
от ф11r.
2.10,
KOHД!'HJЗTU[J
11зпо.пзuа11
llараЛ!'ЛНО
R11 ?
рнбва
акф 1\Г
т.
ОТ
IOHapa
характсрriстнката
З . I!Р
· 1LL'.lt'cъoбpa.!IHJ :111 t'
КаТО
напреженията на .входа и изхода му, които поясняват неговата
68
н<t
да
2 . 10 , JH
Ct:
IIJI111Il'1111
t"XL'M<Ila
да 11 ~ 1 u еднакш1
110
на
тpaH .!IICTOJ!HIHI
0Гр311ИЧIIТСЛ
cтuiiнucт, но paзлiiЧIIII
110
знак
111\B<t на ограrнrчананt•?
· H.IMt'llll .111 ct' токът rlpl':l гpallllll'Topa Г 1 11 см·мата от ф111.
мяна на входtrшr crtпraл 11 11 1 ? Защо'
3.12
ЩJII прu ·
69
константи, степен на насищане на транзисторите и др.).
От праговете н.а задействане зависи шумоустойчивостта на
ТРИГЕРИ
4.
тригера (вж. т.2.5.2.).
Консумираната мощност Р се дефинира като средноаритметична на мощностите Ро и Р,, консумирани в двете състояния
на тригера (вж. формула 2.26). Мощността по време на превключ
ване обикновено се nренебрегва (изключение правят CMOS три
герите, които не консумират енергия в статично състояние).
4.1.
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ. КЛАСИФИКАЦИЯ
Тригерът
е
електронно
устройство
с
две
устойчиви
състояния.
Обикновено едното от състоянията се кодира с О, а другото
с
1.
Тригерите могат да
имат един
или
или два инверсни един на друг изходи
тоянията
на
изходите
се
извършва
nов_сче
входове
-
и един
11 Q. Смината на със
скокообразно нод въздей-
Q
·~ ствиетона входните сигнали, чиито амплитуда, продължителност,
.честота, полярност и форма трябва да отговарят на оnределени
условия.
'•
На дадена комбинация
на входните сигнали съот
нетстват точно определени състояния на нзходите (т. е. точно
определено състояние
на тригера).
Освен входовете, на които се nодават входните сигнали
ради това
11е
се
наричат
информационни
(по
входове), 'тригерите
могат да имат и управляващи входове, нn които се подават сигна
ли, разрешаващи или забраняващи евентуалната смяна на със
тоянието (превключването, преобръщането) на тригера под въздейст
вието на входните сигнали. Това сс npauн обикновено, за да се
синхронизира работата на различните тригери, които се съдържзт
в едно електронно устройство. Наистина, ако моментите на nре
включването
превключат
им
в
не
се
различно
управляват,
време,
различните
защото
тригери
сигналите,
преди
ще
да
син.хрон.н.и
тригери,
а
тригерите
без
уnравляващи
вхо
дове- асин.хрон.н.и тригери. Сигналите на уnравляващите входове
могат да бъдат nостоянни, но най-често това са импулси, които
се
наричат
тактови
импулси.
Осн.овн.и параметри н.а тригерите са тяхното бързодействие,
прагове (нива)
на задействане (превключване), консумирана
мощност и товароспособност.
Бързодействието F на един тригер се определя от максималния
брой превключвания, които той може да ювърши за една секун
да и се измерва в хер ци (Hz). То се ограничава от инертността
на
транзисторите,
ното решение
ж~IТt!ЛtНlтu
70
от
паразитните
(коефициент
oбpUTIIIt
Op'!>ЗKIJ,
на
капацитети
усилване
ГOJICMIIIILI
във
111!
и
зависи
веригата
napLIЗIITIIIITI:?
от
на
от максимално допустимия товарен капацитет към маса, пр.и които
останалите nараметри на тригера не излизат извън доnустимите
.
Тригерите намират приложение в следните ло-важни случаи.
• За запомняне на двоична информация (О или 1), която се
«записва» в тях през информационните им входове.
В
• За броене на импулси и за делсне на броя им на две.
граници.
този случай се използват тригери, които сменят състоянието си
при nостъпване на всеки входен импулс; тогава на два входни
11\tпvлса ще съответства един изходен.
е За nолучаване на правоъгълни имnулси от аналогови сиг-
нали или от импулси с полегати фронтове.
Първите тригери бяха изградени с електронни лампи. Днес
по-голямата част на тригерите се изгражда с интегрални елементи
и сравнително по-рядко- с дискретни транзистор~, тиристори,
тунелни диоди, релета и др.
се
дос
тигнат до тях, nреминават през разли•1еt-1 брой логически еле
менти и следователно лристигат с различно закъснение (вж.
т. 2.5.2).
Ето защо тригерите с управляващи входове се нарнчат обик
новено
Товароспособността на тригера ло постоянен_ток се опреде
ля от максимално допустимия ток nрез изхода при логическа
единица или нула (или от минимално допустимото товарно
съпротивление към маса или към Е), а тази по про_менлив то~
ехем
поло
fi/)CMt'-
4.2. АСИНХРОННИ ТРИГЕРИ
4.2.1. АСИНХРОННИ RS-ТРИГЕРИ
На фиг. 4.1 е дадена схема на тригер, изграден от два дву
входови логически елемента ИЛИ-НЕ. Той има два входа (R и S)
два изхода (Q и Q). Логвческите е;tсменти могат да бъдат ДТ Л,
11
. ТТ Jl, ЕСЛ, MOS, CMOS или от друr· тип, стига техните входове
и изходи да бъдат съвместими (т. е. да
работят правилно, когато са свързани
непосредствено).
Когато сигналът (наnрежението) на
входа S е логическа единица (S = 1), а
на· входа R- логическа ну~а (R =О).
наnрежението
•!ССК3
нула
на
изхода
Q е логи-
CJ1 СДОR r\TI:'J111 О
Фвr. 4.1. Ас1111Хронен RSтrнtrep, изграден от лorttчe·
~KII
'-'J\(>MCIIT\1
НJ1И
IIF.
напрежението на изхода Q е логическа единица (Q = 1). Смята сс ,
че когато Q = 1, тригерът е установен в nоложение единиц а
Когато един лu1·ичсскн
елемент с
13
състuнннс сдиiНIЩI
HJIII
нула, неговата характернетнка на nредаване е хоризонтална и кое
а когато Q = U- в положение нула. Разбира се, nоради симетрия -'
фициентът на усилване по нанрежение е нула. За да спре лави -
та на схемата тези твърдения са условни и зависят от това, кой
~ нообразният процес, достатъчно е n rюизведеннето от коефициенти -.
ОТ ВХОДОВеТе е избран За ВХОД 5~
Когато 5=0 и
R= 1.
Q=O, а
те на yeJt.HI<!He на двата логически <'.ЧС'мсвта да стане но-малко от
Q=
1, т . е. триrерът е в състоянис
нула.
nоДаването на логическа единица на входа
(nри
S
R = U)
ус
тановява тригера в състояние единица, а nодаването на логическа
Оттук
на
входа
идват
R
(nри
го
5=0)
наименованията
връща
на
двата
свойство
на
RS-трнгера
с
да
от фиг.
4.1
е лесно да
ходимо коефициентът
на усилване във веригата на обратната
връзка да бъде по-голям от единица, т.е. характеристнките
на
дите и резисторите имат случаен характер, f~S-триrерът в ра:з
глсждання СJJучай може с еднаква вероятност да се установи в със
тояние единица или нула . Устройствата, и които тази неопре
заnазва
(заnомня) ·
Под снемане на входната информация о случая сс разбира
nодаването · на логически нули и на двата входа (5 =О, R = 0).
се забележи,
че
ако
nреди
Понеже флуктуациите на токовсте nрез транзисторите, дио
деленост на С7JСтоянистu на тригерите не е желателна. се
снабдяват със специални схеАtи или команди за нулиране (устано
вяване в nървоначално състояние,
Когато и
ние единица или нула, той ще го заnази и след това.
на
входовете и
изходите на двата логически е.пе
ния
и
•• =
участък
и нзх=
U*
усилване по
от
своята
характеристика
на
nредаване
при
(вж. фиг. 2.25) . В този участък коефициентът на
наnрежение
е
по-голям
от
единица
и
логическият
елемент всъщност е усилвател. Това състяние на тригера обаче
-е неустойчиво. Под влияние на неизбежните случайни флуктуации
на токовете едното от · напреженията,
сем малко nо-високо от другото ( и
наnример
и Q,
става
съв
). Тоз11 малък нарастък се усил -
Q
reset).
тригера
се нодадат логически
10
ил11
01.
Ако тя е ОО. !iОВото състояние на тригера е непредсказу~мо . Поло
nрежение
мента са еднакви. Това означава, че всеi<И от тях работи в стръм
входа на
· се допуска, само ако следващата 13ходна комбинация е
Жt'нисто
ще стане, ако при включване на захранващото
на двата входа има логически нули? В този случай
ще се установи сnонтанно в състояние единица или
докажем, че това е така, нека предnоложим, че ло
на двата
единици (5 = 1, R = 1). в дват;;J изхода се установяват едновре
менно Jюгически нули ( Q =О. (,/=О). Тона състtJннне на тр111'Сра
снемането на входната информация RS - тригерът е бил в състоя
гическите нива
по веригата
информационни
формация.
А какво
напрежение
RS-тригерът
нула. За да
(нли спадане)
nредаване на логическите еJJемснти да бъдат достатъчно стръмни .
състояние
информацията в изходите сн и след с11емане на вход11ата ин
Наистина,
ново nо-малко нарастване
нула.
о
входа 5 (от английската дума set- устновявам, включвам)
и R (от английската дума reset- установявам в обратно със
тояние, изключвам), както и наименованието RS-трнгер.
Основно
ответства
на обратната връзка и нарастването (сnадането) бързо ще за
тихне. Обратно, за да се развне лавинообразен процес, е необ
Вижда се, че
единица
единица . Тогава на всяко нарастване (нли спадане) на и Q ще съ
е
същото,
при
както
две
нул11
при
на
включване
входовете.
на
Ето
захранващото
защо
на
обикноuсн'о
входната комбинация 11 е забранена за RS-тригерите.
Условното _означенне ни ~~~-тригернте с дадено на фиг. 4.2 .
Буквите Q и Q могат и да не се nоставят. Буквата Т означава
тригер (от английската дума tгigger- спусък).
_
За работата на един тригер може да се съди нагледно по не
говата таблица на състоянията. Тя прилича на таблицата на
истинност nри логическите елементи (вж. т. 2.5.1). но се разли•1ава
от нея по това, че съдържа фактора време. Това е, защото три
герът е заnомнящ елемент и
от
комбинацията
на
неговото състояние завис11 нс само
входните сигнали,
но
и
от
състоянието
в момента nреди подавансто на тази комбинация.
Таблицата на състоянията на [~5-трнгера от фнr .
му
4.2 нзглеж.J.а
така:
..
ва и инвертира от десния логически елемент и се nоявява в и з
хода
му като nо-голямо сnадане
·усилва
и
инвертира
на
от левия логически
иq
Спадането на
елемент
и
Q
и се появява
сс
на
1-!ЗХОД<I му K<ITO 110 - ГОJIЯМО IIHJHH'TII<IIl~ На U IJ 11 Т.Н . flp<ЩPL" J,T
е JI<IBI111UOUJ><:.13eH Н :1<111ЪрН111а, KOI ' <:JTO На НЗХ<)}tа () Cl' ycTaiiOIIfl
единица, а на изхода
Q-
нула.
-
<)
--- -- --
IJ
()
() "
1
о
1
о
1
1
.\
1
72
N
.\
1
о
!J>III
· 1 . ~?
YI'JIIIIIIIII
lllllil'l( '
IIIH' на асннхрuн~н I~S-тpнr~p
73
.
С индекс n е означено състоянието на изхода Q след подава
нето на последната комбинация от входни сигнали. С индекс
n- 1 е означено състоянието на изхода Q в момента преди пода· ването на последната комбинация от входни сигнали. Каквото и да
е
било
състоянието
на
RS-тригера
на
нито
(нула
един
или
от
единица),
входо!'lете
му
ако
не
са
подадени пуска щи сигнали (R =О 11
S =0), то се запазва. Ако обаче и на
двата
входа
се
подадат
единици,
от
логически
елементи И-НЕ
гер,
гически
елемента
тригерът
запазва
Q=O. Когато
захранващото
И- НЕ.
S= 1
и
R =0,
изграден
Когато
от
два
S _-:-О
и
напреж~1ие ,;3астава
а
S=R=O, Q=Q=I,
защото
новото
треrпява,
състояние
на
тригера
е
nоради
което
връзката
с~. осъществява
RS
4.1,
но при отрицателна логика .
о
1
о
зависят
чески елементи.
от
параметрите
на
1
о
Асtшхронните RS-тригери
R
Q"
1
1
Q'·- 1
1
о
о
о
х
F
ги
логll
е ограни<fсно от
(4.1)
намират както самостонтелно прtt
ложение, така и като основни съставни части на повечето останали
видове.
t
'-
~~~
ol~..L..-----,,. -t
6
'Фиг.
tl<t
cpl'..:ttютo закъснение lз на двата логически елемента :
1
.
f <и, ·
. -
импу пси
о
'I<' IIH
4.5.
ОТ
EлtiMIIIHtpatiC
M~Xё:tliiiЧIHПO
на
nаразитните
Tpt'IIТt'lll'
lla
нмпулсн,
KOIITCIKTifП'
11а
nолу ·
('Jit'lo\Tp1•
маПIIПН\1 рст:та, с 11омощт<t на NS - тptiГL' P
it <J
-
изграждащите
Например бързодействието
,.
1.
на
Основните nараметри на RS-тригер~пе (включително на RS
тригерите)
nъп1 ,
това той се нарича
s-
~~~-тригер
няколко
t.
а ~ lipHHitH II II3 CXt'ltiJ , ()
на ас11Нхрон е н
ПараJиrн и
ut
S =R = 1,
сигналите). На фиг. 4.4 е дадено условното означение
RS -тригерите. Таблицата за състояшtнта нм е слсдtuна:
~с
11рекъсва
s
-тригер (щрихът над буквите означава логическа инверсии
Фиг. 4.4. Условно означ('ilщ·
и
u-
нула
на
o-fJГa
електромагнит
т
непредсказуемо.
I Iоради
на
UR~
ut
R
Вижда се, че този тригер има същите свойства като тригера от
фнг .
елиминиране на паразитни ·1 е
контактите
преди да се установи окончател11о . RS -тригерът обаче реагира само на nървия
от имnулсите и « rtрегражда 11ътя» на останалите . Така на едн о 11рсвключване
тази вход!!а к_gмби
нация не трябва да бъде nоследвана от комбинацията
на
и ·
=
включване
пррнзволно в състояние
трептене
ло-
R = 1, _ Q-= 1
nри
механичното
нttте релета nри тяхното превключване. а на фиг . 4.56 са начертани времедиагра ·
мите на напреженията, които rюясняват нейната работа . Когато електромагшп
ният контакт К се nревключи от положение 1 в tlоложение 2, той се ра з
нео
даувходови
Q=O и Q= 1. Когато S =R
предишното си състояние,
или единица. Когато
от
пределено (неопределеното състояние
се бележи с Х).
На фиг. 4.3 е дадена схема на три
Ф11г. 4.3. Аси.нхронсн RS-трн·
изграде11
.
получени
смя
та се, че състоянието на тригера е
гер.
Като nример на фиг. 4 . 5а е дадена схема за
U.lltЩлcи ,
ilpi.'MI.'ЛHdl pt~MII 11 ; 1 11:11/IH.' ..... t' lt!H!Т, J
l'. ll' hT\HI\1<'\:IItii'IIIIIH КОНТаКТ c·I,OТltl'TCТI\:1 l'.tiiiH'ДitHCTUC\1 \IMIIYЛ C 11<1 ltJXOдa
Q 11 <1
тригера . Такова съответствие е важно наnрнмер в телефонната техннка, къдет о
всяка цифра се коднра със съответен брой им11улси.
R
Резисторнтс
трябва
никога
да
сс
се
гюстав1п ,
оставят
защото
входовсте
свободни.
Когато
на
логнческнте слеменп1
елсменппс
са
И.
на
не
сво·
liOДHIITe BXOДOIJC трябuа да Се ПОдаде ЛОГIIЧ!'СКЗ t'ДIIHIЩa, а КОГаТО CдCMCIIТIITC
C<J
ИЛ И - логическа
сс
нула .
Вместо това
и
в двата
случая
входонсте
свър з ват накъсо един с друг .
могат да
Когато контактът с масата с nрекъснат , през съотвt+rния резнстор
R
nporttчa
входният ток на тригера 11 създ<Juа nад на наltрежсннсто, който намалява нивото
ll<l логическата сдltнtща . Порад11 тоuа съпротtii!Jiеннето R се нзбира от условието
този
11ад да
, жа ща
лог
не е
недоnустимо голям .
За nодобни цели се nроювсжда ТТ Л
интегралната схема 74279, съдър ·
4 ас 11 нхронни HS -тригера с общо захранване, както 11 нейният CMOS ана
74(279.
4.2.2. АСИНХРОННИ JК-ТРИГЕРИ
Не до ст ат ъ кът на RS-тригерите - забрансната комбина
ция на входовете им, е иэбягн.ат при
J К-тригерите, които nри
1 11 К r.менят ло
nuJuoaнe н.и ти:т ким.бцнацшt на охоrJппсте
гическото си състояние. При останалите комбинации от входн11
сигнали JК-тригерите дейс-rват като I~S-тригери.
74
75
·-
Следователно
таблнцата
на
състоянttнта
1н1
аСJ1Нхроннtп~
JК-тригери е следната:
Н<~ фиг. 4.6а с д<щена нрнмерна схс
J
к
о
о
о
1
о
1
1
1
лtа нд асинхронен
Q''
Q''
1
1
р _
Q"
1 !\-тригер,
изграден ' с;
Jtогически елементн И-НЕ. 12лсмсttТitт{>
1
JIE1 н JlЬ. JlЬ 11 ЛЬ, ЛЕ> и ЛГ:~. ЛЕ" 11
JJE,; обрюуuат aCHIIXP<?HHII I<S-трtн·срн. Ко
ГСJТО 1=1\'=0, 11<1 11ЗХОДIПL' на JIE ., 11 '.
Jll::,~
Н
1--"
IIMa JIUПIЧL'CKII l'дJ1НIЩИ (51 - 1,
1), HUIJC!ДH KO~TU JIUПIЧL'CKИTC СЪС-
Н. 1 __U, нри
Q=O, Q= 1.
11
Пр11
това
която
RS -тригерът
положсн11е
на
ЛЕs- ЛЕ1;
трнгсра,
ако
се
на
превключва:
входовсте
сс
11одадс к_омбин<Jцинта J = 1 и К =О, той отново ще се превключи:
() = 1, Q= О (това следва непосредствено от симетрията на
схемата).
Ако сrга на входовете сс подаде комбина~tията J = /( = 1
Jt<J входовсте на 11зходния I<S-тpиt·cp сс получава комб1111ащtнта
5, = 1 и R1 =О, пор<щн което той се превключва и отново Q =О.
а () = 1. БJtaгoдapetllfC на обратната uръзк<~ 084 състоян1~НТ<1
N= 1 11 N1 =0 сс J<-'llaJuaг 11 CJI~Jl K<ll'o Q сганс сд111111ца. uJJ<I t·oдapcннe на обратн<на ВIП,Jка
Q
11 след като
станс нv.na, а
013. 1 състояftието 5 1 = 1 се .запаз~а
S
t•;tttHI!Ilil .'
Ако състоянието 11~ тр111тра_ tiрсди 110дава11~ на комбинацията
J = К = 1· е било нула \ Q = U, Q·= 1), при nодаване на таз!:f. ком
бинация той ще 11ремине в състояние единица (Q= 1, Q=O).
Това следва непосредствено от симетричността на схемата. Роля
та 11а обратните връзки
ролята на
08 1 н 08 2 в този случай е аналогична на
08 4 и 08:1 11рн обратното превключване. Ако обрат
ните връзки ги нямаше, .11\-триt·ерът щеше да сс превключва не
прекъснато, докато сигналите на входовете му продължават да
бъдат логически единици. Честотата на 11ревключването щеше
т
да зависи от вътрешните закъснения на логическите елемент11 .
.За да се избегне многократното превключване, теоретично биха
. мot·:ttt .1il C'l' подадат достатъчно кратки входни им11улси, но 11рак-
тически това е извънредно трудно. В схемата от фиг. 4.6а входнитt:
имнулси могат да бъдат 11роизволно дълги, без да има опасност
к
от
б
повторно
прсвключоане.
Условното означениеJiа асинхронните JК-тригери е дадено на
фиг. 4.66. Буквите Q и Q могат и да не се поставят.
На фиг. 4.7а е показана примерна схема на асинхронен. JKтригер, изграден с логически елементи ИЛИ-НЕ . Неговата таб
лица
на
4.6.
Acllнxpoii('LI JK-тpиrer
а - IIJHIM~f>lla CX{'MCJ, CJ
логическите състояния на изходите на
J=
на
()
JJF.1
н
Jl[4
S1
и
R1
продължават да бъдат единнц11.
IIЗХОДIПС на
76
()
к
1
1
о
о
Q"
Q"
·1
1
о
Q" - 1
R=l.
Коt· ато на входовсте сс нодадс комбин~щнята
на
·1
са съответно
Когато на входовете се rюдаде комбинацнята
1 и К =0, състоянието на тригера се запазва същото . защото
един от входовете на всеки от елсмснтнте л:::.2 и ЛЕ;~ има
нула
и
следната:
1
) 1..' J1UHIIU OJIIitЧ~II\IL'
тояния на изходите Q и Q остават непроменени. Нека за определеност
да смятаме, че тези състояния са ()
1 и Q= U. Тога в<~
5=0
е
J
3
Ф11г.
състоянията
JlE2
и
JlE ·1
сс устаноuяuСJ
Условното означен1-1е на _ асинхронните 'Jк -тригери е дад·~но
4. 76. Буквите Q и Q .~огат и да не се поставят.
на фиr.
1=0
11
комбинациятз
!\= 1.
S 1=
1
77
т
т
т
о
а
а
т
т
а
о
к
5
б
а
к
б
о
;
uт
а
J
8
Фиг._j.7. Ас1шхро-.
нен JК-трнгер
а- примерна
.6
Фиг. 4.8. Асинхронен Т-трнгер
схtма:
..
условно U:;tнач('нне
а_ npltMeptta СХ('МЗ;
6 -
)'CЛOBtiO ОЗIIЗЧ('ННt.'; R -
Врt'Мt'дНЗ
ГрёНdН НЗ HXOДtiOTO И IIJXUДIHHO 113ЩН'Ж{'ННе
а
на повторение на импулсите и на електронни броячи. Наричат се
още тригери с броячен вход.
ф
4 96 _
Н
фиг. 4.9а е показана примерна схема, на
а
·
-·условното
означение на Т- -тригер, а на
4.2.3. АСИНХРОННИ Т-ТРИГЕРИ
Тези трнгерн имат само едни информацнонен вход Т (от ан
глийската дума toggle - nреобръщам) н сменят логическото сн със
иг.
.
ф иг. 4 ·9в - времедиаграед
мите на напреженията. Неговата таблица на състоянията е сл
:
ната:
т<fянне nрн всяко nодаване на нов входен имnулс.
т
·Таблицата на състоянията на Т-тригерите е следната:
Нека си припомним, че JК-тригерите
с~енят
т
Q"
о
Q'
1
4.8в
.и
са
състояние
цмя J = К =
означение
показани
1,
о
а го запазват при J = К =О.
т
J К-тригер
се свържат накъсо, той се
превръща в Т-тригер. На фиг. 4.8а е покана
свързване,
асинхронните
примерни
а
на
фиг.
Т-тригери.
времедиаграми
на
UT
"
т
а
Q
т
UR
4.86 -
На
о
фиг .
входното
входни импулса съответства един изходен импулс. Поради това
б
а
изходното напрежение в асинхронния Т-тригер. На всеки дв·а
Т-тригерите се изnолзват за изграждане на делители на честотата
78
Q"-1
Q" - 1 "
1
при ·
СЛедователно, ако двата входа на един
зано това
условното
си
вс.'яко подаване на нова входна комбина,_
Qn-1
1
логическото
Q"
Фиг.
4.9. Асинхронен Т-тр1н· rр
а - nр~tмерна схема. 6 -
условно oэнa'tl'tнte; в ·~ яремеднаrрамн на
ВХОДНОТО И ИЗХОДОТО HЗJJpCЖCH~t.~··
79
У-тригерите се задействат от отрицателни
задния фронт на положителните импулсн).
(от
импулси
ера на Т 1 намалява и той се отпушва още повече. С други
уми, всяко увеличаване на тока през Т1 Довежда до ново негово
величение, по-голямо от първото . За ускоряване на лавинообраз-" '
4.2.4. ТРИГЕРИ НА ШМИТ
ня процес може да се постави кондензаторът С, показан с пунктир.
Тригер на Шмит с транзистори
обратни връзки- отрицателна (резисторът
Както се вижда , в тригера с емитерн а връзка действат две
На· фиг. 4.1 Оа е дадена схемата на тpuL·ep с ~матерна връзка
която често се нарича тригер на Шмит , тъй като конфигура :
· цията И е <~налоrична на та з и н а
_. ламповия тригер, изобретен от ·
Шмит през 1939 г. Когато вход
ното
напрежение · е
Jitcrop'l... т
е
1'1
нула,
Jallyшeн,
тpaн
нотен
циалът на колектора му е висок.
и през делителя R -R 8
поддър -
жа
Т2 наснтен.
чрез
подходящ
Това
избор
се постига
на
елемен
тите на схемата . При повишаване
на и..
Т1
а
се стига до момент, когато .r
се
отпушва,
потенциалът
в
RE
е в емитера на
Т1) и положителна (от базата н а Т1 през Т 2 до емитера на Т1).
За правилната му работа е необходимо положителната обратна
връзка да е по-силна . За целта Т 1 трябва да работи с по
малък ток и се избира
Rc1 > Rcz ·
(4 .2)
Стойността на и •• в момента ~а настъпване на лавинообраз
IIIIЯ llpO!tN' щr O~IIRttliM с 1'1 . Тя може дR бъде намерена при
близително по следния начи.н. Приемете, че тригерът се обръща
веднага след като Т 1 се отпуши, макар че, както видяхме, това
става малко по-късно. Освен това ще смятаме, че в този момент
през R Е протича само токът на все още наситения транзистор
Т2, тъй като токът по веригата R c , -R-R в е много по-малък
от него и може да се пренебрегне . Тъй като наситеният тран
зистор може да се замести приблизително с една точка, токът
през
RE
е приблизително равен на
Е
Rc 2 +RE ,
а
потенциалът
в
емитера на r, е Е Rc2RE+RE . Транзисторът r l се отпушва, щом
Uюх
и..
превиши този потенциал . Следователно
(4 .3)
След лавинообразния процес Т1 се насища, а Т2 се запушва~
като и нз х става практически равно на Е . По-нататъшното увелif'
~
1
о
б
чаване на и.~
в
Фиг . 4.10. Трнгер на Шмнт с траiiЗнсторн ·• ·
а
11 PifiiUH/IIIa t'JCe мt.~ : 6 -
омна от
х аракт е р11 с тнк а н а 11реда о а 11 r , о -- прнм ер 11 н
времедиаграмн на ttапр е ж е tвtнт.а
колектора му започва да намалява и малко след това Т 2 излиза
~~т насищане. От момента, в който и двата транзистора започ- ··
да работят в активен режим, се развива лавинообразен про
fес, които протича по следниЯ начин . Увеличаването на тока през
1
довежда до намаляване на тока
през
Т2
който протича
през емитерния резистор Rf.' . Чрез· подходящ изб~р на резисторите
се постига увеличаването на тока през Т 1 да бъде по-малко от
намаляването на тока през Т~. поради което потенциалът на емиво
само довежда до по-дълбоко насищане на Т1 и не
влияе върху инзх . През R Е протича практически само токът на
насищане на Т 1, тъй като веригата
в е много по- високо
RЕ
R- R
и токът през нея може да се пренебрегне. Патенциа-
лът на емитера на
r,
е приблизително равен на
е по-нисък от е,, защото
Rc 1 > Rc2
"
Е Rc, RE
+RЁ т он
(от условието за преобла-·
даване на положителната обратна връзка над отрицателната) .
При намаляване на и.. се стига до момент, когато
излиза
r,
от режим на насищане, токът през него започва да намалява, по- /
тенциалът на колектора му нараства и през делителя R- R в до
вежда до отпушване на Т 2 . Тогава настъпва нов лавинообразен
6 . Имnулсна техник~
81
nроцес, който довежда до заnушване на Т1 и до насищане на Т ~.
Стойността на и..
в този момент означаваме с 1::2. Тя може
nриблизително да се намери по следния начин. Потенциалът на
колектора на Т 1 е
знаем, трябва да се изпъ.nнява условието
пушен) . Токът през
.
-
E-F.i
( 4.4)
емитера
R 11
и базата на
fl
+R - - - .
R8
с1
Колекторният
на
2.17 (когато Т 1 е за
сс разклоннва през
R
11
Т2, чийто nотенциал е е1, nоради което
tm- R
а
Rс 1
ток
(4.9)
на
Т 2,
както
споменахме
nо-горе,
е
му
Е
(4.5)
където
i1
е токът nрез
През делителя
довие за наситен транзистор Т 2:
Т 1 nр и и •• = ~>2.
R-R 8
дователно
nотенциалът
транзистор
r2
nротича
на
базата
ток,
на
равен
"с ,
-----""---.
на
току-що
R+Rв
с<>
(4.6)
(4.4), (4,5)
и
(4.6),
и на ez. Ето
като се изключат неизвестните ис 1
и
и се вземе nредвид, че ит :::::=. ие 1 :::::=. е2, намираме
Rc1
RE
1+--·
R+Rв
(4.7)
Rв
се осигури чрез
да
R
Е • колкото беше noRc, +RE
ва състояние на тригер'Э (логическата нула U 0 ) е nриблизител
но равно на в1. Сравнително високата стойност на логическата ну
от
от нара
има
значително
nо-ниско
изходно
съnротивление.
ното наnрежение и ••. Величините е 1 и t:: 2 се наричат прагове на
задействане. Характеристнката nритежава хистерезис, чиято ши
На
Т1 е nо-малък (той работи в активен режим). Ето защо в2<е1.
По-нататъшно:rо намаляване на и •• не влияе върху инзх, защо
то Т 1 nродъ.nжава да бъде заnушен. Изходното наnрежение в то
един
RE,
рочина е H=t::1-1:2.
R+Rв
·тенциалът на емитерите nри наситен Т1, защото сега токът през
е
( 4.1 0)
На фиг. 4.106 е nоказана характеристиката на nредаване на
тригера. Тъй като тя има два клона, със стрелки е означено
кой клон е валиден nри нарастване и кой- nри сnадане на вход
Rв
Това наnрежение е nо-малко от · Е
изхода
~ 1.
В nротивен случай nраговете на задействане на тригера мо
гат да се променят и дори той да изгуби работоспособността си.
фиг.
rtреженията
на
)
метрите и режима на транзистора Т 1 и обикновено е някол
ко килоома. Ето защо източникът на входния сигнал и.. тряб
ва
Е
ла
""R;;-
+R -
Входното съnротивленнс на тригера зависи от
Но този nотенциал е nриблизително равен на ие 1
В2 :::::=.
Rг
Rc2
Rc1
Вижда се, че насищането на Т 2 може да
подходящ избор на Т 2 11 на резисторите.
е
Rв
защо от
/)·2 (
Сле-
отпушилия
R+R 8
i1
Nc2 +RE · Като се замести в (2.17), нолучава се следното ус-
недостатъците
на
тригера
с
емитерна
връзка. За да не бъде тя много голяма, се избира
4.10в
са
дадени
nримерни
времедиаграми
на
на
в тригера.
Триr·ерът на
Шмит
може да се изnолзва за
формиране на
нраваъгълни имnулси от напрежения с nранволна форма, как
то и за формиране на имnулси със стръмни фронтове от им
пулси с nолегати фронтове. Ако към
жени
ната
амnлитудни
на
смущения,
хистерезиса,
те се
конто
входния сигнал са насло
не
са
nо-големи
от
широчи
отстраняват.
Друго nриложение на тригера на
Шмит е като амnлитуден
селектор (вж. т.У.:2).
Тригер на Шмит с логичеки елементи. На фиг. 4.11 а е по
казана схема на тригер на Шмит с логически nовторител.
Като повтарнтел може да се изnолзва наnример един от шестте
буфери-повторfпели на CMOS интегралната схема 4050; единлоги
(4.8)
Освен това стойността на
RC'l
се избира от условието за не
обходимата товаросnособност на тригера, а останалите ре
зистори трябва да осигурят насищането на Т 2 . За целта, както
82
чески елемент И с накъсо свързани входове (или на част от тях, като
останалите се свързват към
ниво логическа единица); един ло
гически елемент ИЛ И с накъсо свързани входове (или на част от тях,
като
останалите
се
свържат
към
ниво
логическа
нула);
два
83
последователно свързани инвертора (или
ИЛИ-НЕ, свързани к<:~то ннвсрторн).
Ще
ЛЕ, е
разгледаме
MOS
работата
на
слементи
тригеrа.
когато
И-НЕ
~IJIII
повторителят
Коефициентът на усилване Аи се определя от наклона на ха
рактеристИката на предаване на повторителя в точката на пре
включване.
или ~МО~ (т.е. практически безкр<:~йно голямо вход -
За да опр~делим стойностип• 11~ f 1 н ~·2. ще се възползунаме от еквивалснтна тригера (ф;н·. 4. lltt) . на hСНПО и •• 11 ин з х са uз11ачснtt като Гl'·
11ата схема
uиз~ll
11<:ратuри на 11a11pcжcttttc. Тазн сквtшалс~tтва схема с вamtдtta и за двата лавt1 ·
u1 ,
.1
110образни nроцеса, но в 11ачалото tta първttя от тях (11ри и .. , =~· ~ ) ll 11 Jx =И',
г
"
u началото на втория
чая 1/А =
Понеже
рсжttм,
(при и., =t·l) и"" ' =И ; nри това и в двата слу
1
U* .
време
no
11а
еквналСitТttата
лави11ообразните
схема
от
фнг .
nроцеси
4.11о
с
тригерът
линсi'tна
работи
nри
11
в
11инес11
анализа
it
може да се прнложtt пршщиn7>1' 1ш супер1шэицшlта. С11орсд този 11pИ111lllll noтcll
ltiiJtът l/A
МОЖС да Се р<tЗГЛt'ЖД<I K<JTU сума UT дВа IIUTCIII(IIЗ JI3 и 111
11 1/А~.
Първият от тях се нолучава u резултат от дсйствнето само на ге11ератора tli!
u•
6
напрежение
и.,,
другият
K<tTO
гснrратuр
напрежснtн'
tta
( ин з х)
се
свързва
IIЗKЪCU:
(4.12)
Фиг.
4.11.
Тр11гrр 11а Ш~11п с логически nов- .
торител
а
nрннцн11на схt•ма ;
-
на лоr· нческня
но
съnротивление).
При
Вторият
I'Снератора
6 -
rювторнт~л:
достатъчно
ниско
характернетика
1ra
в - екuнналеtпна
и .. ,
на
тях
се
nолучава
наnрсженис
nрсдаван r..
схем3
"А1 =иiiЗХ Rl
uхода на
и .. J. =и и.
· ловторителя (т. А) има логическа нула, поради което
от
на
и 11 3 х
схемата
в
този
момент
се
развнв'а
следният лавинообразен процес: всеки нарастък на инзх се предава·
през делителя R 1 - R2 на входа на повторител я, който работи като
от
въздействието
Като
"••
=~· 1
решим
и
това
спрнмо
и.,
н
1\0CT<ШitM
в
него
нараства
още повече и т.н., до
като на изхода се установи логическа единица (И 1).
При намаляване на и.. до е2 потенциалът иА елада отново
до
И*
и се развива
обратен лавинообразен
процес,
който за
вършва с установяване на логическа нула (U 0 ) на изхода.
R1+R 2 -Uu ...!!..!._
R2
R2 '
(4.15)
(4.16)
,
за
да
се
развият
лавинообразните
процеси,
Хистерсзисът на тригеро с
1
ии) -R1
fl=l'- 1-e,=(UR·
които
току-що описахме, трябва коефициентът на усилване на повтори
(4.17)
2
Той е то;tкова по-ш11рок, колкото е nо-го.~ ямо
Съпротив.пе11ията
рнnат ус;tовю1та
Понеже коефициентът на обратната ор ·uзка е лриблизител но
Към
входния
R1
и
R2
трябва
да
се
да
11нх .
сс
11рибаuи
Повякога ,
това
така,
съпропш;tсвие
R 2.
че
да
удовлL'ТВО
11а
е
нзтo'IIIIIK<J
достатъчно
на
го-
лямо. специален резистор R 1 можr 11 да не се поставя.
.
От друга стрн 11 а, N, 11r може да се ltзбир<t мНого малко. защото може
да сс претовари изхuд1.т 11а tювтuрtпслн, а също така и R1 - защото сс намали
ва входното съnротивление на тр11гера и има опасност да се наруши усло
му стойност (условие за коефициент на усилване във веригата на
ДОСТаТЪЧНО ВИСОКООМIIИ (деССТКИ Н СТОТIЩИ М~~) .
84
nо-малко
u ·1,трr1шlото съ11ропшле1111С
когато
вttсто
(4.11)
R1 и
изберат
4.11, 4,15 11 4.16 .
трябuа
сигнал
R1
теля А. в точката на превключване щ1 бъде по-голям от обратната
лоложителната обратна връзка, по-голям от единица):
nърво
nосле и,.. =f ~ 11 и 113 , = И ' , llОЛУ'Iавамс окончателно:
усилвател, обхванат от положителна обратна връзка (в стръмния
предизвикало, поради което инзх
на
(4.14)
ypaвнetttte
инзх =И ", а
ri=U*
Rt
участък от характеристиката на предаване); усиленият сигнал от
обратната връзка е ло-голям от изменението на и""', което го е
само
Тогава
· входа на повторителя иА нараства приблизително до неговото на
прежение на превключване И* (фиг. 4.116). Прн правилно ораз
на
tti!къco:
(4.1 3)
R1+R 2
елементите
резу.11тат
+Nt
и., R2+и,.,..
на
в
и,.,
Rl
Когато и •• се ловиши до някаква стойност е 1, потенциалът на
меряване
11ри
4. 11.
При
nовторител,
нзграден
с
MOS сJtсменти, R 1 и R, могат да бъдат
Когато nовторителят ЛЕ 1 е ТТ Л, трябва да се вземе предвид, че вход
llото съttропtвлснtн• 11а ТТЛ CJICMrtiTtпc с малко (nрез входа 11м протича ток).
поради което формул11 4. 15 11 4:16 са llt'l!aJIIIдни, а cъtlpoтttuJICitиятa R1 11 R , lll'
мо1· ат да бъдат мно1 · о 1O.lll'MII .
Тригер на Шмит с RS-тригер . .1!:J фиг . 4.12а е показана
CX l'·
м_а на трнгер на Шмит, нзградена с три двувходовн MOS ltJ111
CMOS лоrнческн елемента 11JJИ
111:. Ед111111нт от п1х (JIE 1 ) е с
накъсо свързани входове и работи к а то ннввертор, а другите дв а
образуват асинхронен RS-трнгер к;но тозн от фиг. 4 . 1. И з
tюлзва се обетонтел ството, че хе~ рик 1е рнстнката на нрсдаване tt a
лител параметрите на тригера са по-стабилни, защото не зависят
от
големите
толеранси
в
nараметрнтс
на
операционния
усил
ватсJt); от друга страна, N ~ tt(' трябоа да 11ретоварва изхода на интегралната схема. При посо•tен1пе условия и А;::::; и изх
R,
.
R1+R 1
Ko-
Вх
Uизх
Два входа .
свьрзани нак ьсо
_ Един вход
ф 1 rг . 4.13. Триr·с р на Шмит с опсрац11ОНСН ус11 л вател
и -с p .J.Jilt J IIo.'I Я (1tt tt. нp a t-tJ 8 {' tta з а дс.• iн:т н .нtt . "
' ,,,, •Чн .+. tlll\ r
или компаратор
np a.t J в oлr н HJ6 op
J<J
lt C)
ll pa гo o r т('
1!3 13ДЕ'ЙСТВ З 11 е
Фиг .
4.12.
гато и •• = О, и н з х= И ;:::::; Е1 (вж . наnрнмер фиг. 2.50); коефициен
1
Тригер на Шмит с RS - тpнr·cp
с хема; 6 харак п: рн r r r tкн н а нр t• да u нн t.
llpHII ILHrrrret
на
е дин логиче с ки
тът на усилва~н:· на операционния усилвател е нула, защото едиви
елемент
нт транзистор в изходното му стъпало с почти наснтен, а другият
един многовходов MOS нли CMOS логическн елемент, свързан
като инвертор, се отмества наляво np11 увеличаване на броя н а
входовете,
свързани
накъсо
(фиг .
4. 126) . Когато и = 0
R = 1 и Q =О. Когато и,..
превключва
и
нарасн е до ~> 2, инверторът
Когато и вх нарасне ДО
JlE 1
с~
=0 1.
RS - трнг ерът сс превключва (Q = 1. Q= о).
«освобождава»
1>1 ,
R-вхсща
на
RS-трнгсра
(R
При и. , >~- ~ състояинето на изходите нс се променя .
Когато и •• намалее nод ~>t, се «Освобождава» S-входът
на RS-тригера. Когнто и •• намалее до~- ~ . .[IE1 се прсвключва, като
R= 1 и превключви RS-тригера (Q=O, Q= 1). При и •• <ё 2 със
тоянието на
този режим коефициентът на усилване на оnерационния усилвател
по наnрсжение Аи става почти безкрайно голям . Това означава, че
крайни изменения на U 113 x
се nолучават прн незначнтелни из
менения на
теля
ствува
и
инзх
бъде
по - голям
при
инвертора
хистерезис.
ЛЕ 1 ,
за
да
съще
усилвател
или компаратор, обхванат от tiOJIOЖИTCJttla
обратна връзка с резисторите R1 и
Rl. Съвременннте онерн
ционни уснлватеJJИ и компаратарн 11мат rOJIHмo входно сънро
тнвлсllие, поради което тригерът може да се задейства и от
източник uux
с·•-и с ckaвl 11/TCJJIIO 1.оJrнмо вътрешно сы!ротиu -
л;ние; делителят R 1 -
2
нс олшtс в1.рху оход11ото cыtpoтituлct 111 c,
••
~и А
.
се предава в т.А nрез дели
сnада лавинообразно до логическа
нула
в този момент е равно на прага
на задействане е,:
изходите не се променя .
Тригери на Шмит с линейни интегрални схеми . На фиг .
4 . 13а е nоказан тригер на Шмнт, изграден с иtпсrралсн опс·
рацнонсн
R 1 - R2
U 0 ~- Е2. Наnрежението и..
( 4.18)
Обратен лавнвообразен процес настъпва при спадане на и ••
. съвnадат с нивата на nревключванс съответно на инверторитс
наги да
наnрежението между двата му входа, т.е. че и
При това всяко изменение на инз х
Вижда се, че nраговете на задействане на тригера ~; 1 и f ~
ЛЕ2 и ЛЕ1. Те могат да се nроменнт стънално чрез nромяна на
броя на накъсо свързаните нм входове, като този брой трябва ви
-
заnушен. При ловишаване на и •• се стига до момент, ко-гато двата
транзистора от изходното стъпало навлизат в актнвен режнм. В
до
е2 :
~'· 2 = И
о
R,
R,+R z
( 4.19)
J<.,
R,+J<. ,
~ -Е 2 ~----,-'-~
Както се вижда, единият праг на тригера е положителен.
а другият - отрицателен. Избор само на nоложителни пратове мо
же да се извърши, ако R1 се свърже към източник на положн
ТСJIНU онорно нанреженис Uu"
с нсобходиматн стойност, вместо
да се заземи . Друг възможен начин за постнгане на необхо
днмlпе
ttparoвc
с
да
се
свърже
инверсннят
вход
ната схема към източник на оnорно налрежение
нример чрез делсне на [, ш1и
f2
на
интеграл
(nолучено на
с дuа рез1rстора, ко~то с мно-
затова не е нужно да бъде високоомсн (nри по-ннскоомен де-
86 .
87
го удобно), а входният сигнал да се подаде към
R1,
както е ·
показано на фиг. 4.136. Обаче входното съпротивление на този
всичките
тригер
и се връща в състояние нула, ако nоне на един от входовете му се
е
по-малко.
НС;! тригери на
Шмит
(ТТ Л,
подадат
nо-големи
от
г,,
Както се вижда, класнфикаttиита 11а тр11геритс на асинх·ронни
11 синхронни е доста условна, защото често nъти информацион
ните входове се използват като управляващи и обратно.
СИНХРОННИ ТРИГЕРИ
СИНХРОННИ RS-ТРИГЕРИ
4.3.1.
o--.---l'i::i-.......
На фиг. 4.15а е дадена схема
на RS-тригер Cl&.. синхронен
(тактов) вход С. Тя съдържа един асинхронен RS-тригер и
входна (управляваща) логика. Ако сигналът на синхронния (так
х2о--+-*"--'
товия) вход С е нула, информационните сигнали на входовете
о,
RиS
няма да достигат входовете на асинхронния тригер. Това може
щ1
· Фиг. 4.14. Интегрален триr·ер 11<1 Шмнт Tltn 74SI32
.Нейно-ядро е тригерът на Шмит, образуван от
r,,
Т2,
ка
между колектора
Rз и
R4.
стане само когато тактовият сигнал е единица.
Времедиаграмите на наnреженията, които поясняват работата
на тригера, са дадени на фиг. 4.156. Ясно е, че тактовият crlг-
елементите
us 1
Особеното в него е непосредствената връз
на
Т,
и
базата
на
Т 2,
която
е
станал а
о
възможна поради ниските напрежения в схемата. За увеличаване
на товароспособността и за съгласуване на нивата с други1 е
а
инвертор
и
за
намаляване
влиянието
на
t
1
1 1
JR
видове ПЛ интегрални схеми в изхода на тригера е из- .
ползван сложен инвертор, като този на фиг. 2.38 а. За съr- •
ласуване на изходните нива на тригера на Шмит с входа на
сложния
наnрежения,
входа, както и схеми с входна логнка от тиn ИЛИ.
4.3.
R2,
се
Произвеждат се и интегрални тригери на Шмит с три и четири
CMUS) .
Като пример на фиг. 4.14 е дадена схемата на единия от чети
рите тригера, включени в ТТ Л интсгрuлната схема 74S 132.
х,
входове
подаде наnрежение със стойност, nо-малка от 82.
Тригери на Шмит в интегрално изпълнение. Съществуват 11
готови интегрални схеми
му
инвертора
върху товара на тригера на Шмит между тях се поставя слож
ният емитерен
Rб и R1.
Rs,
повторител,
образуван
от
елементите
Тз,
Т 4,
Входни мементи са диодите Dз и D4 както в схемата от"
2.38 6. Благодарение на това се получава много добра
фиг.
темnературна етарилност на праговете на задействане на тригера
на Шмит, защото преходът емитер-база на
r, е свързан насрещ
о
Фиг.
но на съответния диод и температурните изменения на напреже
нията върху тях се компенсират взаимно: Типични стойности
на nраговете са е,= l ,7 V и 82 = 0,9 V.
Друга особеност н.а интегралния тригер н.а Шмит е, че има
два входа. Те образуват входна логическа схема И, като обик
а-
.•
Синхроне11 R~-тригер
примерна принципна схема; 6 - ирем~диаrрамн tta
4.15.
же нията:
в
б
напре ·
в - условно означен~
нал Ис
трябва да бъде достатъчно дълъг, за да cte> nревключат
елементите в схемата. Освен това входните сигнали u 5 и uR трябва
да го обхващат (ако някой от тях се застъпва с И с , може да на
новено единият вход е информационен, а другият уnравляващ .
Възможно е обаче като информационни да се изnолзват и дв~
стъnи лъжливо задействане на тригера). Таблицата на състоя
та входа. Тригерът се установява в състояние _ единица, ако на
RS-тригер (вж. т.4.2.1), но изходното състояние
Q''
момента
състоянията
88-
нията
на
този
тригер
е
същата
както
тази
след подаването на тактовия импулс,
на
а
асинхронния
се отнася за
на
89
входовете- за момента преди подаването му (момента n- 1).
Условното означение на синхронния f{S-трнгер е дадено на фиГ.
4.15в.
Недостатък на разгледания тригер в ннкои случан е това, че
сигналите на информационните входове трнбва да са винаги по
продължителни от тактовите импулси. Този недостатък е из
бягнат в тригерите, които се задействат 110 фронта н.а такто
вите импулси. Примерна схема на сннхrюнсн RS - трнгер, 3ilдейстuан по фронта на тактовите импулоt, е rюказаш1 на фиг.
4.16. Тя може да се разглежда като rюлу•rс11а от схемата на
никаква промяна на и-нформационните входове
и
S
не може
R
да обърне тригера, даже ако С nродължава _р.а бъде единица.
Ново превключване при евентуална промяна на S и R може да ста
не
само
след
снемане
на
тактовия
импулс
и
подаване
на
нов
тактов импулс. При други комбинации от входни сигнали проце
снтс в тригера се развиват но подобен начин.
Входните импулси в този тригер могат да
ДОСТ<tТЪ 1 1110
TiiKTOBIITe,
вършват
малко
С
след
снт от закъснснинта
да
:HJH0 1111aT
11редния
при
нм
М<JЛКО
фронт.
11ревключване на
завършат и преди
11рl'д11
Тези
TSIX
да
11
времена
за
зави
логическнте елементи.
Следователно като тактови импулси в тригера от фиг.
4.16
могат да се използват и продъJiжитеJши сигнали, например такива
ОТ НЗХОДI\ТС на трнгерн, 11рИ KpLITKII 1111фОрМ31.1,110111111 CIIГHaЛII.
Ако няколко синхронни тригера са свързани каскадно
(из
ходите на един към входовете на друг), при подаване на тактов
11мпулс
едновременно
на
всичкн
тrнгср11
нма
оrrас1юст
мационните сигнали да преминат по цялата верига
инфор
(т.е. да пре
включат последователно всичю1 тригери във веригата). Това не е
желателно,
защото
не
чество на тригерите
е
достатъчно
да
сс
използва
основното
да запомнят.
-
има
само
един
положително
ка
Наистина в такава верига
тригер,
останалите
са
ИЗЛIIШ
ни. Каскадното свързване на тригери има смисъл само тогава,
когато
превключваито
ществено
тригери
различни
се
на два съседни триера
моменти
използват
от
напрнмер
вре.мето.
в
се
извършва
Такива
електронните
в съ
вериги
броячи
и
от
ре
гистрите.
Фиг. 4.16. Сtшхrюнсн
Обаче изискването за превключване в различни моменти от
RS -тр11гер. задсiiстu:Jн
времето nротиворечи на изискването за синхронна работа на три
по фронта на тактовtпе нмпулсti
. JК-тригера l.ia
фиг. 4.6а чрез разкъсване на връзките между из
ходите Q и Q и входовсте на ЛЕ, и ЛЕ4 и обединяване на вхо
довете J и К в един тактов вход С. Следователно асинхронният
JК-тригер от фиг. 4.6а е също тригер, задействан по фронта на
!!_Ходните импулси. Не е трудно да се види, че това се отнася и до
J К-тригера от фиг. 4.7 а както и за Т-тригсрите от фиг. 4.8 а н
4.9 а, изградени от J К-тригери.
_
Таблицата на състоянията на __rригера от фиг. 4.16 е съ
щата като тази на асинхронните I~S-трнгери (вж. т. 4.2.1). но
n е моментът след постъпването на тактовия им пулс, а n- 1 моментът непосредствено преди постъпването му.
Ще проследим действието на т.ригера пр~1 входна комбина
герите в едно електронно устройство.
От това затруднение може да се нзлсзс 110 следния начнн .
Към всички нечетни тригери от вернгата се подават тактовн им
пулси
в
в
зависимост
разглежда
UB.s.
Едновременно с това
S,
= 1,
поради
всички
четни- в
по-късен
момент
всички нечетни тригери ще се установят
от стойностите на информационните сигнали на
l2
същото ще направят всички
като един три1·ер
на два
етажа,
като всички двуrтаж-
t,
шrформа
ЦIIнта само се запнева в първия им етаж. На фиг. 4.17а е пока
Зана схемата на един двуетажен. RS-тpuгep, работещ на този прин
цип,
а
на
фиг.
4.176
са
дадени
времедиаграмите
на
напре
женията, които повеняват неговата работа. Двуетажните тригери
слуга).
през обратната uръJка
към
t,
1111 трнгери 11 ревКJiючвит в сди11 н съш.11 момrнт (12). а в момента
лът в
след известно закъснение, необходимо за превключване
а
четни тригери. Следователно всяка двойка тригерн може да се
се
R.,
/ 1,
входовете им, а по време на такта
ция S = 1 и R. =О. Когато С= О, 5 1 = 1 и R, = 1 и следователно
S=O и R= 1. При постъпване на тактов импулс (С= 1) сигна
на ЛЕз, става нула и блокира ЛЕ4 нрсз обритшпа !-!Р~Ка 084 и ЛЬ
момента
/ 2 . По време на такта
наричат
slave
(от
още
«уnравляващ- управляван.»
английските
думи
,или
rлastcr- господар
и
masters1ave-
Друга схема н.а двуетажен. RS-тpuгep е покизана н.а фиг.
4./8.
Тригерът се уnравлява от една тактова поредица ис, която обаче
което изходният асинхронен I{S-тригер се прсвключва. Сега вече
90
91
се
инвертира,
nреди
да
се
nодаде
към
тактовия
вход
на
«гор
ния» (втория) тригер. По този начин нри nостъпване ва тактов
нмnулс
се задейства
тригерът
Т,,
а
свемането
11f1H
му- три·
герът Т2. При интегралви схеми с малка стеnен на интеграция този
i тригер
има nредимството, че има един извод nо-малко, освен
това се нуждае само от една поредица
s
тактови импулси. При ехе-
s
l.
R
(.
t,
те R и S, след като те са вече блокнрашt. Тя ще се «Придвижи»
надясно едва nри следоащ11я тактов имnyJJc.
Предимство на този тригер е, че съдържа nо-малко еле
менти от двуетажните_ Недостатък е по-голямата критичност към
толерансите на елементите и по-сnециално към разликите в техните
закъснения.
4.3.2. СИНХРОННИ JК-ТРИГЕРИ
На фиг. 4.19а с показана схема
R
J К-тригер. Тн с получена от схемата
на
едн.оета~ен. син.хрон.ен
на <ll"ИIIXfiOIIHIIЯ JК-тригер
(фиг. 4.ба) чрез добавяне на так
а
товия
вход
С.
Тригерът
св
us
задейства по предния (nоложите~
лния) фронт на тактовите им
пулси. Неговата таблица на със
UR
тоянията
е
същата
асинхронния
Uci
Фиг. 4.18. Двуетажен RS-тpнr·ep, упр<Jв
u52
ляваlt
ОТ
една
110pCДHLL11
TЭKTOUII
11М
nулсн
Uc1
на
(вж.
4.2.2), но изходното състояние
се отнася за
ването
на
състоянията
UR7
както
JК-тригер
момента
след nода
тактовия
на
т.
Q'•
нмпуJJс,
а
о
входовсте-за
момента
nреди
(момента
n-1). Условното озна
подавансто
му
с
чение на едноетажните синхронни
uo
17
J К-тригери
Гl
- Фиг. 4.17. Двуетажен Г~S-трitгср, унрашi!Ш<Jн от JtBC .
разместсни
б
а
-
във
времL·то
при11uнпна схема:
6-
11оредtщн
тактови
нмпулl'н
ми с голяма стеnен на интеграция обаче·, които съдържат голям
4.17,
който не съ
държа доnълнителен иввертор, защото това nозволява да сс спес-
ти
площ
върху
полупроводниковата
nодложка
(усложняването
на тактовия генератор се прекомпенсира от тази икономия, а до
пълнителни ИЗВОДИ НС Са необХОДИМИ, ТЪЙ КаТО врЪЗКИТе
U /'UJIHMaTa
_интегрална схема се осъществяват вътрешно).
·
зани тригер~ nри едновременно избягване на свободното преми
сигналите
nрез цялата верига
може да се реши
хронен.
и чрез
J К -тригер, задействан. no
хронния
RS-трнгер
(фиг. 4.16)
чрез добавяне на логическите еJJе
менти ЛЕ1 и ЛЕк и на обратните
uръзкн
OI35 н OI3ti. Дру1·<1 схема
да
се
налучи
Условното
означенне
ди
гсри е дадено на фиг.
закъснения
на
логfi.чесlSите
nревключил
всички
изходният
изходни
Rи S
асинхронен
асинхронни
тригери
ТfНiгер
във
елементи,
след
по
се блокират. преди да е
ЛЕs-ЛЕб.
веригата
Понеже
нpeui<Jtчouт
чрез
доба
вяне на тактов вход С к..ъм схе
мата на асинхронния JК-тригер
от фиг. 4. ?а.
ноетажните
естествените
фнг .
фрон.та н.а тактовите импулси.
Тн е поJJуч~а от схемата на син
из nолза не на .едн.оетажн.и тригери, задействани по фрон.та н.а так
товите импулси _(вж. фиг. 4.16). Тактовата nоредица е една. Пора
стъпване на тактов импулс входовете
на
На фиг. 4.20а е показана при
може
Задачата за синхронна работа на верига от каскадно свър
наване на
дадено
мерна схема на едн.оета~ен. син
кремедиаграми на наr1рсжснни1а
брой тригери, се преДпочита тригерът от фиг.
е
4.196.
синхронни
!.@
ед
схема
на
к
JК-трн-
4.206.
6
На фнг_ 4.21 а е показана прим('рна
с
двуетажен.
JК
Ф 111 - . -1.19.
.1 К-трнгср
ll
EдiiOCТ<IIf<CII
IIJ)ItMt!pt!H C'Xt'MH,
6
CltliXpOttCII
)IO:UIHI(I H31HIIIt'IIIH'
nочти едновременно, новата информация ще постъпи на входове-
92
93
ов
т
т,
Tz
5,
о
Q
, Ш:
о в,
Q
52
(2
б
ё
R2
к
б
Фиг. 4.22. Двуетажен
JК-трнгер, уnравляван •
Q
(,IT
~дна
тови
и
Фнг .
оо
4.:l0.
I::ДIIU<'Ti!Ж(' II
CIIIIXjiOIICH
JК-тrнг• · р
и
а
.
11рни~:рн0j rхемо.1,
6
так-
nримерна
схема ,
6
~ сл uино oJttit~lt'tHtt'
а
ус
J10BIIU OЭJHtЧeiiHC
OBI
тт
а
с,
(J
52
т,
норедица
имнулси
(2
11
(.
R1
к
а
Tz
б
Фнг. 4.21 .
JК-тр11гср,
061
а
Двуетажен
унраВЛНIН/11
от
две
във
времсто
тактоон
и
-
рL!ЗМССТС/111
11рнм~рt1а
услоонu
IIO[>CДitlllt
tiMJJyлcн
схема.
r.
uзttaчettHt:
тригер, управляван. от две разм.сстен.и във времето пореdици так
тови импулси. Тя е получена от схемата на двуетажния RS-тригер,
показана на фиг.
4.17, чрез добавяне на логическите елементи ЛЕ,
и ЛЕ 2 и на обратните връзки
, на
тригера е дадено на фиг.
08 1
и О82.
Условното означение
4.21 б.
Фнг . 4.23. БJIOKorta СХ('Ма на ТТЛ tiiiН' грал11ня JК-трн1· ~р
На фиг. 4.22а е показана примерна схема на двуетажен. J К
тригер, управляван. от едн.а поредица тактови импулси. Тя е полу
чена от схемата на двуетажния RS-тригер, показ.ана на фиг. 4.18,
чрез добавяне на логическите елементи ЛЕ, и ЛЕ2 и на об
ратните връзки
08 1
и
08 2.
същото като на този от фиг.
7472
lla фиг. 4.23 е дадена пълната блuкова схrма на ТТ J/ интегралния J 1\-T{Jll<' l 'fl
11111 7472 . Той е двуетажен (от тнпа унрав.1нващ - 'управляван) и 110 nрн11цип деftства като тригера от ф11г. 4.22, JIO нма някои особености. Първата осu
беност е, че броят на ннформационннте входове е шест (три / - входа и три Л
входа) . Това значително разширява фунюtионалнитс възможности на тригера .
Втората особеност е наличисто на донълннтелните асинхронни f!ХОдове R и
S . Те служат за nървоначално установяванс на тригера (nрн S =0 и R = 1, Q= 1.
Условното означение на тригера е
4.21
От последните тр11 фнГ}(.Нt могат да се направят изводи
за някои от начините за построяване на J К-тригери с помощта
на RS-тригери.
94
тип
а 11f111 R =О 11 S = 1. Q = 0). Сtн· налJtте на ttходш1стс
нред
·
информацнонннте
снг11ал1t,
затова
е
Rи
S имат nриuрнтст
необходимо след
първоначалното
установяване на тях да се nоддържат лопсческн единици .
По
разлика
нз6рос1нtтr
от
тези
на
ПfHfll/11111
фиг.
образуван от елементите
11Хсщн11тс•
лorti'ICCK/1
<'лсмrнти
ЛЕ 1
и
J1F. 1
1а
4 .22 са MIIOГOIHO/\OBII, а в управляоаш.Jtя тр1111'р.
JlE., и ЛЕ,, са добаве11и елементите ЛЕ~ и JlE 6 .
95
Уnравляваният трttгер е с}>ставен от ;юпtчсскитс t'Jtсментн ЛЕ ,
образуват асинхронен RS -трнгер , и от транзисторнтс Т 1 и
r,,
кщпо
инвертират сигналите от изходите на
връщат уnравляемия тригер
управливащия
тригер
и
по този
11 ЛЕ •.
които
начин
пре
Едновременно с това техните еми
тери служат за тактов вход на уnравляем11Я тригер. Транзисторите Т 1
и
Т2 играят ролята на логически елемСIIТН, чиито ннва на nревключване (око
ло 0,75 V) са значително по-ниски от нивата на 11ревключване на иормалните
ТТ Л елементи. По време на nредния фронт на тактов11Я имnулс напре
жението на тактовата шина
в RS'-тригер.
•входът Т е уnравляващ, а входът С - информационен (nр_н три
гера от фиг. 4.25 информационни са двата входа с, и с~.
като тригерът се обръща
дователни импулса
т
като информацията в изходите
по-нататъшното
Q
и
Q
нарастване
nредния
фронт
на
тактовия
"
с
се запазва.
на
а
0:
к
импу.1с
наnрежението
:11~ - 11
t'l'
на тактовата шина достига нивата на nревJ<лючване на ЛЕ , 11
Ht..llll""''l;l ''·"" '"''"'rска ед11111ща (p;ttp•'IIIЯBaщ сигна.1). ·luuшa и tа
вис~мост от състоянието на
ннформационннтс
три1 ер сс nревключва ltЛII :Jattaзвa състоянието с11 (на иходОRl'ТС
JIOI'II'Il'CKII
НМа
S
и
R
Фиг
трибва да
тт
тт
а
а
0:
0:
с,
По в~еме на задния фронт на тактовия имnулс наnрежението на тактовата
шина нан-напред достига нивата на nревключване на vnрав.няващия три
гер н се възnриема като логическа нула (забраняващ с1iгнал). Тогава със
тояннето на у11равляващии тригер врестава да зависи от състоянията ва дру
(1
му входове.
Прн
nо-нататъшното снаданr
nреженнето на тактовата
рите
1'1 н
Т2 и
цията
от
на
колекторите
в
4.24 . Едноетажt>н С1111Хронен Т-тригер
('ДIIIIИI(И) .
Желателно е nродължителността на тактовия имnулс да бъде малка (но nо
голяма от времето за nревключване на уt 1 равляващни тригер), за да се избегне евrн
'rуално лъжливо 11ревключване от паразитни cигнaJIII по входовете.
гите
б
а
(J и 11.) входове уnр_i!вляващнят
поле
т
а
С най - напред достига нивата на nревключване 11а
транзисторите
Т 1 и Т 2, като установява в колекторите им логически еди
ници. По този начин се прекъсва ~;~ръзката между
двата етажа на тригера,
При
веднъж при постъnване на два
1, и l2 на тези два входа).
се
изходите
на
задния
фронт
на
тактовия
имнулс
6
а
на
шина достига нивата на 11ревключване на транзисто
възnриема
като разрешаващ
на
уnравляващия
на
т,
и
Т2
и
тригер
се
установява
сиГнал.
nредава
Тогава
съответно
управлявания
информа
Фиг .
инвертира
тригер
в
4.25. Двуетажен Т-rрнгср, уnравляван от две
размсстени
nоло
във
времето
а- примерна схема;
6-
поредицн
тактови
имnу;tсн
условно означение
жението, зависещо от nоложението на уnравляващия тригер.
'
Следователно nреобръщането на тригера се извършва no време на задния
(отрицателния) фронт на тактовите имnулси, ко1по са nоложителни.
По време на
nаузата
4.3.4.
между тактовите имnулси шумоустойчивостта от
Това са синхронни тригери с един информацнонен
(от английската дума delay- закъснение).
към информационните входове на тригера е отлична, стига сигналът на
тактовата шина да остава нула. llupaдн това nаузата между тактов1пе нмnулсн може
да бъде много по-голяма от нродъЛЖIIТСЛJюстта им .
Трнгерът е nоместен в nластмасов корnус с 14 извода, един от които с
свободен (не се използва).
О-ТРИГЕРИ
вход
D
Наименованието им идва от това, че информацията, подадена
на вход
D в момента n- 1, се повтаря в изхода Q в момента
11,
т.е. с известно закъснение. При тактируемите схеми закъсне
нието е равно точно на един такт (един период на тактовия сиг
нал).
Таблицата
на
състоянията
на
О-тригерите
е
следната>
4.3.3. СИНХРОННИ Т-ТРИГЕР.И
На фиг. 4.24 и 4.25 са дадени примерни схеми и условни
означения
на
едноетажни
и
двуетажни
синхронни
он-1
Т-тригери.
По същия начин (чрез обединяване на входовете J и К) може
да се получи Т-тригер и от схемите на фиг. 4.20 и 4.22.
~собеното в работата на синхронните Т-тригери е, че те се
задеистват по фронта на съответния тактов импулс, стига на вход
Т да е подадена логическа единица. При Т =О тригерът се бло
кнра (престава да реагира на тактовите импулси)_ Следователно
()
()
1
1
'----t----
Под n- 1 се разбира моментът преди постъпването на
тактовия сигнал, а под n- моментът след неговото постъnване.
7
96
Q"
Импулсна техttнка
97..
Нека си nриnомним, че изходът
информацията
на
входа
S,
стига
този момент да бъде обратна
iJ-тригер може да се изгради
Q
11;1чалното
на RS-тригерите nовтаря
информацията
на входа
R
в
(вж . т. 4.2.1). Следователно
от RS-триг.ер с помощта на
един
допълнителен
инвертор,
както
е
пок.ааано
на
фиг.
4.26а.
RS-тригерът
трябва
да
бъде
синхронен
(изnолзва
нето на асинхронен RS-тригер е безсмнслено, защото в тпкъо
случай се получава схема без знкъсн<'ние -- JIOI'И'I<'t'КII JJовторlt
тел). Той може да се изгради например 110 една от схемите, nо
казани на фиг. 4.15 до 4.18. В зависимост от това се получавС!
съответният едноетажен или двуетажен D-тригер. ·
Когато
С =.' ·
за
да
прав11.111ата
се
.1UI'IIЧI'l'KII 11·
llt> (;'
нп
работа
11
t'.ll \Jl'lll 11
на
тригера
nещдържат
.'1 1 ~
· 11 .'11-: ,
\tцllтe им ~1ма J/OГIPICCK II l'д,/1111/llll (.) 1= R, =- 1)
г р11гсра (логическнте състояния на 11ЗХОд1Пt' му
е
необходимо
постоянно
са
две
"''
лoгнчt'l'k ll
б:JUкнранн
в
11
11 .-
ll o paд11 1 ова \'ЪCTOHII/11' 1" ''а
Q и Q) не може да бъ. 11 lll ··o
'"' IIL'IIO н1по от вход11ия. IIIITO от тактов11н cигllaJJ. Инфnрмацнята 11 11 i\ o•ll lt' S и R ll<t .'IOГII'Ircкитe е,1еме11ти JIE 1 и ЛЕ, завис11 от п,t:Jol/1111''"' IIJ
'""''"fJMii/LIIfl/11/1111 11\1/,'1 n. llilllf111MI'f1 """ /) ~ 1 11 R = ''· а s = 1
111111 11111' 11,11/l;llll' 11.1 I,IJ,I\•11 11\1111.11 ({ ,'
li 11/lфlljJ\1<11111>11.1 01 111\0,t/IT('
'·' ." IE 1 11 JIE, CL' IIIH'ЛI!I,j>.l>l I' J,IJIIH'IIIO 11111/L'f/IIIJ!.III;I 11 11 1\11)\1111 ' 11;, J JI ~: 11 .'11 1
.lt:Гa iiOliЯBa IOX{JJ\1/IHI ;JI'II11Xpo1 H'II I~S -т риt· ер, обрнзуllшl от ~лемс //ТIIП' .!!Е
н'
, 1Е," ll пл·тuН/1111', L'дllaklю t: т""" "" u.\uдa i.J u момс11та 11редн постъr1ванстu 11н
, ()--
- -- .
т
т
J <>-1-----i s
установяваие
., II JJ<tltJJЯвaщитe входове
, tiiiiiiiLII !S -~ R = 11
с
о
6
Фнг. 4.26. О-тригер
_ примерна схема; 6 _
и
усJJовно означен нс
Условните означения на различните О-тригери могат да сс
съставят nодобно на означенията на различните синхронни JK и
Т-тригери
(вж. т. 4.3.2 и 4.3.3) _ Като nример на фиг. 4.266 с
Чо---
_ _ _ _____..__ _ _ _ ___J
дадено условното означение на О-тригера от фиг. 4 . 26а.
1,
Фиг. 4.28. СМ()-., 11/ltt'l paJI!'H 1J - тpltгt·p тин 4013
1актов1н1
импулс.
Същсвременно
бJtuгодарен11е
на
обратните
в ръ"'"
от изходнтс на ЛЕ 2 и ЛЕ.~ тихното лоп1•1сско състояние се заназва llе
зависимо от информацвята на вход D. Мвнималната nродължнтелност на так ·
товия
имnулс
е
равна
на
времето
за
nревключване
на
един
логически
еле
мент ЛЕ 2 и ЛЕз от еднница в нула. Ново nревкJJючване на тригера nри евен
туална nромяна на информацнята на вход IJ може да остане nрв nодаване на нов
тактов
имnулс .
дко
информацннта
на
вход
IJ не се с nроменила, изход
ният имnулс или nаузата се удължава с еднн период на тактовнтс ИМ11улсн.
Една интегрална схема тин 7474 съдържа два такива 0-триr·ера с общи
Фнг.
4.27.
ТТЛ интегрален О-тригер тиn
7474
Jl ;, ф1н·
4.27 е nоказана блоковата схема на ТТЛ интегралния D-тригер
Той е построен 11а основата на RS -т рнгера от фиl' . 4.16 и като llt'I'O сс
уnравлява 110 гюложнтелння фронт на тактовнтс 11миулси
денихронните ux<>·,
mn 7474.
дове
S
R са
уnравляващи и служат за nървоначално уста1ювяване на тpll:
гера в nоложение единица или нула. Информ<щ11ита на тезн входове има IIP''"
ритет nред информацията
на информацJtОIШИЯ 11 тактоuня uход . След IJъpoo·
98
и
Jахранващи шини
върху обща nолупроводникова nодложка. Тя е номестена
в nластмасов корnус с 14 извода . Входовете и изходите it са съвместнмн с
тези на останалите ТТ Л интегрални схеми от същата серия.
На
фиг .
4.28 е показана блоковата схема
тригер тип 40/3. Тя е изградена
на
на
nринципа на
CMOS интегралния [) .
I~S-тригера от фиг . 4.18
и следователно nредставлява двуетажен О-тригер, управляван от една nоре
дица тактови 11мнулси. Характерна особеност на схематп е изнолзванет о
11а
нредаващите логически
са
изrраде1111
съгласно
eJI<'MI'IITII
нршщн1111<1Та
ПЕ , оз11ачсни с ЛЕ,, ЛЕ,, ЛЕ
схt•ма
от
фиг.
2.43, 110
5 11 JIE •.
ИЗIIOJ I Jвaт
Те
oбllt
инвертор (ЛЕ 12 ) . Следонате.~но всекtt от rtрсдаващtпе <'JtCM<'IIПt в случан съ
държа само два ключови транзнстора, аналогич111t на тра113историте т., 11
т, от фиг. 2.43, в гейтоnете на които се подават тактовнте снгнали С 11 С от из
4.3.5. ПРЕОБРАЗУВАНЕ Нд ТРИГЕРИТЕ ОТ ЕДИН ВИД
В ДРУГ
ходите на ЛЕ" и ЛЕ,2Изnолзването на
·
1
значително
броят
1111Тl'гралните
елементи
в
схС'мата,
както
която тя заема върху полупроводi!IIКОВата подложка .
JIE, 11
Предаващвте елемент11
С има логвческа нула. Тактшнtтt'
слемента
ЛЕ,
и
Преобразуване на RS-тригери в други видове тригери. На
фиг. 4.6 и 4.7 беше показано изграждането на асинхронни J к
nредаващ11те логически елемент11 позволява да се съкратн
на
ЛЕ ,,
площта.
11
тригери с помощта н.а асинхронни RS-тригери .
ЛЕо нропускат сttгнала, когато на тактовня вхо:<
Clll"ltiJJIIt
На фиг. 4.29 са дадени примерни начини за иэграждане на
сс rюдаuат t<ъм другите два tljH'llilllillltH
11f1ОТI!Нофа .ню.
110f1:tдll
коо.•то
Т<'
11ро11уска1
син.хронн.и
11р11
Логнческнте елементи ЛЕ2 и ЛЕз образуват управляващttя тр11гер, поло
жител!lата обратна връзка в който се peaлttзllpa само когато предаващшп
елемент ЛЕ, nро11уска. Логическите eлeмetJТit ЛEfi и JIEr образуват управ
лявания тригер, rюложнтелната обрат11а връзка в който сс реализира само
когато nредаващият елемент ЛЕ~ проr1уска.
Връзката между информационния вход U 11 унравляващ11я трнгер сс осъ
ществява nрез nредаващия елемент лr:,. Инверторите ЛЕУ и ЛЕI!, са из
ходни стъnала с nовишена товаросnособност.
Когато на тактовня
вход С има логвческа
нула,
nредаващите еле
менти ЛЕ,
и ЛЕв пропускат, а вредаващите елементн ' ЛЕ,
н ЛЕ 5 не
nponYfкaт . Поради това информацвята в уnравляваНJtЯ тригер и в 11зходите
Q
Q
и
При
постъnване
елементи
се
сменя
ния вход О и
·:връзка в този
·,
стеувала
През
лявания
.лиза
на
входа
тригер,
е
на
на
имnулс
неnосредствено
не
на
(С=
1) състоянието
като
връзката
на
между
се
за1юмня,
nреди
nостъnваttето
ннформацttя
защото
инверторите
неговата
Л Е9
на
тактовия
се
възстаноuява
му по време
уnраwtяващия
тактоnия
и
имnулс
н
rroJtoЖHTrJiнaтa
тolt
на тактовия
упраumшан11Я
запомня
имнулс .
тpttr · cp
Cl'
U 1t уrrравлнrннцшr TJ111П'(J се въ:1станошшu. _
1! ромяна на състоянията в изходttте Q и Q
на
следващия
тактов
независимо от носоката 11<1
информация
nрекъсваше,
В-ходовете
гера
в
S
nоложение
о и с.
Интегралната
14-изводен
100
и
тактови
поре
к
·
а
т
ю
обратна
връзка
информшtнята,
Сыщ:врrмсннn
нрскъсна,
а
в
съще
връ~ката
та : 111
между
ttмnyлc,
ако
може да
настъпи• само
невосредствено
r1ред11
nри
това
изменението lt. Ако rrолож1нслната обратна връз
тригерите
нямаше да
реагират
при
nодаване
на
входu
им на логическа нула. За целта те трябваше да бъдат снабдени с друг вход,
на който да се nодава инверсна информация. В този случай схемата щеше да се
усложни.
две
уnрав
(nоложителния) фронт на тиктов1пе имнулси . Ролята на r1редаващите еле
менти ЛЕ.
и ЛЕв е чрез
нрекъсване на
ноложителната обратна връзки
на съответн11я тригер да нозuол11т rrJIOHIIKIJaнeтo на новата информация u IIL'ru
не се
от
'lo--------1
r1 o - - - - - - - j
обратна
информацията на вход D е nротивоnоложна на тазtt от rrредttшння такт.
Действието на D-тригера в този случай е аналогично на оrr11саното.
Вижда се, че тригерът тип 4013 се задейства
no време на предния
ка
или
ttмnyлc.
в
uход
nредаване
една
nредаващите
веднага
тази
от
информацион
ноложителна
ЛЕ"'
11
tta
постъnва
управляван
схемата.
тригер
входа
ЛЕ , тазн
През
прекратяване
<:твувала
между
му
прекъсната.
\· rrравляващ11я
тактов
nротнвоnоложиото,
елемеttт
но
изходите
При
на
с
двуетажен,
уnравляващия тригер се прекъсва, а nоложителната обратна
тригер се възстановява и той заnомия информацttята, същс-
nредаващия
връзка
ИJIИ
дици. Това определя и вида на поJiу~ения JК-тригер .
се задържа от положителиата обратна връзка на този триr·ер, а връз
ката между него и уnравляващия трнгер е nрекъсната. Информацията от вход
О nостъnва в уnравляващия тригер, но не се запом1rя, тъй като неговата положителна обратна връзка е nрекъсната.
'
J K-гpu<•epu от сuнхронни RS-тpu<'l'fJU. . Схем<Jта от фиг.
4.29а следва не11осредствсно от фиг. 4.21, а тази от фиг. 4.296от фиг. 4.20. Изобщо RS-тригерът може да бъде едноетажен
C=l.
R
са
нула
схема
асинхронни
или
тип
едttница
4013
и
позволяват
независимо от
съдържа
корnус с общо захранване.
два
установяването
състоянието
такива
на
на
три·
входовете
О-тригера
в
един
"'ФftГ. 4.29 . Изграждане на сtщхроннн JК
к
трнгсрн от синхронни I~S-тpHI ' CJHt
·
и
-
нuлучаиане на
11олучаианс
.rtyчaBiiiiC 11а
J К - трнгер
11а JК-трнгер от
J K - тp1trep
от
uт I~S - тptll "-'Р; f1
RS-трн1ер.
о
но
RS -1 рип~р
На фиг. 4.26 беше даден начинът за изграждане на D-три
гери от СИJ-iхронни RS-тригери.
На фиг. 4.12 беше даден начин за иэграждане на тригери н.а
Шмит от асинхронни RS-тригерu.
Преобразуване на J К-тригери в други видове тригери. J К
тригерите могат да се иэползват неrюсредсгвено като RS-тpu
гepu.
Следовате;Iно начинът за изграждане на D-тригери от сuн
хрон.н.и J К-тригери е съ'щият като показания на фиг. 4.26.
. Вместо RS-тригер се използва JК-тригер.
На фиг. 4.8, 4.9, 4.24 и 4.25 беше даден · начинът за иэ
граждан.е н.а Т-трuгери от
J К-григери.
101
nреобразуване на
О-тригери в други видове тригери.
На
фнr. 4.30 са nоказани nримерни схемн за изграждане н.а син
хронни RS-тpuгepu с помощта н.а D-тpuгepu.
На фиг. 4.31 са дадени примерни схеми за изграждане ни
·
т
синхронни 1 К-трuгери от D-тpuгepu.
j
с
т
<,
с
о
с
т
к
с
---ё.
т
R
с
т
а
т
(.
ё
~--------------~С
Ф11г .
Изграждане
4.30.
11олучаване
13
По ехемити
11111
uт
-1027 . Като
11а
RS -т pнrep
фронт
тактовите
ко11то
D-трнrер ,
в
-
Г> -
по.лучав<.~Н\
ф1н·.
4.31а
r
1ш· раден
интегралният 1 K-rpu,•ep
(вж. фнг . -1.:.1Hi
CMOS
О - тригер се из1юлзви тригерът п1n 4013
тиктови
на
R 11 S .
от
О - тригер;
·
R-S-тpнrep ОТ о:трнrер
L:й~лователно JК-тригерът тиn
il(lprдиLta
,·ttнхрuнн
11 .1
RS-тригери от D-тригерн
и - nо.1учаван,е на RS - тpнrep
имnулси
имnулси.
слvжат
за
4027
и
се
Той
е също двуетажен.
задейства
също
установяването
е
no
снабден
му
в
уnравл ява
npeдiiiiЯ
с
два
оnределено
lllll' ~
се от <'дна
(nолож1пстнm1
асинхронн11
лог11ческо
нptt<>JHПl'T пред входовt>те J. К н С. 13 ед1111 llJiacтмacoв корнус с l!i IH ·
"" [,1 < " " " ' ' 1<'11
II<>.I~II)HIIН>.!IIIIhOIJ '11111 ~ ДIHI JK•TJJIII't'J!•I ОТ TUJII Tl111, KiiTO 111
1• · 11111' «1
102
нuд<Jванr на захранващо наllрежt•ннt• са общн.
Фиг . 4.31 . Изграждане на синхронни JК-три
вxo . L<t
сы·тш1 -
·
гери от О-тригери
а.
6-
11олучаване на JК-трнп•р 111
Л)чава11е ноt
J К-трнrер
IJ-тригер; ~- 110-
JK -тригер от IJ-'fr~н·e p . •.
по.nучаване на
uт D-трнrер
1()3
.тригер тип 7474. Входовете D и С са свър11и
т
плюса
на
захра11Во1Щ1Н
т
източ -
ик Е.
Q
т
към
а:
Стандартните серии интегрални схеми
ържат тригери на Шмит . Причината е не
само, че тригери наШмит не могат" да се из
градят от другите тригери по наи-простия
т
а
. 4.33. Изrp'!l!<дaiiL'
начин, но и в това, че към техните прагове (нИ~. Фнг
на асинхронен RS-тpli
еа) на задействане се поставят определени ,-rp от ТТ Л интегралrн·
б
D - тригер тиn
специфични изисквания.
7474
т
Q
т
Т! V )
Q
4.3.6. ДИНАМИЧНИ ТРИГЕРИ
а:
f
С!ТJ
Всички тригери, раз1·ледани дотук, се изграждат с помощта
о-----~(
на
в
Фиг .
4.32.
статични
ни
г
На
Изграждане на Т - тригери от~ - тригери
фиг.
4.32
са
дадени
Т-тригери с помощта
на
примерни
схеми
D-тригери .
от фиг. 4 . 23г действа като тозИ от фиг.
за
Съществена
V,
т . е. информацион-
·
възможна
.10гически елементи) е преобразуването на J К-тригеритс в RS
и Т-тригери, както и на О-тригерите в Т-тригери. За всички ос
танали преобразувания е необходимо да се добавят логи·
което силно усложнява схемите
съдържащи
го·
лям брой тригери. Ето защо стандартните с~рии интегрални
(ТТЛ
и CMOS)
съдържат само
JK
и О-тригери, някои
,от които бяха показани на фиг. 4.23, 4.27, 4.28 и 4 . 29а. От тях
се изграждат · при необходимост други видове трщ·ери.
Ще отбележим, че от стандартните
са снабдени с асинхронни
R
и
S
JK
и О-тригери, които
входове за първоначално ус
тановяване, могат лесно (без допълнителни елементи) да се пол у
чат асинхронни RS-тригери чрез подходящо свързване на ост а
налите
входове към
постоянен
потенциал
статич-
(неизползваните вхо ·
дове nри ТТ Л схемите се свързват най-често към логическа еди -
. ница, а при CMOS схемите- към единица или нула, в зависн
мост от вида на логиката). Като пример на фиг.
4.33
,(
е дадена
схема н _а асинхронен RS -тригер, изграден от един ТТ Л интеграл е!-1
разлика
между
останалите
и
динамичните
ло
.
Ето. защо динамичните логически елементи могат да бъдат
а синхронните три·
··
Вижда се, че най-просто (без. използване на допълнителни
схеми
наричат
не на информацията, без което тяхната работа би била не~
Т-триге р
гери се наричат още ТV-тригери.
чееки елементи,
се
гически елементи е, че nри динамичните елементи освен съот
ветната логическа оnерация се извършва· кратковременно заnомня
•ният вход е С, а входът Те управляващ. ПораДи това понякога
буквите С и Т се заменят съответно с Т и
затова
гически елементи.
изграждане·
Синхронният
4.246,
елементи ,
Динамичните тригери се изграждат с nомощта иа динамич11и ло
а - получаваtt.е на асинхрон е н Т - трнгер от D - триrер ; 6 - tl U Л Y 'taвaнe на асннхрuнеtt
Т - тptirep от D-трнгер . в - 11олучаване на асн н .хрон Р н l - тригер от О - тригер ;
z - nолучаване на с ин х ронен Т-трнrер от О - триг е р
на
логически
тригери.
разглеждани и като едноетажни синхронни тригери.
За да се полуци двуетажен тригер, трябва да се свържат к.ас
к.адно два динамични логи•tеск.и елемента, които се уnр<!вляват от
размсстени тактови импулси . Това е по същество методът, по
казан на фиг . 4. 18, който се използва и при статичните тригери.
Като пример на фиг. 4.;34а е показана схемата на дин.ами•tен.
D-тригер, изграден чрез каскадно свързване на два динамични ин
вертора («едноетажни тригери») като този от фиг. 2.46, а на фиг ..
4.346 _ времедиаГрами на напреженията в него . Предноложено
.е. че в момента преди nостъпването на първия тактов имnулс Ф, '.
нака з ан на фltгурата, логическото състонние в юхода е било нула:Новата входна информация трябва да nостъпи най-късно с пред
ния фронт на тактовия импулс Ф,. Ако тя nостъпи по време
на тактовия им пулс Ф 1, същсетвува опасност запомнящият конден
затор с, да не успее да се разреди до края на този импулс и да не
може да я запомни. Зареждането продължава значително по
вече от разреждането, защото съпротивленията на т~варните
т анзистори r 2 и r" са много по-големи от тези на _драиверните
р
транзистори
т
,
и т
4·
Продължителността на тактовите им пулс и
105
104
'
обикновено се изби а
lо.lн ,\ю uьрзоденст~ие минимално възможната за
Освен
т
ова
новата
на тригера.
'
вхо
да се лоетигнс
лроменя най-малко до завъ дна информацня трябва да н
да се избегне частичното gшването на тактовия импулс Фе сс
края на този импулс което б азреждане или зареждане на С за
моустойчивостта и д'о неолре:~овел? до рязко влошаване на ~у~
еност в работата на
тригера .
Изходната информацня се сн~ ,\rа
(от следващата схема)
по
11 ремс на същия тактов и·мnулс Ф, . Както се вижда от времL·
.Litаграмите, ло време на който и да
l'
ltмnyлc Ф, изходът
на
с
предишния
един
импулс
Ф1, т.е . схемата действа
Q
ншr
V
по вp~\lt '
като
D-трнrе р
същата ло1 · нческа стонност , 1\акоат о с т ази на входа
изход.
Минималната продължителност на nаузата между импулсите
и Ф2 се 011редсля само от условието да се избегне снгурно
Ф,
гяхното приrюкриоане, което би нарушило синхронната работа на
1рнгсра . TcO(H'TII'IIIO та : 111 II(IO / t -I.JIЖIIТVIIIO<.:T може да бъде 11ула .
Обаче натоварuа11ето на тактовнтс шнни е каrrащпи1:1110 и rю та
зи нричина фронтовсте на тактовите импулси не са така стръм-
1111, ка1пu с 11оказ<1110 ""
бягване
оставя
на
uрсмеднаrрамнтс.
тнхното застъпване
пауза,
минималната
между
Ето
:1ащо
им11улситс Ф 1
продължителност
на
която
ю
:1<1
11
е
Ф 2 Cl'
около
10% от продължителността на тези и~1n улсн {по същата пp11 'llflla П трнбв<~ л.а обхваща Ф 1 ) .
Максималната продължителност на интервала между задн11те
(<нрнцателните) фронтове на два последоватеJrнн имнулса Ф , 11
Ф2
се
ограничава
кондензатор
с,
от
илн
r lушения транзистор
времето
с~
TJ
за
през
HJ!If
разреждане
утечното
на
запомнящ11 н
съпротивление
на
за
Тб и от допустимото спадане на нa
IIPt'Ж l' HIIeтn вчну HC'ro по вrемС' 11а това разреждане . От времс
.111аrрамите се вижда, че този интервал е точно равен на nruювин период
от работата на тригера. Следователно минималната работна често
та на тригера е ограничена . Нейната стойност обикновено е межд\
Q___
IOUIIzнlkHz.
Гl
"
За сравнение ще припомним. 'IL' при статичните трнгср11
минималната работна честота е О Hz.
Максималната работна честота се определя практически от
11ремето за зареждане на заномнящнте кондензатори С 1 и С
Прсдu ,иства на д1rнам11чнитс тригери пред стап1чН1tте t ·.
р остотата
: 1
на
1 . •.1никовата
1ахранващия
схемата,
IIОдJюжка
малката
11
заемана
малката
nлощ
консумация
върху
на
полупJ' "·
енергия
', 1
източник .
Съществуват усъвършенствани схеми на динамични тригери.
нри
t •
Фиг. 4.34. Динамичен !> - тригер
и -
nримерна схема; 6 -
С другн дум И
·'" тр -
.
"IH' M t' J. Haг .
-
рами на иаnреженинт "
, входната :rогнческа е
яова да обхваща тактовия
диница нли логическа 1/VJJuказани ·щата кра.
имnулс Ф, . На фиг 4 346 .
.
•
ИHit случая на лр
· ·
~· u
. югическа единица .
одължителност на входна 1 . ё:J
/(}6
които тези
предимства са още по-с_илно изразени .
Недсrстатък на динамичните тригери е ненулевата минимална
работна
честота,
т . е.
ограниченото
време.
nreз
което
те
могат
да съхраняват информацията. За да се избегне IIJrубването на
тази информация, в динамичните схеми се предвиждат специални
устройства
за
периодичното
И
регенериране
( в ·ьзстан.овяван.е).
Тези устройства са общи за всички тригери и използването нм t'
о11 равдано
само
при
голем ит с
11
с връхголем нтс
интсграл1111
,· хем и.
Динамичните тригери не се произвеждат като С1мостоятс. 11111
1r нтегрални
схеми .
107
, 20~
!h
е
ВЪ ПРОСИ И ЗАДАЧИ
~ 2.2\
(i3)
От какво се 011ределя бъrзодсйствttсто на едtНt т1нtгеr?
1\аКВО ще
от
СТаНе,
ЗКО
допустимия
от
U) IЮСТОЯННОТОКОВ
В
IIЗХОда
гледна
на
точка
l'ДIIH TfJHГCp
на
СС
1н•гоuата
UКЛЮЧII
ГIU·I'OJIH~I
товароспособнщ· т :
TOBafJ; 6) ТОВарен KOHДl'HЗiiTOJ1?
~
Гs)
'*®
ИЛИ-НЕ;
И-НЕ; в)
llредложете допълtнпелнtt
входове,
11рез които да
· Г -тр11гер.
сttнхронен
JK-тpttгep
от
llредложсте схеми за ttзгражданс 1'5. тp&trep от D-тrиrrp; в) actttt - ..
'S -тp~trcp ·· 6) сннхронсн
' ·
ctнtxpoнcll I,.
. ) синхронен
Т -тригер от D -тригер.
Т тригер от О-тригер. г
_
хранен
ITJI 11 CMOS 11 н'1еграл11и схемн
~·<&що
сер~tите
от
«стандартнtt»
съдържат само J К- 11 D-тр11гер11?
(2s
llaltpaнcтc
• е М<'Жду статttчllите " динам11Ч111ПС тpltгeptt.
cpaBIICHII
.
аТ Лll ТТ Л ДIIIIЗMИЧIIII тр11гер11~
( . ьществув
ато с: · lмостоятелнll «CTall·
]а що ILIIItaMit'IIIIITC тр11ГСр\Н(' Cl' IIJ1011ЗBeЖJt3T К
,
сс IIJвършва ЩJI.'д
нанрежснttята
ОТ ВХОДНИ СИГН<JJIИ.
~
.@
а)
варително установяване на тр11гсрите от фttг . 4.1 11 4.3 в положенщ•
t'.111Hitlla ИЛИ lt)'Jia.
фнг.
(!__з)
и асинхронен
\larlpiltJ('TC C!JЗBIIeiiiiC М('Жду CИIIXpOHCH
.
.
на·
IIHT('I'pa . tнll
Има ли забранена входна комбишщ11я ttpи RS -тригер11тr?
ttpltMt'IHIIt врсмед1tа1·рнм11 н;;
4.1 11 4.J IIPИ р;;ЗЛИЧНИ комбинац1111
1\анравете сравнение между
llр.едложсте начttни за
.11\ - тpttt·ep .
llput•ктttpaйп• трн1·ср
·· ·=IV.
F=I2V.
на
тр11гер лавнtlообра:! t' Н
в тригернте от
RS и JK-тpиrt'lнпr.
нревръщане на
JK-тpttt·t·pa
от фttг. 4.7а IJ
Шмнт с тpa11Зttcтoptt, ако t> дадеttо: f . 1= ~\· .
RI.'~=I.R kl!
(намотка на IHtд-pt•JH' ) ..
fj, 11111 =;)0,
llро.:кпtрайте тp&tt·ep 11а Шм1п · во оt•мага от ф111· . 4 . 11а, ако
pltтi'JIHT (' IIЗГ!JiJ)Lt'll IIT дВа кac~a}LIICI 1'1\'lop :laHH •<'TilllltapTHH»
11/ll!epтopa и с;; дадени: f1 = 1 V , ~,=0 V. 1:.'=5 V. Нходнuто
тttВление 11а трип•ра да бъде максимално възможното .
•
«стандартните»
~-~р~tг;ра~в~ 0~~а•~;:1 ~~ и~~~~~;~~~~~ схеми от същата серия'
(24 !
126\
на
;J.IJ)t'Ti!ЖHIITC CI111Xp011Hit
tiранена?
Начертайте
* (Т2)
остта
11
:tuгически елементи И-НЕ; г) асинхронен RS-трнгср, изграден с трll·
входовlt лог1tческ11 елеменпt ИЛИ - НЕ.
.!ащо входната комб11нац1tн 11 ''Р" RS-тригер1пе сс смнта за З<f ·
(!)
Q_v
rрн1· сри.
t'ДIIOC 1аЖНН П'
асинхронСIJ RS·Tf>ltt·cp, ttЗГIНiден с логнчсск11
асttнхронсн RS -тригер, изгrадсll с тривходов11
1\акво с 11еобходимо. :~а да се р<Jзвие в ед1111
вроцсс 110 време на неговuто 11реuбръща1н~)
~~~
м "-~~ .'lvJ..
6)
(2)
0
сраuнснНL'
зартнtt» интсгралнtt схеми.
llредложете сх~:ма на: а) acttHXIIOHCH RS -тpttгrp. IOI'IHlд<'H с JIOГII'tecкн
е.1ементи
t'.1ементн
·· llallpaueн•
ншпо ·
<:M(J',
сънро
'Съст;;вете времедиаграмите, ОГIIIСващи работ;;та 11а триr·1·ра на Шмит от
Цнtг.
4.12а.
При
какuи
у<·ловии
той
работи
като
тр11гср
на
Шмит'
' 1\ак вю&не върху раЬот;;та му брuит на н;;paJtemю свърза11итс входове
на логическttн елемент Jl Е 1?
Съст;;вете схема 11а тригер на Шмит r елементtt И - НЕ. подобна llit
тази от фиг. 4.12а.
'
llроскт11райте тр111''-'Р на · Шмит с оrн•рационен ус:илuатсл. ако• е дад<'llо :
а)
f1=-t·1=ЗV.
E1=E1=9V; 6)
~-~=ЗV.
f,=2,5V. E 1=E 1 =9\i
1 ригеритё да бъдат с максимално възможно входно съпротив,,еннt•
*
1(>)
i?)
* i8)
~.
®.
108
r lредложl.'те
схем;; на синхронен RS-тригер, ttзt· радсн с мсмевти ИJII1
НЕ.
.\\огат ли импулсите на входовете R и S на един синхр011ен RS-тригср
д;1 се застъпват. без да се наруши правилната му работа?
·
Предложете схема на синхронен RS-тригер, задействан
11u фронта на
'1,11-.IOBHTC IIMHy: &t:ll .
С t.с:пtв~н· uрсмедн;нрам11те, оn11сващ11 работата 11а трнгер11П' от ф111 .
·l.lu " 4. 18.
109
5.
МУЛТИВИБРАТОРИ
тояние н_а равновесие обаче е неустойчиво. То се нарушава и от
най-малката несиметрия в схемата. Дори ако двете И раменL!
са
наnълно
зистора
симетрични,
колекторните
не са строго nостоянни във
токове
на
двата
тран
времето, защото броят на
токоносителите, инжектирани от емитера в базата по време на ра
5.1.
ботата на транзистора, се колебае статистически около сред
КЛАСИФИКАЦИЯ
ната
си
стойност,
оnределена
от
режима
на
работа
на
транзистора.
Мулти11ибраторите са генератори на вравоы·ълни имnулси с RС
връзка.
'р ·
vrv
За разлика от тригерите nродължителността на генериранит е
J
импулси nри тях зависи от nараметрите на схемата им. Мулти
вибраторите се делят на два големи класа - автогенериращи
и
j
чакащи.
.
.Е
Автогенериращите мултивибратори заnочват сnонтанно да гене
рират
имnулси
след
включване
на
захранващото
.
uвl
El
наnре:Ке
ние.
Чакащитемултивибратори генерират имnулси с оnределена nродъл
.
жителност само nри nостъnване наnускащи имnулси на входовете им.
Някои
от чакащите
мултивибратори
(nо-къси от генерираните),
генерираните)
се
задействат
а други- от ДЪJIГИ
от
къ~:и
(nо-дЪJJги от
имnулси.
Фиг. 5. 1. Автогенериращ мултивибратор с бнпо
5.2. МУЛТИВИБРАТОРИrt БИПОЛЯРНИ ТРАНЗИСТОРИ
пярни
транзистори
и - принщшна схема;
6-
врсмсднаrрам1t на нсн1реженнитн
Ако в даден момент токът nрез Tz наnример стане nо-голя"
5.2.1 .. АВТОГЕНЕРИРАЩ МУЛТИВИБРАТОР
о.т тока nрез Т,, макар и малко, тогава nотенциалът в колекСхема и nринциn на действие. На фиг . 5 . 1а е дадена схемата
на автогенер11ращ мултивибратор с биnолярни транзистори. Тя
тора на Т2 ще намалее, това намаление ш.е се nредаде nрез
. кондензатора с, в базата на Т, и ще nредизвнка допълни
телно намаляване на тока nрез т, и увеличаване на nотенциала
IIJH' " ' 'а вл ява
двустъnален
усилвател ·
ltil който е съединен с входа.
,
с
RС-връзка,
изходът
Тъй като всяко стъnало обръща фазата, в схемата е осъ;
ществена 100% -ова nоложителна обратна връзка . Двете ра мен
lli.l
схемата
С' 1 =С 2 =С
l'i.l
симетрични, т.е.
и
Т 1 =Т 2
(в
R,"
рамките
=Rю=R 11 , Rп
на
=Rr:2 =Rt ·
nроизводствените
то.пс-
rанси).
то
Нека да nредnоложим, че след включване на захранваш.оJ ii
наnрежение Е в мултивибратора се установява равновесие, r~с
което и двата транзистора работят в активен режим. Това с
110
в колектора на т,. Това увеличение ще се nредаде нрез
кондензатора с2 в базата на
и ще увеличи още nовеч~ тока
nрез него и т.н. Ще се развие лавинообразен nроцес, тъи като
.коефициентът на усилване във веригата на nоложителната об
r2
ратна
връзка
на
nрактика
винаги
е
nо-голям
ьт
единица
(всяко от двете стъnала с обш. емитер е усилвател на наnре
жение) . Лавинообразният nроцес ще завърши със заnушване
на Т, и насищане на Tz, тъй като коефициентите на усил
ване на заnушения и наситения транзистор са равнн на нула.
От този момент нататък конденаторът С 1 се ..:треми да се
разреди по веригата E-R 81 -С,-наситения Т 2 и след това да
се зареди до наnрежение uc 1 =Е, а кондензаторът С2 се стре-
111
ми да
се зареди
nрежение
по веригата
И с'2 =-Е
(условно
нията върху кондсюаторите
реждшlсто на с ~ IIJH' .I N, 1
E-Rc 1 - С 2-наситения Т 2 до на
приетите
са
nосоки
rroкюarrн
Jl<l
TJ>H()I\<1
на
на
ф1н ·.
t'T<IIIt'
нанреж е
~) . 1 а) .
/{(),111(0'1'0
\'
] а
11 '1• 1·
Коефи!-1-иентът
на
заnълване у
метрични мултивибратори е
11риеми
)l<J
ст о йности
t'JI\'M·PIПIIH' 11 дв < ·п· p:1мt ' llil
формула
l . ~.n
при
си
може да се получи у, нu-малък или rю-гоJrям от 0,5. На нрактики
обаче r1ри симстричиня мултив11братор нс сс nрс110ръчва у< 0.2
1
(колектора на Т 1 ) . [то защо
възможно
nо-силно
нера
(5.1)
Ако
nулси,
не е nоне 5 nъти nо-голямо от
R8
не -само
но
и
до
до
влошаване
намаляване
на
на
Rс•
фронта
тяхната
това може да
на
изходните
амплитуда
и
им
nродъл
Ако е спазено неравенството 5. 1, кондензаторът · С 2 се за
режда до наnрежение И с 2 =-Е nреди настъnваt~ето на следващия
лавинообразен процес . Дотогава токът на разреждането на С 1
създава nад на наnрежението върху R u1 , който е nо-голям от Е ,
nотенциалът в
базата
на
Т 1 е отрицателен
и
Т 1 остава
шен. С течение . на времето токът на разреждане на
лява, nотенциалът и 81
в базата на
т,
С1
става равен на
нула
и
че лавинообразният процес настъпва веднага след отnушването
::::::0. По-нататък nоради
разменени роли на двете И рамена. Така С 1 се стреми да се за
реди до наnрежение uc1 =-Е по веригата E-Rc 2 -С, - наситения
а с2 се стреми да се разреди и след това да се зареди до
напрежение
ис 2 =Е
по
веригата
Е-Rш -С z- наситения
т,.
По
ради сnазването на (5.1) най-наnред завършва зареждането на
С,; след това се разрежда Cz, което довежда до отnушване на
мултивибратора, които поясняват неговата работа .
изхода
се
nолучават
две
разместени
рен.ие Т. Паузата между импулсите е
равна на Т-
iн
t• .
във
времето
111 1 = / 112 = 111
В двата
поредици
от
за
nродължителността
мултивибратора .
n
ро ст о
За
целта
на
имnулсите
ще
се
в
двата
възnолзваме
от
пр а в ил о .
и с ( оо )- и с
(5.3)
(1)
където Ис (О) е наnрежението върху кондензатора в момента t =
=0, u c (f)-в момента t, а и с( оо)-в момента t-+oo (ако, раз
бира се, кондензаторът беше оставен да се зарежда безкрайно
дълго време nри същите условия) .
Процесът на зареждането nротича както в една диференцира
ща или интегрираща верига
(вж. т.
2.1
и
2.2) .
Неговата nро
дължителност зависи от времеконстантата на веригата т:=RС .
Същото nравило важи и nри разреждане или nрезареждане
на
кондензатора.
В нашия случай nродължителността на импулса
времето за разреждане на С, nрез
до
Ис 1
(t. 1 ) =О,
nрезареди
С1,
като
е
(5.3), получаваме
t нl =
Rв1 с 11n
t.,
R 81
наnрежението ,
И с 1 ( оо ) =Е.
Е- ( -Е)
Окончателната
е
Е-О
е равна на
до
което
се
стреми · да
Като заместим тези стойности
=R 81
формула
t.,
от напрежението и с /0)=- Е
за
се
в
·
С
,!n2.
продължителността
на
импулса
::::::0,7 R 81 С, .
(5.4)
Поради симетрията на с~емата
и очевидно е
Понеже схемата е симетрична,
t. 2
т
=in = •
2
::::::
0,7
R82
С2 .
(5.5)
Периодът на nовторение на имnулсите е сбор от
J
и
,'112
на
t=RCin
Т2, излизане на т, от режим на насищане и настъnване на
нов лавинообразен процес и т.н.
На фиг. 5.166 са nоказа,ни времедиаграмите на напреженияти
в
схемата.
Когато един. к.он.ден.затор с калацитет С се зарежда през
верига с постоян.н.о съпротивление R, продължителността н.а ин
тервала н.а зареждането до кой да е Аtамен.т t може да се прес
м.етн.е по фор м ул а т а
симетрията на схемата процесите в нея се nовтарят, обаче при
r,,
формули
изхода
заnу
лиза от режим на насищане . В този момент настъnва и но
вият лавинообразен процес, който завършва с насищането на Т 1
и заnушването на Т 2 . Може да се смята без голяма грешка,
в този момент Uc2 =-Е, а Ис!
телни
нама
Т, се отnушва .. Протичането на ток nрез Т 1 nредизвиква сnа
дане на и" 3 , 1 , което се nредава в базата на Т 2 , и последният нз
r,.
нн
нарушаване на условието (5.1) за едното от рамената на мулти
вибратора (т . е . до нарушаване на неговата работоспособност) .
Анализ и проектиране. Нека сега да намерим nриблизи
сл едното
жителност, което, разбира се, не е желателно .
на
кuнфи1 ·у рнцинтн
(респ . в другия изход у> u . ~). тъИ като това лесно довежда дu
венството
доведе
самu
11е еа
на фронт.а на имnужа о изхода
колкото е
с
5. 1
L'днакL!И ,
nреnоръчва да се елазва
симетрична
на мултивиСiритора от фиг .
MOЖIIU II0-6Ъp : 10, . 1<111(010 IH lll'I 'O ~'t' OIIJ>t') ll'-'1!1 11poдi, J IЖIII'l'J IIIOI.:II<I
се
т.е .
(вж .
В д р у ги случаи обаче той м О Жl'
между О и 1 Така , ако стойностите 11 а
0,5.
nараметрите на елементите в двете рамена са
М . Им11 у л с на т ех ника
t. 1
и tн 2 . Ако
еднакни.
113
( f) .lil
T~l.4R".C
Jlu-гopc 11редПОJIОЖИХМС, ЧС t.:JICД ВКJIЮЧВане на за , .
''> н;IIIJH',I\t'HIIC' в Jtвата транзистора се устюо
хранващо-
01
, , 11 · 1
.
1 вява активен ре~
•' '
llll\,1 IIO.I ICIЖt'lllft• мy .II TIII\It(!p;tr·()p t.r · 1\llllill ' ll l'l' ,..
.
"' , ,,.. L'.,. OбaLJ"'- tiSI'1
'
·
·
' ' 'мов,, _ \ "(.! IIIIK(.JI\Ba r·a patii(IIH , Чl' l'.'IL'.'l l\K : IIOЧU'-IIIl' lfa :lil
фиг. 5.1 трябва да сс нма flредннд още СJIСднuто. Съ11роТ11н
.1ени ята на колекторните резистори Rc 1 и 1<1.'~ се опредслят и от
,p; llll\<llll!II'O HallpCЖCIНH~ Tpct!OIICTOJ.>III'L' II(L' 11;11\.'IH.!aT IIML'HIIO u щ, .
·''"' 11 r•· ·t, fl\1. Ако те навлязат в pCЖII\t 11: 1 наснщане
мултн
При
nроектиранети
,\ t'.'I()BII5П<'I
II.'IIПYдa
използванtто
IIMIIyлcитe
11
на
мултипнбратора
11!1\;lfJOl'II!J\ ,,,-!11< J\'1', 1\0IICYM<IILIIЯ
llt'O(I\<> . lll\1;11 ;1
'\<1
на
и
\lултивнбратора
(тези
11 <HI-
nараметри
се
Ollf)l'дl'.Hп както flpи трнгсрнте). Освен това през базоните peзiiCГIJ -
1'"
~-;,
llfHIIII'I;Iт обрап11пс колекторн11 токове на транзистор11Н'.
темnературно
сими
падове
зависими
на
и
създават
нанрежението
също
върху
тях,
температурно
а
това
се
1\0IIT! I
з<JВII
отра3s1в;,
върху продължителността на импулсите и нейната зависимост от
Гl'~1nературата. Ето защо
и
R ,, 1
много големи, особено нри
не трябва да се избнрат
R112
използване на транзистори с голем11
обратни токове (наnример германиеви).
Но дори когато оnасността от темnературна нестабилност нс l '
I'ОЛЯМ<I
(Наllример
11р11
ИЗIЮЛЗВаlll'
11а
СИЛНIНfеВИ
траНЗИСТОр11),
съпротивленията в базите не трябва да се избират много гoJieмll ,
защото няма да
liаистина
могат да осигурят
един
транзистор
е
насищането на транзнсторнн•.
нас1пен.
ако
се
сnазва
нер <J-
. nенството 2.17. Като nземrм прr;щ11д, чr eкo lfRii JtC'IПII:1T<J схс,, ;,
на наситения транзистор е една точка, за мултивибратора от ф1н ·.
· 5.1
получаваме,
че
.
.
Е
lm =-~-,·
'н2
'Hl
( 11ренrбрrгнат
,
е ток1,т tlfH' 1
1.
,,
=
Е
t~нбр<~то~ът . няма да се самовъзбуд 11 , тъi1
като ко~фициен
' ьт на усиJJ~ане във перигата на обратната връзксt ще бъде ра
вен на нула. За саАtовъзбуждане н.а мултивибратора е неuб
ходи~о транзисторите да бъдат изведени от насищане, което може
да стане например чрез подаванс на краткотраен импулс с отри
цателна
полярност о базите им. След получаване
на този първоначален тласък мултивибраторът работи сигурно
самостоятелно. В редица случаи той може да сс самооъзбу~
ди и без този външен тласък, но както казахме, за това няма
никаква гаранция. Ето защо, ако един симетричен мултивибра
тор не се самовъзбужда, вместо да се подава импулс в базите
може да се изключи и включи захранващото нанрежение некол:
кократно, докато се получат генерации.
Друг не до с ,. ат ъ к на симетричния мултивибратор с, чс
мнналната nродължитеJшост и амплитуда
i1a
110-
импулсите се устано
едва
няколко nериода след започване на генерацните .
1 lpii'IHHaтa r. че в нървня момент наnреженнята н върху двата
кондензатора cct равни на нула и нав J IНЗанстu на ед 111111 н тран
пяват
зистор в режим на нuснщане и JанушваJiето 11а другнп нr стаnnт
-R-- •
НЗВСД/IЪЖ.
m
IIPI' ) LIIIЩ
1\;ITO Cl' IIM;I
ll!'p; l
И накрая формата на импулсите се различава от правоъгъл
11
натu (вж. ф111·. Г!.lfi), което l' Jtpyг llt'Jtocтaтък на мyJJTIInlftJ/)a
тop<J о r· фнr·. Гi. 1и.
, като се има предвид същото неравенство 5.1). След за
местване в (2.17) се получават следните условия, за да бъдат Т, 11
трябва да се нма предвид, че наnреженнето между колектора
и базата на всеки от тях достига 2Е (вж. фиг. 5.16) .
венство 5.1),
1csa 12
:::::::::
..
R~
(11ренебре1·нат е токът нрез
С,
R81
Т 2 наситени:
При избора на транзистори за симетричния мултивибратuр
Максималната честота на повторение н.а импулсите 1· =__!_
~1Rc, ~Rm,
(5.7)
~2Rc2 ~R82.
(5.8)
Един от недостатъцИте на · симетричния мултивибратор е, че
неговият режим на самовъзбуждане е твърд.
т
е от nорядъка на граничната честота на транзисторите /~- Тя се
ограничава и от паразитните каnацитети, които трябва да бъдат
много по-малки от
мация
на
схемата.
С,
.
и
с~.
както и от допустнмата
консу
Съществуват модифицирани схеми на симетричния мултивиб
r<пор, при които някои от недостатъцнте му се избягват.
Режимът
на
самовъзбуждане
на
какъв
да
е
генератор
се
нарича мек, ако след включване на захранващото наnрежение той
неnременно заnочва да генерира. Режимът на самовъзбуждаttr
се нарича твърд, ако след включване на захранващото напре·,
жение генераторът може да се самовъзбуди сигурttО само ако nОЛУ''"
11ървоначален тласък за това отвън.
114
·
5.2.2.
ЧАКАЩ МУЛТИВИБРАТОР
На фиг. 5.2а е дадена схема на чакащ мултивибратор с
биполярни транзистори .
Този
мултивибратор
има
едно ;
l
115
той ч и в о състояние, наречено изходно, и едно не у ст ой ч и в о
·
състояние,
ботно
наречено работн.о .
състояние
външен
имnулс,
може
да
откъдето
Премннаването от
стане
идва
и
само
nод
и з ~одно
u
ра
!П.. .!денстuнето
на
на11меноuанисто
чакащ
мул
тивибратор . llремина~:~ането от работно в изходно състояние став а .
самостоятелно под въздействието на бавните процеси в схемат а ·
както при автогенериращите мулти1:1ибратори.
Параметрите на елементите се подбират така, че след включ
ване на захранващото напрежение Т, се запушва, а Т 2 се на
сища.
n базата на Т 2 ще стане равен н а нула и Т 2 ще се отпуши. Нам<J
:1нвинсто н а пoтellltllaлa 11 ""
.
набазатина
в ко.1ектпра 11а Т ~ ще се предад е
N 11 1 11 ще го 11 з всде от p~A<IIM H <U
наснщане . Ше се ра :щне JICJU11110oбpaзeн нроцес , н резуJ 1тат на кofl ~
Tt
11рсэ J Ll'J IIIП'JIH
1<.
то мултивибраторът ще се върне в изходно състояние .
Вместо отпушващ импулс на базата на Т1 може да се подаде•
запушващ импулс на базата на Т 2 (направо нли през С 2 ) и проце -·
сите ще се развият по нодобен начин.
За ускоряване на лавинообразния процес паралелно на рези
стора
R
може да се постави ускоряващ кондензатор С (показан
с прекъсната линия).
От направеното описани е на
J\I!Gратор може да се нанравн
Е
работата на чакащия мултн
изводът,
•и' продължител
ността н.а. импулса в изхода (колектора н.а Т 2 ) се дава от (3 .•)1.
Това се вижда
·диаграмите на
и от фиг .
5.26,. на която са nоказани време.
напреженнята в мултивибратора .
В-ръщането 11а мулТJtвибратора в изходно състояние не став<!.··
. веднага след запушвансто н а Tt и насищането на
тъй като Cz
r ..
трябва да се зареди отново до наnрежение И с 2 =-Е (в момента
на лавинообразния процес и с 2 ~о). Зареждането на С2 се из
вършва по веригата E-R c1 -С2- наситення транзистор Т 2 и завърш
ва практически (вж. т.
2.1)
за време
а
(5.9)
Фиг .
5.2.
Чакащ
мултивибратор
с
То се нарича време за възстан.овяаан.е. Следващият вхо
лен импулс не трябuа да постъпва преди 11Зтнчане на това време,
6иrюляршt
транзистори
и - п ринциnн а с хе м а, 6
защото тогава С 2 не се е заредил наnълно, скокът на нанреже
б
вр t:' М ~Д И <J I pa MII Н 3 H <J it pt.' Ж: C IHHlf d
нията и с 1
и u 1r2
ще бъде по-малък от Е и продължителността
на генерирания имnулс
Кондензаторът с2 е зареден до напрежение U c2 ~-Е (посо
ката на напрежението uc2 на фиг . 5 . 2а е избрана произволно) .
Желателно е 113
За да бъде
1,. 2
няма да бъде равна на номиналната.
да бъде малко .
Tt сигурно занушен
в
изходно състояние,
R,
R
Това е изходното състояние на мултивибратора, което може д а
трябва да бъде много по-малко от
освен това
81
свърже към източник на отрицателно напрежение
продължи неограничено дълго време .
да
Ако на базата Т 1 се подаде импулс с произволна форма и
амплитуда, достатъчна да отпуши
r, ,
спадането на потенциа л
ла в колектора му ще се предаде през с2 на базата на т 2 и щ е
го изведе от режим на насищане в активен режим. При усло
вие, че коефициентът на усилване във веригата на положителна та
обратна
връзка
е
по-голям
от
единица,
ще
се
развие
r,
лавино
образен процес, който ще доведе до насищане на
и запуш
ване на Т 2 . Това е работното състояние на мултивибратора, п о
време на което С2 се разрежда по веригата E-R 82 - С2-наситення
Т 1 . Токът на разреждането, протичащ през
R 81
,
поддържа Т2 в за
RIJt
може да се
Е 13 , вместо
се замаси.
Усло~:~ието да бъде наситен Т2 е (5.8) и сс получава лесно
от фиг. 5.2а, като се вземе предвид, че еквивалентната схема на
.
наситения Т 2 е точка и 1" 1
Е
= -R--,
/J'2
а f с.ш~
Е
=-R--·
С2
Именно чрез спазване на горните условия се осигурява ус
тойчивото изходно състояние на мултивибратора .
Амnлитудата на генерирания импулс е
(5.1 0)
пушено състояние. Когато С 2 се разреди напълно, потенциалът
116
,.117
Следователно
желателно
Кондензаторът - С,
цираща
е да
сс
спазва
и
неравенството
При u, =И* отново ще настъпн лавинообразен процес, след коii
u, и и ., стават IIIICKH, а и 2 -- внсок. По-нататък цикълът сс
то
Rc2 <t:.R.
верига
за
Съществуват
и
резнеторът
R 81
евентуално скъсяване
и
други
схеми
на
образуват
на
входните
чакащи
диферен -
новтаря .
мултнвибратори
с
llllt'OKII,
тогава
протичат
МУЛТИВИБРАТОРИ С ИНТЕГРАЛНИ ЕЛЕМЕНТИ
5.3.1 .
АВТОГЕНЕР11РАЩ МУЛТИВИБРАТОР С ИНВЕРТОРИ
Схема и принцип на действие.
на
На фиг. 5 . 3а с дадена
ш:поr ·е нер11ращ м;:пнвибр<J 1· ор с
- ~· и лшв ·ьз6уждан.е .
11 2 е
ннсък
н
кондензаторът
ще
н ИJ
c.;t
сс>
:~<rpL·A,.J.a в uбратн<r 11ocor.a, к;по u, CIIJ.J.<.J. llpн 11 1 =И * ще Hi:ICTЪIIII
лавинообразен нроцсс, след който явленията в мултивибратора
биполярни транзистори.
5.3.
u,
:~апочне . да
Ако при включване на захранващото напрежение
импулси.
инuертори .
Той
cxeM<J
има Мl'Ки
Такн, ако пр11 UК .'IЮ•шанс на захрннващото на-
както
по-горе.
И накрая, ако при включване на захранващото напрежение
u, =И2=ИJ= И*, това състояние на равновесие ен е устойчив о,
защото и най-малкото отклонение от него поради наличието на
положителна обратна връзка довежда до настъпване на лавино
образен процес.
Стационарният (установеният) режим ва мултивибратора на
стъпва
няколко
периода
след
включване
на
захранващото
на
прежение.
11
На фиг. 5.36 са показаин времедиаграмите н.а н.апрежен.ияти
,,,·:rлннiбrатnра в уста11ове11 режнм. Предполага сс. че дBi:l
' ·' 1111вс>ртор:r с1 t'."tii<~KBII. следователно н .1огическите нива И' и
U'
в изходите им са еднакви. Освен товi:l се предноJ!ага, че нр11
зареждането на кондензатора логическите нива И 1 и И остават
0
постоянни, докато в действителност те се променят малко, защото
изходното
съпротивление
на
логическите
елементи
не
е
нула;
при това платата на генерираните импулси в т. 2 и 3 не са пло
ски. Обикновено за изход се използва т . 2, където тези из
кривявания
са
по-малкн .
Анализ и проектиране . От фиг. 5.36 се вижда, че продължи
телността на импулса и паузата се опредеЛят от експоненциал
ните
изменения
от И с
t"~RCin
Op~~<'A113Гpi1MII на IIЗIIJH'Ж('IIHЯ1 il
11рсженне потенциалите u, и и ., в т. 1 и 3 са ниски (н;шрежсннсто
върху кондензатора И с =0 в началнин момент), това означава, •н ·
11отсrщншrът и~ в т. 2 с висок . Тоr·ава кондензаторът ще за11очне
да се зарежда през резистора R и изходите на ЛЕ 1 и ЛЕ2. като
u, се повишава . При и 1 =И* (вж. фиг. 2.25, където е дадс1и1
.
характеrн1стиката
. '/Е,
на
пneл :IH.I'''
ще превключи. също
p<tJIIO
11:1
един
инвертор)
инверторъ г
11 Л Ez. Превключпането става скоко11r>
(с :JaUiiiiOOбpaзcн процес) 110ради lliJJIИЧIICTO на ПОЛОЖИТl' .' l
llа обратна връзка през кондензатора. Сега
u,
и и з стават ви
соки, а и 2- нисък, поради което кондензаторът ще започне да се
разрежда през
118
R
и изходите на .7Е, и ЛЕ2, като
u,
означените
нива
(и,
се различава
и : 1 през дадения
5.3,
0
Ф1н·. 5.3. Аотогснсрнращ мyJJTIНIItбpaтop с IIIН!Срторн
6
между
в ко
нто се замества u,(О)=И*-(И 1 -И ) , u 1(t" ) =И*, и 1 (оо)=И 1 , з<.J
IIPOДЪЛЖIITCJ!IIOCTTi:l 11<1 IIMIIYЛC<J СС II<JMIID<I
f
llJIIfiiЦИПIHt СХСМ:а,
u,
11нтервал от време). Ето защо с ' помощта на формула
О -
на
само с една константа - стойността на
се понижава .
2U 1 - и• +И"
По подобе11
•
1
"
.::::IN ' l11
(5.11)
И-И*
113'11111
за II<Jyз<Jтa се получаuа
{ 1' 1 , ,.
1
- - - - - ..
1'•
1
( !) . 12)
Тези фopм).lll са В<.J :1идн1t нри НЗIIUJrзуване както нaTTJI, Ti.l 1
0
кa и на MOS нли CMOS интегрални инвертори, като И , И и И *
се отчитат от съответните характеристики на предаване (вж. фиг .
R не
2.25). При използване на ТТЛ слементи съпротивлението
може да бъде много малко, за да не претовари изхода на ЛЕ 1 и
да не намали недопустимо стойността на логическата единица в
т.
2, когато в т. 1 има нисък потенциал . От друга страна, R не
може да бъде много
голямо поради
ниското входно съпротив
ление на ТТ Л елементите. На практика се препоръчват стойности
между 200 и 500 Q.
При използване на MOS ил CMOS елементи минимално
допустимата стойност на
Rе
по-висок'а (няколко килоома) поради
по-високото изходно съпротивление на тези елементи. От друга
страна, R може да бъде много голямо (десетки мегаома) по
ради
високото
входно
съпротивление
на тези
R
Съпротивлението
се избира в зависимост от използвания
тригер (ТТЛ, MOS или CMOS) според съображенията, пЬсочени
при мултивибратора от фиг. 5.3. Тригерът на Шмит може да
бъде «стандартен» (например един от четирите тригера от ТТ Л
интегралната схема 74SI32- вж. фиr. 4.14) или да бъде из
граден с интегрални елементи (вж. например фиг.
4. 11 или 4.12).
елементи.
Този мултивибратор и някои негови модификации се използват
много
често
поради
голямата
им
АВТОГЕНЕРИРАЩИ МУЛТИВИБРАТОРИ С ЛИНЕЙНИ
5.3.3.
простота.
ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
5.3.2.
На
АВТОГЕНЕРИРАЩ МУЛТИВИБРАТОР С ТРИГЕР Нд ШМИТ
фиг.
5.4а
е
дадена
схема
на
автогенериращ
На фиг. 5.5а е дадена схема на автогенериращ мултивибра
мулти
вибратор с тригер на Шмит. При включване на захранващото
тор с операционен. усилвател. При включване на захранващите
напрежения Е, и Е2. които трябва
да
са
разнополярни,
ис =0,
и,..х =И', а в точката А има потен-
ци ал
и~ =V
1
1
R,
R.+R2
затарът се стреми да
И' през
Конден-
uюх
Ucl
R1
А
се зареди до
R. При ис =иА операци
онният усилвател
навлиза
R,
в акти
а
вен режим и се превключва поради
положителната обратна вр~зка,
осъществена през делителя Rr-R2
(механизмът е същият както при
тригера наШмит от фиг. 4.1 3). То
а
Фиг.
Шмит
5.4.
гава иизх = U 0 и е отрицателно, по
б
а- принципна схема;
6-
напрежение и с= О и и нJх
мултивибратор
с
тригер
и" А = U 0
на
врсмеднаrрамн на напреженнята
= U'
(тригерът е с инверсен изход).
Кондензаторът започва да cue з<!J)ежда през R и при ис = t:r три
герът превключва (иизх =И ) . След това кондензаторът започва
да се разрежда през R и когато ис = е2, тригерът отново се
превключва. По-нататък процесите се повтарят.
На фиг. 5.46 са показани времедиаграмите н.а н.апрежен.ия
та в схемата. С тяхна помощ и с помощта на формула 5.3 за
жим
t.
t"
120
на
импулса
и
паузата
в
стационарен
ре
(след първия импулс) се намира:
~RCin
~RC1n
U 1 -e2
U1
-e,.
г,-U
t2
R,
R,+R2
А
и· също е отри-
цателен. Ето защо кондензаторът
започва да се разрежда при R,
като
се
стреми
•
да
З)
(5.14)
се
разреди
и
след това да се зареди в обратна
посока до U 0. При Ис =и~ опера
ционният
усилвател
отново
се
превключва. По-нататък процеси
те
се
повтарят.
На фиг.
диаграмите
5.56
н.а
са дадени време
н.апрежен.ията n
му;rпшнбра·rорi.!.
(5.1
0
-l)?
u'
u'
ради което потенциалът в т. А е
Автогенериращ
продължителността
LJc
логическата
нyJia
Внжда
трябва
ct>,
б
•н·
непре
менно да бъде отрицателна, в про
тивен случай
при "зареж,iJ,анеr_о
Фш·.5.5.
ратор
Лuтuгснернращ
с онерациuне11
а - 11рннцнпна схема;
6-
муJJтнrнtб·
усилвател
~ремrднаr· рами
Hd
ttапреженнята
121
си
в обратна посока
кондензаторът ще се стреми да
се ра.t
реди до напрежение U 0 , което е по-голямо от и';, и следователно
!И кога няма да се разреди до и'j- генерациите ще престанат .
С помощта на фиг. 5.56 и формула 5.3 за t"
и t"
се полу-
ч ава:
U'-u u
'"
~RCin
t,,~RC ln
R,
R,+R,
.
R,
U'-U'
R ,+ R"
N,
-(·
и
R ,+ Re
N,
и
-11
R,+R,
(5.15)
между
=
(5 .16)
реактивното
~IJII _.р
--
(5.17 )
на операционния
усилвател
и от за
са равни).
1ОИ
са
кварцови
nластини
с
два
метал11и
електрода.
фиг. 5.6а е дадено условното означение, а на фиг. 5.6б- ек
вивалентната им схема. Елементите Lo и Со образуват серийна ре
lla
резонансна
L0
на
втор11,
napaлeJJeH
11
pl'-
характер.
На фиг. 5. 7 е дадена схема на автогенериращ мултивибратор
кварцов резонатор, изграден с иниl!ртори. Тя е получена
С
5.3
чрез замяна на
кварцов
резона-
уrлutню oзtt<Jчctote;
6 -
г-----:0~:~---~
ЛЕ,
г---;-
1~
ва,
от
че
сигналът,
случайните
жението
в
породен
флуктуицни
дадена
точка
точка
усилен
и
и
1
6--+----...J
-
\---)
-
нанрнмер
на
на
със
360° ).
ЛЕ 1
~
2
нанресхемата
съща
Ф
ltr. 5. 7.
рнращ
Kвapuou
auтort>нt
с ltН ·
мултивибратор
вертори
УснJJванетu се извършва от JJОГ11ЛГ:~. което трябва да компенсира
:нпнхването . в крttоала. Всекн от тези елементи обръща фазата
(променя н със 180° ), пopa JLH което обратната връзка ще бъде по
.JtiЖJпелна само ако крнстиJ1ЪТ не променя фазата на снгна;1а .
5.6.
11 -
с
във веригата на обратната връзка да
е по-голям от единица. Това означа
та фаза
(О или
ческите елементи
·
.
Hi:IJII1ЧHCTO
(т. 1,2 или 3), трябва да се върне по
веригата на обратната връзка в съ
честота
~~ Ф>е. К"Р"'' Р'"""Р
А
tiMil
'
fo-
индуктивен
щата
Ro
"
1•1)
стойност между 5 11 1:·> 1' 1
тор. За да възникнат трептенин, е необходима обратната връэка да е положителна и коефициентът на усиJtване
РЕЗОНдТОРИ
с
с
1\ ~.
цови резонатори работят при честота на серийния резонанс или
много близко до нея.
При честота [о импедансът на кварцовия резонатор е ак
тивен и равен на Ro. При честоти, по-малки от [о, той придо
бива капацитивен характер, а при честоти, по-големи от
кондензатора
5.3.4. дВТОГI.:НF.РИРдЩИ МУЛТИВИБРАТОРИ С КВАРЦОВИ
верига
..... с . а ..
UU)L'JiёJll\1
от схемата на фиг.
зонансна
пр11
(в съчетание с Lo), но вмншието на този резонанс върху
работата на резонатора е несъществено, защото всички квар
с
резонатори
съпротивление
.IOIIUHC
хранващите напрежения (стига двете захранващи напрежения да
Кварцовите
- -
-R-..-
ll<lj>UЗIIТl'H.
активното
r
!lаралелният кaltaцiiТL'I .
, t:
и
1
l
Q
(1+2;.)
зависят от параметрите
20 MHz.
Съпротивлението Ro, наречено съпротивление на серийния
резонанс, изразява загубите на енергия в кристала. То има стой
ност между 100 k~~ при ниски честоти н 10 ~~ при внсоки честоти.
Характерно за кварцовите резонатори е, че имат много голям
качествен фактор (качественият фактор се дефинира като от
ношение
1
1 не
зонанс от няколко килохерitа до
рс :юн а НС) :
f\ко U =-И " , както е обикновено при Е1 =-Е~. тогава
:"=t"~RCin
Тази честота зависи от размерите на кварцовата пластина
и от кристалографското направление, по което е отрязана. Прою
веждат се кварцови резонатори с честота на серийния ре
екнивt:~лrttтна Ol'~·'
Това условие е изпълнено при резонансната честота
[u.
но не и пр11
други честоти. Ето защо в генератора се възбуждат трептсннн
•
J.. =
с честота [о.
1
---.\ L,.l.
:г.~
(5.18)
Поради това, че коефициентът на
tюложитслната обратна
ycиJIB<Iнe uъв веригата
на
връзка е IJO-ГOJJЯM от единицu, ам пл и 1 у-
дата на възбудените треnтения бързо нараства. При големи амn
литуди обаче коефициентите на усилване на логнческите елемснтн
намаляват, защото те заnочват да
работят в
nо-малко стръм-
ните участъци от своите характеристики на нредаване (вж. фиг.
2.25). Когато коефициентът на усилване във веригата на обратна
тв
връзка
спадне
до
единица,
амплитудата на треnтенията
nо-нататъшното
се nреустановява
нарастване
и
на
При използване на ТТЛ инвертори възможните честоти на ге
е между
1ОО
и
от
1
ДО
Съnротивлението
10 Ml-lz.
~2 и се nодбира оrrитно.
390
R
При използване на
генерираните
CMOS инвертори възможните честоти на
трентения са от няколко десеткrt kHz до 1 MHz.
Съnротивлението
R
амnлитудата)
х~дящ~!
Това е
което трябва
да
се
комnенсир.а
CMOS инвертори от серия В, които имат кое
10 и ЗО nъти.
п име .
Прн
11:\IIOЛЗIJaiiC
~-.рнст:JI срчесгuта f"=
LIO.:ГIIU /(=
1 MllL
на
смо~
ннвсртор
74СО4
и
на
кварцов
дUIIЫIIIIIH'ЛIIIIП' елсмс11П1 имат стой110СТН съот·
1 fv\~1 11 C't=C~=:!'2· pJ·
Схемата от фиг.
5.8
е много стабилна и устойчива на сму
щения, затова се използва широко като тактов генератор в елек
тронни
часовници,. калкулатори,
цесорни
микрокомnютри
и
микроnро
системи.
се избира от няколкостотrtн /?~2 nри нискн
кварцовите резонатори нестабилността
на треnтенията
в кварцовите
на
5.3.5. ЧАКАЩ МУЛТИВИБРАТОР С ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ
чес
генератори е много малка.
основното им nредимство пред останалите мултивиб-
paтopi!J
са
фициент на усилване между
Поради големия качествен фактор и голямата стабилност на
nараметрите на
сигнала,
усилване' между 3 и 9, а CMOS инверторите от серия А - между
1 1 и 2 затова не са nодходящи за изnолзване в тази схема. Под
честоти до няколко k~~ при внсоки честоти.
тотата
на
настъпва т.нар.
стационарен
(установен)
режим
на
работа
на
кварцов.ия
генератор. В този режим формата на напрежението в т.З е
близка до nравоъrълната, а в т.l - почти синусоидна.
нерираните тrl'nH'IIItЯ са
на
от инвертора. За целта инверторът трябва да има коефнциент на
усилване по-голям от 1О. ТТ Л инверторнте имат коефициент на
На фиг. 5.9а е дадена схема на чакащ мулгшибрато~ с ::.._о
гнчески елементи. В изходно състояние и., =И . и.,,. -И .и1 ,_.О
.JA'1 j
На фиг. 5.8 е дадена схема на кварцов гене
ритор
(мултивибратор)
с
един.
ин.вертор.
1
Ре
R
:lrtсторът
е nоставен, за да изведе инверто
ра в линеен (усилвателен) режим. В този ре
tКИМ работата на инвертора е в стръмния учас
тък
не,
от
неговата
където
,·плям
от
,·олютно
характеристика
коефициентът
единица.
н.а
Това
на
у сл о в и е
необходимо
предава
усилване
за
е
е
заnочване
аб
11
.1оддържане на генерациите. Др у го у с Jr о в и е
с'Jсше обратната връзка да е положителна. Ин
верторът обръща фазата на 180°. Неговото изФиг. 5.8. Кварцов, ·ходно съпротивление Rнзх образува с кондензато
автоrенериращ
ра
с2 интегрираща
(закъснителна)
верига,
мултивибратор
с
еди11 инвертор
която nричинява изоставане на сигнала по фаза
с
90о.
КварЦОВИf!Т кристал
верига,
с още
от
90°,
възможно
която
се
и .кондензаторът
изисква
да
nричини
cl
образуват друга
изоставане
по
фаза
за да бъде обратната връзка nоложителна. Това е
само
ако
имnедансът
на
кристала
е
чисто
активен,
т.е. само nри честотата на серийния резонанс [о. Ето защо мулти
вибраторът се самовъ.збужда само при честота [о. Под та~н
ЧеСТОТа КрИСТаJIЪТ И С1 образуват K:.IJI<IЦ11ТI1Bl'll ДCJIIITeJJ С фаЗОUО
отместване 0°. Над тази честота имnедансът на кристала е ин
дуктивен и заедно с С1 дава фазово отместване 180°.
Двете дефазиращи вериги nричиняват затихване (намаляване
124
а
по~
t.
ф 11 г.
а ·-
и
Чакащ муJiтнвнбратор с лоп1чесю1 СJiементн
rrpнtщвrrнa rxl'-.til , 6
времеднаграмн на н~шре1К<'111НП.t
5.9.
. и 2 ~0.
реден.
телен
При
като
кондензаторът
подаване
nускащ импулс
на
е
раз
кратък отрица
и..
с д<}статъчна
амплитуда напреженията в т. 1 и 2 са съот
встно
иi~И 1
Кондензаторът
и
и~=И •
започва
1
а
да
се
по веригата: точка 1-C-R
заnушен, защото и2>
0).
UHJX
=0.
зарежда
(диодът D е
Ниското наnре-
жение на изхода и IIJX поддържа логиче
ския елемент И-НЕ запуше11 н след прек-
ратиuаllетu 11<1 IIY<.:KCJЩIIИ нм11ут.: и.х. flpн и~~ И*' (uж. фнг.
инверторът и логическият елемент И-НЕ се nрев
ключват
със
скок
nоради
nоложителната
обра~~~а
връз
2.25)
ка nрез кондензатора С. При това отново ииJх =И . а и1 ~О.
125
Отрицателният
скок
на
напрежението
и,
се
подавс:
нр сз
кон
u., =О и nонеже и из= О, и"" става единица, а и2- нула. Скокът
на u 2 се nредава през кондензатора в т. 3 и из става отри·
Jtателно (ако на входа на ЛЕ2 в т. 3 има вграден диод, той
дензатора в т. 2 и и 2 става отрицателно. Това отпушва диода ,
който ограничава по този начин скока в т. 2. защото конден
заторът бързо се разрежда през изхода на елемента И-НЕ и от
ограничава
отрицателния отскок
пушения
наnред
разрежда,
диод.
На фиг .
са начертани времедиJ.Lгра.м.ите н.а н.апрежен.ията
5.96
в схемата. За нродЪJJжитеJJността на импулса с номощта на фор
мула 5.3 и тези времедиаграми се получава
( 5.20}
И' .
t" ~RCin И*
Времето за възстановяване е
18
~З(го+ги
където
го е
(5.21 )
),
на
изхода
на
отнушения
логически
елемент И-НЕ, а г 0 -съпротивлението на отпушения диод .
Ако диодът липсваше, вместо г 0 в nоследната формула тряб
ваше да се постави R, nри което времето за възстановяване
силно
нараства .
Друго предн.азн.ачен.ие н.а диода е евентуално да предпази нн
а
R
о обратна nосока nрез
инз х
г.
J
Скокът
=0.
11редава
през
на
и2
кондензатора
анализа
на
работата
наnрежението
. югическите
елементи,
на
както
на
чакащfiЯ
логическ1пс
и
входнин
мултивибратор
нули
ток
в
пре ·
изходите
на
на
инвертора .
Това не винаги е оправдано. Например при използване на ТТ Л
елементи от стандартната серия
че
входният
ток
на
74
инвертора
трябва да се има
в
изходно
предвид ,
състояние
на
мултивибратора е около 0,6 тА. Ето защо R· не трнбва да бъде
по-голямо от 400 ~2. В nротивен случай и2 няма да бъде
логическа нула . При използване на MOS и CMOS елементи това
и u -~ става по-високо от
намаляване
на
времето эа
LыlpoтнвJil'tiHL'TU
R. CL'
възста1ювява11t '
uгр<шнчаuсt огдоJI) 01 ) словието да не
вретоварва изхода на елемента И-НЕ, както беше nри автоге
нериращите мултивибратори.
гнчсската
единица .
CJJeд това
настъnва nериод на възстыювя
uане, nрез който кондс113аторът
се разрежда nрез
R.
Ако и •• е
разрежда
=U
наnълно,
докато
Ако след :~авърн1ванс
1
.
11;1 lt'llt'pиpaния нмпулс входt111нт
имнулс
торът
се
се
ното си
flрекрати,
зарежда
състояние
коJщсюа ·
до
изход·
(логическа
амnлитуда), докато из=О. Вре
мето
за
двата
случая
t.
възстановяване
11
в
е
u ~1.• .
l_fq_ __ _
(5.22)
~ЗRС.
На фиг.
5.106
иремедиаграмите
са начертанн
н.а
н.апреже·
нията в схемата, когато в т.З нн
ма
включен диод.
С тях11.1
Фиг .
. tt..лrи
1юмощ и с nомощта на формула
5.3.6.
ЧАКАЩ МУЛТИВИБРАТОРЗАДЪЛГИ
На фиг.
дълги
5.1 Оа
пускащи
ПУСКАЩИ ИМПУЛСИ
генерирания
с
интегрални
логически
се
И.riИ/ИЛИ-НЕ . При и =•' и,=••. а и 1 =И , затова u
J
" '
11! =И . Кондензаторът с зареден до нанрсжсш1с, pau110 на
pa.!JIII·
Съществуват
~>.<~та между И' и и о . т.е . из=О. При nостъnване на nоложи
един
ТСJJен скок на и ••
нулс
(дълъг или безкрайно дълъг импуJJс)
и 1 =И 1 •
Чакащ
нускащн
ttрннцнпна
мултивибратор
и
е
същи
и
схема,
6 -
времrднаграмн
nо-кратък
или
11 а
н . lнрежеttнята
(5 .3)
за продължителността на
намира
чакащи
имnулс
за
имnулси
(5.23 )
1" ~ RCl n -и,.,.,,_.......,.,и"...•-
= i l.
H.l\
5.10 .
2И'
елементи
1
126
имnулс
е дадена схема на чакащ мултивибратор за
импулси
най
нрезаредн
~---
u
: to ·
о1·раннчение отпада, а диодът (ако не е вграден) сс rюставя само
.1;1
се
.••).
се
t'l'
u
При
да
лавинообразния процес и2 =И',
е нужно например, ако инверторът е ТТЛ
IIL' брегнахмс
Кондензаторът
чеекият елемент ЛЕ2 се nревк
лючва със скок, защото е обхва
нат от nоложителна обратна
връзка от кондензатора. След
все още единица, кондензаторът
2.53).
ИJ).
стреми
ит . / .
вертора от големи отрицателни напрежения на входа му. Това
(вж. т.
на
се
nOCJIC
Напрежението из расте и nрн
u. 1 =И* (ВЖ. фиг . 2.25) ЛОГИ·
а
съпротивлението
се
мултивибратори,
независимо
от
това,
по-дълъг от
него.
които
дали
генерират
пускiiщият
им·
127
Интегралните елементи в разгледаните схеми на мултивибра
тори може да бъдат «стандартни» . Възможно е да бъдат проекти
рани специално като част от по - големи интегрални схеми. В този
случай схемите трябва да се разглеждат като блокови. Време
задаващите резистори може да бъдат зам е нени с транзистори, а
кондензаторите и диодите, ако е неудобно да се интегрират -
да
бъдат
поставени
външно
(т . е .
да
бъдат
дискретни).
5.3.7. ТТЛ ИНТЕГРАЛНИ ЧАКАЩИ МУЛТИВИБРАТОРИ
На фиг . 5.lla е показана принципната схема на ТТ Л ин
тегралния чакащ .мултивибратор тип 74121. Самата интегрална
схема е осрадена с прекъсната линия, а елементите R и С са
външни . Мултивибраторът има три входа (Х,, Xl и Х :, ) и два из хода (Q и Q. Логическите нива на входовете Х, и Х 2 и на изходите Q
-- ---------------'
и Qca съвместими с тези 11а· останалите ТТ Л елеме11ти. На входа
Х з нма поставен тригер на Шмит (ЛЕ2) с праг на задействане
~- 1 ~
1,5 V. Той подобрява шумоустойчивостта на мултивибратора
входа на ЛЕ4 има логическа еди
ница,
а
на
ЛЕб- логически
и позволява задействането му от бавно i!Зменящи се сигнали (със
скорост над 1 V/s). Минимално допустимата с~орост на изменение
на сигналите на другите два входа поради липсата на тригери на
нули .
При подаване на пускаща ком
бинация от входни сигнали в изхо
дите на ЛЕ, и ЛЕ2 се уста
новяват логически единици. То
Шмит е много по-голяма (1 V/~J.S).
Пускането на чакащия .мултивибратор става от положителния
фронт на сигнала Хз при условие, че единият Или двата вход
ни сигнала Х, и Х2 са нули, или от отрицателния фронт на еди
ния от сигналите Х, и Х2 при условие, че другите два входни
сигнала са единици. Изобщо комбинацията от пускащи сигнали
трябва да бъде такава, че да осигури преминаване на изходите
на ЛЕ 1 и ЛЕ 2 в състояние единица, когато някой от тях (нлtt
и двата) се намират в състояttНl' нула. Продl..Т!ЖНТ('Jlttостта на
tty{;K<JЩit>l Llil "lli:!JI
MUЖl: Д<J 6Ъдl' IIU · Mi:IJIKi:l
ва не мож~а промени състояние
то
RS
на
-тригера,
образуван
от елементите ЛЕз и ЛЕ4, затова
логическата
единица
в
изхода
на ЛЕз се запазва. Тъй като
на всички входове на ЛEfi има лo
HJII1 !IU-I "OJIHMGI ОТ T<JJII
I"II'I~LKИ
~ДШIIIЦН,
В
II:IXOДa
му
с · 1,
на генерирания импулс и не влияе върху продължителността на
що
последния. Достатъчно е само пускащият сигнал да бъде по
изхода на ЛЕ1- нула. Изход
ното стъпало на ЛЕ1 е така
дълъг
50 ns.
от
вътрешните
закъснения
в
схемата,
които
са
около
Когато комбинацията от входни сигнали е такава, че в
него
да
бъде
U вЕ
на
а
в
нула
в
равна
на
един
от
пушен транзистор (около
LQ
Е
LL--~---+------1 •
lм
_.
--1
б
0,7 V).
Фttr. 5.11 . ТТЛ интегрален чакащ
Скокът на напреженнето в извод мултивибратор тнn 741 21
гическия елемент ЛЕ з има логическа единица, в изхода на ЛЕ s
логическа нула, в изхода на ЛЕ1- логическа единица. Послед
ната е точно равна на Е, тъй като товар на ЛЕ1 е резисторът
1о. който е равен на -(Е- и~ С-) . а - ПрННЦНIIНЗ СJема;
~
се
през който при логическа единица в изхода ток не протича .
предава
ИЗВОД.
Кондензаторът - С е зареден до напрежение и с = Е- И нt: ... , .
където И BEsat е входното· напрежение на насит~ния транзистор Т ,.
В изхода Q има логическа нула, а в изхода Q -логическа еди
ница . Нули има и в изходите на ЛЕ4 и ЛЕ б , тъй като на двата
единица,
че логическата
0
U лЕ
1
напрежението
ла, мултивибраторът е в изходно състояние В изхода на ло
128
установява
избрано
из-
хода поне на един от елементите ЛЕ, и ЛЕ 2 има логическа ну
R 1,
се
през
кондензатора
'
наrrреженнята
6-
времеднаграм и
на
J1 И потенциалът и11 В ТОЗИ ИЗВОД спада ДО - ( f - UuLE 7 )
r,
""
...
+
+и BEsal~- Е+ 2И ВЕ Поради това транзисторът
се запушва
и на колектора му се установява логическа единица (Е). Логиче
ската единица се установява и в изхода на ЛЕа и следователно в
,
изхода на ЛЕБ.
9
Иwпу;н:: на техника
129
Експоненциалният проuсс може д а се смята за практическн
Малко след това (поради по - големия броi• стъпала, пр ~з
_ които преминава сигналът) в !!ЗХода на ЛЕ s се установява ло
гическа нула, тъй като в изхода Q се е установила нула, която npeo-.
завършен
след
веригата .
Следователно времето за
като
на
другия
му
вход
нма логическа
На фиг.
пускащата комбинация от входни сигнали може да се nрекрати ,
.
импулс.
Продължителността
на
<' l'Нl'рирания
II.Atlt!JЛC
нроцеса на nрез~р.еждане на кондензатор_а
Тя
в
Препоръчват се стойности до 40 k~2 .
Минималната стойност на съпротивлението
се устанаиява нула, а н а .
Е-Ит;
практически
на
нс зависи
!iОСтта на външните елементи
След
края
на
от
R
генерftрания
Е,
от
И
елементи,
81
а
(5.24 )
и
н,
-R.,- r,:
Тук
r
'" 1
от
стабн J r -
заrючва
процесът
н а·
лавинообра з
скокообра :то
ДО CTOi'IIIOCT, КОНТО СС OllpCДCJI!I ОТ ДCJIHТl'J IH
R 1 +г., 1
(5.25)
Rt+ R t+r•., 1
е вхол.ното CUIIIIOТIIIIJil'III1C 11а н<.юпсннн траю11стор
което е сравнително малко
малко
nрн
средномощни
и
(50- 200
мощни
•
~2 при мал омощни и nо -
тран з истори)
и
може да
сс
nренебрегне. От този момент кондензаторът се з ар е жда но вери -
. гата E-R,-C-R з- T,, като u,, спада до И вЬаР а и 1о нараства до Е .
Този процес е също експоненциален н трнuв;1 J.a :.~au 1 . рши, преди да
е nостъnила следващата пускаща комбинация . В rrротиuен случ а й
новият импулс ще бъде по-кратък, тъй като началното напреже
ние И с
200 Q .
·
ва
ще бъде по-малко от Е- И вьаt .
и
е около
1ООО f.LF .
евентуално
да
се
сnести
поставянето на дискретен ре
R,
зистор
свърже
N .= Nt.
като нзводът Е сс
с
извод
Тогава
9.
110 трнtiва л.а се има
11pl'ДIII\Д, Чl' /~1
IIIIТCJIHO
турата
и1 o =Ui1=E
7' 1 ,
U 111_
се ограничава
Резисторът Rз е ограничителен.
Резисторът R 4 позволя
от толерансит е
са 10
и С.
имnулс
R
Максималната стойност 11а ка11ацtпста С се ограннчава от не
. възстановяване на мултивибратора . llo време на
. ния процес и r. ~о. а nатенцилите на нзводн /0 и //
нарастват ОТ
около
5.3)
~RCin2=0,7RC.
интегралните
ll a
от максимално допустимата стоiiност на базовия ток на Т1 и е
говото еквивалентно загубно съпотивление
Е- (- Е+2ИвЕ )
параметрите
са начертани пре.лt едиагра,\luте на напреженията
приятно съчетание между параметрите на интегралните елементи.
От наnравеното разглеждане следва , че nродължителността н а
н
5.116
(5.26)
R
ЛЕн- ЛЕu се развива лавинообразен прощт. ( т ова завършв а
t =RCin
на
мулти
изхода на ЛЕJ забранява действието на старата комбинация върху
Л Es и мултивибраторът не може да се задейства.
Максималната стойност на съпротивлението
се ограничава от
условието за насищане на транзистора Т 1 при най-неблаго
r,
генерирания импулс е (вж. форм ул а
на
че с ка единнuа) към ЛЕ s. В 11ротнвеt-~ случ<IЙ логическата нула от
r,
Q
времеконстантата
ЛЬ се подава логическа нулii 11 RS-тригерът ЛЕ:,- ЛЕ4 се пре
оfJръща, като от изхода 11а ЛЕ .t се подава разрешенне (логи -
R.
Процесът е експоненциален с врем е константа RC. рез времето н а
този процес u,, се стреми да нарасне до Е. Оба 1Jе при u,, =И ш:
транзисторът
се отпушва и превключва ЛЕ 6 в състояние нул а,
а ЛЕ1- в състояние единица . Макар че отпушването на Т 1 под
влияние на и с става бавно, в действителност
се насища скоко
образно, защото след отnушването му по веригата ЛЕ б - ЛЕ , r· енерирщrият импулс, като на изхода
изхода Q - единица.
пъти
възстановяване
<.:JJ~мartr 11а старата пускащu кoм()IJ!IiiЦIIH на <:дин от uходоuстс
c t' онрсдстr от
С nрез резистор а
три
в най - характерните точки на мултивибратора, които поясняват не
говата работа . Ново пускане е възможно само ако се снеме старата
rrvcкarц;t комtiннаrнrя 11 CJICЛ. тооа се rюл.аде същата или нова. При
а може и да остане произволно дЪJiго време, без ..- ова да nовлия е
върху състоянието на изхода на ЛЕ s и върху про;tължителностт а
генерирания
на
~З(R+R з )С.
t.
единн11 а .
След завършване на тези преходни nроцеси ( п ревключванин )
на
равно
вибратора е
бръща RS-тригера ЛЬ - ЛЕ4 . Състоянието на ЛЕ 1 обаче не се
nроменя, тъй
време,
CИJII\0
и
има
:.!UUIICII
ОТ
cpaн
темнера
големи
толе
рансн.
С помощта
на два чака
------·----------~
ЩIJ мултиuн6ратора от то~111
тип може да се изгради авто
Фи1·.
генериращ
мултивибратор
изграден
така.
е
TH!I
фиг .
както
5.12.
nоказано
на
5. 12.
Автогенериращ мулТiшнбрат о р ,
от д ва
чакащи
мултнвнбратора
74121
Пускането на всеки чакащ мултивибратор става
по
врl'ме на nоложителния фронт на имnулса, подаван на входа му
(т .
5)
от
инверсния
изход
(т.
1)
ня
другия
чакащ
мулпr-
Uitбратор. Следователно краят на импулса в изхода (т . u) на L'диння
чакащ мултивибратор е начало на импулса в изхода на дру
гня чакащ мултивибратор. В нзход 1 и 2 се генерират две· инверс1111
131
130
nоредици
всяка
от
от
имnулси ,
тях
се
като
определя
nродължителността
от
единия,
чакащ мултивибратор. На фиг .
5.12
а
на
на
импулса
паузата - от
г ------------------~
на
1
1
дру г н н
са означени и номерата н а
1
'е поместен в пластмасов корпус с 14 извода.
ТТ Л интегралната схема пtn 74221 съдържа два чакащи м уJJ
тивибратора от този тип в един корпус , като има някои ра з
лики в броя и предназначеннето на входовете .
Произвеждат
се
и
други
видове
ТТ Л
интегрални
R
1
останалите изводи на чакащите мултивибратори, всеки от кои то
1
1
1
1
чак а
щи мултивибратори .
5.3.8. CMOS
ИНТЕГРАЛНИ ЧАКАЩИ МУЛТИВИБРАТОРИ
И~1
На фиг. 5.13а е показана принципната схема на CMOS ин
тегралния чакащ мултивибратор 74С22/ . Когато на вход «Нули
ране» има логическа нула, на вход R на асинхронния RS-триг ер
има логическа единица и потенциалът в изхода му Q е л о
гическа нула независимо от състоянията на вход 1 и вход 2. Ет о
· защо в изход
1
логическа
2хода
Q
на
има логическа нула, а в инверсния на него изход
единица . Понеже в това време сигналът в и з
RS-тригера може да бъде единица
или
нула, ин
версният сигнал на този в т. Q не се взема от него, а от изход а
на допълнителния инвертор ЛЕ1.
Поради това, че в изхода на логическия елемент ЛЕ1 им а
_логическа нула,
N каналният транзистор Т1 е запушен и на неин
вертиращия вход на компаратора К има потенциал Е . В същот о
време в изхода на ЛЕ1 има логическа единица , N каналн11я т
транзистор Т 1 е отnушен и външният (дискретен) кондензато р
С r разреден, nоради което lli.J инвертиращия вход на комнара
тора Т има логическа нула . Ето защо в юхuда на компаратор а
f, 11:\Ht
логическа единица
(р<JJQ~шаващ сигнал) .
За разлика от логическите
CMOS елементи и тригери CMOS
компараторите консумират енергия от захранващия източник пр и
покой (липса на сигнал). В разглеждания мултивибратор е по
стигнато
намаляване
на
консумац~ята,
като
е
въведен
допъл
Логическа нула на вход
S
при
В тоз и cJJyчaii
и.х
и
1 =0
и •• =
1.
2
се получава
изходното състояние на мултнвнбратора
с е запазва.
uия
S
При всяка друга
между
се
и. х
получава
1
и
и. ,
комбина на
2
логическа ·
вход
единица
и IZS-тригерът се преобръща, като Q = 1,
ии зх = 1, иизх =О . При това Т 1 се отпуш
1
2
ва и на неинвертиращия вход на компа
ратора
се
установ~ва
11риблизително
на
потенциал,
Е
R,R··.;R,
,
равен
а
б
Фн г.
запушва и кондензаторът
С започва
да се зарежда през външния (дискрет
С tt
5. 13. CMOS
ч а кащ
интеграл
мулпtвибратор
74С 221
а
ния) резистор R no експон('Нц11ален закон.
На вход А на компаратора има разре
11рннц ~tnн а · с х е ми ;
Д II t:! Грамн
на
6 - Вр t> М('-
нанреж е нинт· з
нит~ен вход А, който прекъсва веригите от компаратора, през
шаващ сигнал (логическа единица), порад11 което той не е блоки
които протича ток, когато той не се използва . А компараторът
ран
не се използва като такъв, когато мултивибраторът е в
режим (т . е. изходно състоЯние - състояние нула на изход 1) . Бло
та между патенциалите на двата му входа. Понеже в началото на
зареждането на кондензатора С потенциалът на инвертиращия
t<Ирането на компаратора през допълнителния му вход А се из
вършва, когато сигналът на този вход е логическа нула. Блокира
вход,
щата верига същевременно осигурява състояние на твърда логи
ческа единица и входът
ческа
герът остава в състояние еднница независимо от това, дали сигна
единица
в
изхода
на
чакащ
компаратора .
Ако на вход «Нулиране» се подаде логическа единица
(разрешаващ сигнал) , това освобождава вхол.а R на RS-тpttrepa
и той се задейства 1\Jitt не в эавнсим<кт от сtн · нш1а на вхо;Lа му S .
132
и
състоянието
на
вход на компаратора
състоянието
лът на
вап'J IIIО,
входа
му
изхода
011ределя
е по-нн с ък от то з и
му
S
му се
с
на
11 з хода
R.
разлика
на неинвертиращия
продължава
да
бъде
му
логи
на RS-тригера е свободен. RS - три
нула, ед иница
когато нрод · I,J iжава
само от
или се променя.
t 'C ttepttpaнeтo
11<.1
Следо
импулса, чакащият
мултивибратор не може да Cl' задейства 110uтup110 .
133
Когато напрежението върху конд~нзатора се 111р а вн11 с п o
11 а
Тl'IIUHaлa на неинвертнращня вход, I<ОМIJараторът сс преобръща н
входа Н на тригера се подава JIOГII'ICcкa
виква поява на логическа нула на изход
ване на Т2 и запушване на т, .
ед11шща . Тн 11редlt J
и изход 1, отпуш
Q
Комлараторът отново се пр е в
ключва, тъй като напрежението на неинвертиращия му вход став а
по - голямо от това на инвертиращия му вход. Това освобождав а
вход R на тригера и ако на вход S има логическа единиц а,
RS-тригерът би се превключил отново, като в схемата биха с е
рия на компаратора и от неговия коефициент на усилване, както и .
вътр~wн1пе зак1> с нення в инт е гра л н1п е CJil'\lt"ll 111 . L::то защо
от
съществуват ограничения за
ности на
R
минималните
и
максималните стой
и С, подобни на тези лри ТТ Л интегралните чакащи
мултивибратори .
Произвеж дя т се и други схеми на
CMOS интегрални чакащн
м ултивибратори. С тяхн а помощ могат лесн о да се изградят автоге
нериращи мултивибратори .
появилн паразитни осцилации, обусловени от вътрешните закъс
нения . Ето защо пускащата комбинация на вход
1
и вход
2
не
трябва да бъде по-дълга от лродължителността на генериравин
5.3.9.
ИНТЕГРАЛНИ ТАйМЕРИ
импулс.
Ако
в края на генерирания 11м пулс
S =О, кондензаторът С
Това са TTJI нли CMOS нttтегралнн схеми, конто в зависимост
от начина на свързване на външните (дискретните) RC елементи
се разрежда бързо през Т 2 и чакащият м ултивибратор остав а
в изходно (устойчиво) . състояние (u .
могат да работят като автогенериращи или като чакащи мулти
=
0 ).
сс подаде само след
пълното разреждане на С. В противен случай новият генериран
Нова
пуска ща
комбинацни
импулс няма да бъде с вом11налнн параметри.
Инверторите в изходите на чакащия мултивибратор са б у
ферни и осигуряват висока товароспособност и съвместимост с
ТТЛ елементите .
На фиг. 5.136 са дадени врелtедиа гра.Аtите нд н.апрежен.ия та
в най-важните точки на мултивибратор а , които поясняват н е
говата работа при разрешаващ сигнал на вход «Нулиран с».
Ако на вход ~<Нулиране » се nодаде Jюгичrска нула 110 врем е
на · имнулса, той се прекратява, като ко1щснзатuрът С сс ра :~
режда бързо през Т;~. .
За продължителн.остта н.а ген.ериран.ия импулс може прибли
зително да се запише
t., ::::::;RC
(вж. формула
lп
вибратори.
може · да
5.3)
(5.27)
Наименованието таймер
идва
от
английската
дума
tirпc
време .
Една от най-разлростр а н е ните и удобни за работа схеми от
този тип е ТТ Л интегралн.ият таймер 555. Неговата блокова
схема е оградена на фиг . 5 . 14 а с прекъс ната линия . На фигурата е
показано такова свързван е на външните елементи , при което схе
мата работи като чакащ мултивибратор. Когато на извод 4 има
подадена л о гическа единица, както е в случая , тригерът работи
като асинхронен RS - T(НtГcp . Пр11 и 4 = 0 тригерът се установява в
състонние нула
( Q = О, Q= 1)
налите на входовсте
R
и
S.
нсз штсимо от това, какви са сиг
При това транзисторите т, и Т2 са
наситени, а Тз е запушен, пор<щи което кондензаторът С бързо
се разрежда през т, (ако не е бил разреден), а на изхода се ус
тановява налрежение нула. По този начин може да се блокира
действието на мултивибратора, което разширява неговите функ
ционални
възможности .
R,, R2
Посредством делителя от три резистора
и R з с еднак
ви съпротивления (в интегралните схеми отделните съпротивле
ния
Избрано е ..& = 1,7, така че
R2
(5 .28 )
имат
сравнително
големи
толеранси,
опорни напрежения от различните шумове,
Точността на тази формула зависи от точността на отношениет о
!!J., от съпротивленията на отпушените транзистори Т 1 и Т 2. от
Rt
• утечния
134
ток на кондензатора, от входното напрежение на несимет -
обаче
отношенията
1%
между тях може да се спазват с голяма точност- около
и
по-добра) на повторителния вход на първия компаратор к, се по
дава ол0рно налрежение Е/3, а на инверсния вход на втория ком
паратор К 2- опорно налрежение 2Е/3 . За да не се влияят тези
лостъпващи например
през захранването, към извод 5 на интегралната схема обикновено
се включва кондензаторът С1 с капацитет около 10 пF (тази стой
ност не е критична). В други случаи между изводите 5 и 8 (пара
лелно на Rз) може да се включи външен резистор, което е равно
силно на лромяна на съпротивлението Rз и следователно на
опорните напрежения на входовете на комлараторите: Това е една
135
uвх
l.
Е
8
R
г----
ща, като инJх = 1. Кондензаторът се стр ем и да се за реди до Е
nрез резистора R no експоненциален закон. При и с = 2Е/3 се nре
включва комnараторът К 2 и R = 1. Междувременно пускащият
импулс е прекратен (и •• = 1), nоради което К 1 е nревключил обрат
1
1
1
но и S =О. Ето защо тригерът отново се обръща и Т 1 и Т 2 се
насищат, а Т з се запушва, като инз х =О. След това кондензато
1
1
б 1
рът бързо се разрежда до нула nрез наситения Т1. с което за
1
вършва
J
процесът
на
възстановяване .
На фиг. 5. 146 са начертани времедиаграмите н.а н.апрежен.ия
та
с
~ t1ЗХ
Е
мултивибратора.
Времето за
възстановяване е
незначи
t.~зсг с,. 1 •
- - - - - - - --а
в
телно -
(5.29)
Тук r csa t е съnротивлнието на наситения транзистор Т 1· За
2
BxQQ
n
продължителността на генерира1шя импулс с помощта на форму
ла
(5.3)
се получава
,,.
t"~RCin
'2 Е
Е-З
=1 , 1 RC.
(5.30)
Тя практически не зависи от захранващото наnрежение, от тем
пературата и от параметрите на интегралната схема . Ясна е
ролята на делителя R1-R 2· R:1: той трябва да създаде опорни на
nрежения, пропорционални на Е.
Чрез избор на R и С може да се получат стойности на
10
t ..
от
f..LS ДО 100 S.
На фиг . 5.14в е nоказано свързване на външните елементи,
при което схемата работи като автоген.ериращ мултивибратор.
РаЗJiиката от схемата на фиг. 5.14а е, че резисторът R е разделен
на два резистора
Фиг. 5.14. ТТЛ интегрален таймер 555
· а- свързване като чакащ мул т ивибратор ; 6- времедиаграми
на напреженнята в чакащия мултивибратор; 8 _ свързване ка
то автогенериращ му-•пнвибратор ; z - времедиаграми на наn.ре • женията в авт~ rенериращня мултивибратор
допълнителна възможност за регулиране на параметрите на тай
мера и на схемите, изградени с него . И накрая към т. 5 може д а
се nодаде външен сигнал, с ко~_то се модулира генерираният от
него сигнал. Това nозволява таймерът да се изnолзва като м о
д\'.1атор.
Чакащият мултивибратор от фиг. 5. 14 а работи по следния н а
чин . В изходно състояние и •• = l~оето се смята за липса на nус
кащ сигнал на входа,
Q=O
и
Q = 1,
поради което Т 1 и Т 2 са
наситени, Т з е запушен, а инз х=О. Кондензаторът С е разреден
(ис=О), също така S=O и R=O. При nодаване на кратък отри ·
цателен пускащ импулс на входа
(т.
2),
чиято амnлитуда е nо
голяма от 2Е/3, комnараторът К1 се nревключва, S = 1 и RS-три ·
герът се обръща, nри което Т1 и Т 2 се запушват, а Т 3 се наси ·
136
RA
и
R8
и колекторът на Т 1 (т.
7)
е свързан към
общата им точка; освен това в автогенераторен режим вход не е
нужен, затова извод 2 се свързва към извод 6. Когато Т1 и Т 2 са
запушени, а Т з е наситен (вж . и фиг . 5 . 14а), кондензаторът С се
стреми да се зареди до Е nрез резисторите
В това време
8 и
R
S= \, R=O
и
Q= 1. Q= O.
RA .
а и ",.= \ . При ll c=E j З се nревключв а
(S =0) . При
комnараторът К1 и освобождава S - в х ода на тригера
и r =2Е/3 се превключва комnараторът К 2,
рът се обръща, к а тu <.i=•l. <.i = l,
/' 1 и
а
Тз
се
запушва.
При
з апочва да се разрежда през
разреждането
гера
(R =О).
това
R 11 и
инзх
=0,
а
R= 1
Tz с е
и триге
насищат.
кондензаторът
С
наситения Т 1. Още в началото н а
1\ 2 сс 11рсвключоа и освобождава R - входа на три
При и с = Е/3 се nревключва и К 1.
S = 1 и тригерът с е
обръща . Тогава Q = \, Q = 0, Т1 и Т 2 са заnушени, а T.J- насите н,
като инэх = 1. По-нататък процесите се повтарят .
·
137
Времедиаграмите на напреженията в автоге нернращня мулти
вибратор са показани на фиг. 5.14а . С тяхна помощ и с помощта на
формула 5.3 намираме.
\';f)
11 ," .
111
(5. Э
1)
11
' 1 :! )
( _ 2 Е)
1" =
iipOl'KTHpaЙT~ <IВTUГCIICfHipUIIL \1~ .1ТIIBHlipaтop СЪС «СТандарТНИ» ИНТСI
p<~ :IIIH елементи 110 схемнп· ог фнг . 5.4 11 5.5, ако са зададени 1.,
3 ~ 0,7 R 11С .
R 8 С lп ----'=--
1• .rhUII са nредимстuата 11 нeдocTiJTЪЦIITr 11а мултивнбраторrtтс с квaprtorJII
,., . ,онатор11 nред останалнте мултивибраторtt?
• • ~-.акво сс U llf1l' .1eля паралr:нтят капац11тет Ct>
на кварцовия pt··
• •II<JTOp?
1• • >11 са НеОбХОДИМIП~ fl ilUCTaTЪЧIIИ yCJJOBIIЯ за ВЪ111ИКВаНС на неза·
rнхващ11 треnтения в един муJiтtшибратор?
Ог какво се ограничава амплитудата 11а треt1тенннта в ед11н кварцов м~ . l ·
тrtвr1братор? А в един обикновс11 мулпшибратор)
. !щцо
(- !_)
3
мултивибраторът
с
кварцов
резонатор
генер11ра
треnтенrtн
,. честота, равна на резонансната честота на rсзонаrора?
1 , 1ква е разликата между мек и твърд режим на самовъзбужданl'?
е
К<~ква е ролята на д1юда в схем<~та от ф11г . 5 . 9а? Може лrt мулти ·
нltбраторът да работи без неr· о?
~.rк ще се развият nроцес11те в чакащия мултнвибратор от фиг . 5.10.
;lhO единият вход на логнчсск11Н елемент ЛЕ , се свърже с изхода
11\Jесто с входа на мултив1rбратора nри къс 11 nри дълъг входен
ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ
11\1fiYЛC?
llачертайте времедиаграмите на нaнpeЖ<'IIIIIITa на чакащ11я мултнвибра ·
гор от фиг. 5. 10, ако на входовсте 11а MOS елемента ЛЕ 2 има вгра ·
:tсиа електростатичн<1 защrпа .
Qт КаКВО се ОГраННЧ3В3Т MaKCIIMaЛIIИTC 11 MИIIIIMaЛHIП C СТОЙНОСТИ н а
R и С в чакащия мултнвнбратор от фиг . 5 . 13а?
Начертайте схема на автогенериращ мултивибратор, съставен от доа
(1
(i
(~
CMOS чакащи MVJJTИBitбpaтopa ти11 221 (фнг. 5.13а) .
Кое определя nродължнтелността на генернраннтr нмнулсн rrpн м уJJтн
Каква с разликата межДу интеграJJннте таймери и чакащитl' мулти ·
urrбраторитr)
. ilo . K<IKBII HaЧIIHII
'' У-1ТIIО11браторите?
Се ОСЪЩеСТВ Я Ва n OJJOЖIItt'ЛIIaTa обр атна ВрЪЗКа 11
_"lайте нреnоръки за юбор на транз11сторнте за мулп1внбратор а от
фиг. 5. 1 (доnустим11 токове, наnреже11ня . разсейвана мощност, гр<~ ·
нич11а честота, коефициент на уснлване 110 т о к ~ н обратен кол е к ·
нибратори?
23
торен ток).
{?,
Проект11рай;гс с1rмстр1Jчен мултивнбратор по схемата от фrrг . 5. 1 II<J
зададени '"' 111
*
:5
11 амnлитуда на им11улснте .
~)
r >1 какво се ограничаоа минималното 11 максималното захранващо
" ·"'режение Е в таймера от фиг . 5.14?
ll•ueдeтe формула за 1.,
на чакащия мулпrвнбратор от фиг. 5.14а .
.rho С 1 лиnсва. а между т. 5 и 8 сс включи дискретен резистор със
,. loll рОТIШдСН IIC 5 k~J .
llроектирайте автОГl'lll'риращ мултrнJJrбратор с 1штегралиr1я таймер 555
110 зададсни lи
и 111 •
А11ал1rзирайте работата на муJJтllвибратора от фиг . 5.3 11 начертайте вре ·
медиаграмнтс на напреженията му, ако IIIIIJcpтoprпe са MOS ин·
теграт111
и
на
входовете
11м
има
ок ; lючешl
!!лектростат11чна
защ11та
(nри отрнцателни наnреження защитата с еквнвалентна на един диод
*
с катод на входа 11а логическия елеме11Т
r.
.. р ешете
входа
11 заземе11 анод) .
предния nроблем, ако инвертор11те са
TTJI
(вж. фиг .
2.33) .
1 )11рс'дЕ'Л\'Те 111 11 ln на мултнвнбратора от ф111
нрн rшru_·r . rll<tll<' на сстандартt111 »
TTJI
с вграде 11 н дrюд 11 llil
5.3 нрн зади л енн
R.
С 11
IIHBrpтopll .
llред..южете нач11н за
независим
юбор
на
/ 11
н
111
в
му.1 ·
т11В11братора със..:стандартен» тригер 11а Шмит от фиг . 5.4, като евентуа ;1
110 11зползвате доnълн11теJJ11И диоди и резнстори. Може ли този на ·
чин да се nриложи в мултивибратора с оnерацнонен усилватеJJ .
за да се nолучи коефициент на запълване у, nо-голям
или JIO·
МiiЛЪК ОТ 0,5?
139
uc 1
6. БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРИ
Е~
---
о
-nE·Jв~'a'\·-
.
- nE
,_
L~uc~ lt=±
6.1.
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
l
'
.
о-
·
uвЕ\
Блокинг-генераторите са генератори ва nравоъгълни имnулси
с трансформаторна обратна връзка.
Е
tn
nE
-
Понеже трансформаторът позволява обръщане на фазата, в
усилвателя, обхванат от обратната връзка, може да се изrюJrзва
само един транзистор, а не най-малко два, както беше нри мулти
-
вибраторите. Положителна обратна връзка се осигурява чрез под
ходящо свързване на намотките на трансформатора.
Фиг.
6.1.
Е
m
'е
Автогенериращ блокинг-генера
тор
6.2.
6.2.1.
а
ОСНОВНИ СХЕМИ
женията
АВТОГЕНЕРИРАЩ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР
ване на захранващото напрсженис кондензаторът С се стреми
да се зареди през резистора
до нанрежение u r: =1.::. Обаче
R
първото
малко
нарастване
на
Ис
довежда
до
отnушване
на транзистора и до нарастване на неговия колекторен ток
Изменението на ic
ic.
създава в трансформатора електродвиже
що напрежение, което се трансформира в базата на транзнсто
ра и nредизвиква увеличаване на неговия базов ток i/J. Нараст
ването на i 8 предизвиква ново нарастване на ic и т . н. Раз
вива се лавинообразен процес, който се прекратява, щом тран-
зисторът
.
се насити.
Условието за настъпване на лавинообразен процес ще из
ведем от следните съображения. · Нарастването на базовия ток
с Ы 8 nредизвиква нарастване на колекторния ток с
ic =(1L\i 11 ,
а то от своя страна- ново нарастване на базовия ток с
.,
!J.t 8
f\ \iu
= -- = -\i c
n
11
'
където 11
импулсния трансформатор .
wu
За
преводното
отношение
на
wc
да
настъпи
лавинообразен
про-
t ·-
и тuковете
>
C;i 11
•
D
Следователно условието е
(6.1)
~> 11.
Лавинообразният
и напрежението
llc
процес
протича
за
много
кратко
време
си остава почти равно на нула. Обаче по
. време на този процес колекторното напрсжение на тран,
зистора ио.- спада от Е по•п11 до нула (транзисторът преминава
от заnушено в наситено състояние) .Този скок се трансформира
в базовата намотка като обратен скок с големина пЕ, nоради кое
то базата става силно положителна (и 11 Е =пЕ) и транзисторът
дълбоко се насища. Кондензаторът, от една страна, се стреми
да продължи да се зарежда nрез R до Е, а от друга, под влия. ние на наnрежението върху базовата намот_ ка -да се зареди
в обратна посока през съпротивлението rьh' на наситения тран
зистор до напреженис u с= -пЕ. Понеже r 1,ь е много п..о-малко
от R (няколко десетки ома), може да се смята, че nротича
само вторият nроцес.
б
Токът на зареждането на кондензатора протича nрез
азата на транзистора и го държи наситен. С течение на времето
този ток намалява и в даден момент '" транзисторът нз-
JII!Зa
=-.--е
0
нремед11аrрам•t lta нсшрl' ·
6-
цее, трябва Ы~
Схема и nринциn на дейсtвие. На фиг. 6.1 а е показана схема
на автогенерuраLf:'. блокинг-генератор с общ емитер . Трансфор
маторът има наи-малко две намотки - колекторна wc
и ба
зова w 8 . Третата намотка wт е сnомагателна; тя служи за съ
гласуване с товара Rт. Връзката между колектора на тран
зистора и товара може да бъде и капацитивна . След вкJrюч
още
11ринюtnна схема,
t
от
насищане,
като
- U
ttш: -
tn·,at ·
В
ТОЗИ
MQlv!CIIТ
Е .J
U
KOHДL'H-
С,
затарът се е заредил до напрежение И с = - t l ,- нь"t · t>га
се задейства веригата на положителната обратна връзка, в ре-_
зултат на което транзисторът лавинообразно се ~апушва (tr:
141
140
и ,i 8
стават нула).' Наnреж.сннето
скокообразно нараства .
U cE
Ако товарът в колектора беше активен (резистор). нарастванет о
на u 0
щеше да бъде равно на Е . Обаче ло времето, кога то
транзисторът е бил наситен, в имnулсния трансформатор се е н а
труnала електромагнитна енергия , която трябва да се разсее .
Сnадането на колекторния ток създава в намотките на тр<ш с
форматора електродвижещо напрежение, ко ето увеличава скок а
на
и а.
и
надвиши
логичен
От
u 11 E
Е,
на
В
.
някои случаи
което
е
оnасно за
отварянето
електротехниката
на
е
ии
може
некот.;ократно д а
транзистора .
ключ
известно,
във
llptНLL't:ЪT
вер~1га
че
nри
с
това
е
ана
нндуктивност .
може
да
въз
н~lкне аnериодичен или дори колебателен nроцес . Амnлитудат а
И
на
отскока
е
толкова
nо-голяма.
колкото
са
по-малки
за'~убите в системата . Поради това nонякога rюслел.ователно с ко
лекторната
намотка
се свързва
резистор
със съпротивление
не
колкостотин ома . Друга полезна мярка е шунтирането на ко
л~кторната намотка с диод, чийто анод е свързан с колек
тора, както е nоказано на фиг. 6.1а с nрекъсната линия . Този
диод се отnушва само когато И сЕ
стане nо-високо от Е, а
nрез
останалото
време
е
заnушен
и
не
влияе
върху
работата
на блокннг-генератора . Диодът трябва да може да разсее във
вид на тоnлина отделената в него електромагнитна енергия. При
вземане на nодобни мерки nроцесът става апериодичен и с ма
лък
отскок.
След запушването на транзистора в резултат от лавнинообраз
ния nроцес кондензаторът се стреми да се разр~дн и да се nреза
реди до наnрежение
Uc=E
nрез резистора
R.
След време той се
разрежда наnълно, наnрежението в базата на транзистора става
нула и nоследният се отnушва. Настъnва същият лавинообразен
nроцес както С;Тiед включване на захранващото наnрежение. По
нататък
оnисаните
nроцеси
се
nовтарят
nериодично.
Анализ и nроектиране. На фиг. 6.16 са начертани времедиа
грамите на напреженията и токовете в блокннг-генератора. С
тяхна помощ и с nомощта на формула 5.3 може да се оnредели
nриблизително nродължнтелността на импулса и на nаузата:
tн~Гьь · С1n
-пЕ-О
пЕ
-пЕ-(пЕ+Инь. 1 )
Ин Е>аl
- - - - - - - - - - =Гьь · Сin
Е - (-пЕ)
Е-0
=RC1n(1+n) .
на трансформатора и от големината на товара Rт, nриведен към
колекторната намотка. Ето защо формула 6.2 може да се изnолзва
за
ориентировъчни оценки
изчисления .
t" може
да се nолучи от
тов а ' че r llb' има големи nр011 з водс твени толеранси . Затова често
пъти
в
базата
на
транзистора
з истор със съnртнвленне
r1,1, .
към
се
R н:::Р r ьh'·
и лошата nовторя е мост н а
включва
nоследователно
В такъв случай
r1, 1,.
R8
ре-
се nрибавя
в различните транзисторни
екземпляри се маскира. Прн поставянето на
R 11 обаче
мннима J1но
възможната nродъ.пжително.ст на нмпулса нараства, което не ви
наги
е
доnустимо.
r,,,,.,
Предимства и недостатъци. Тъй като R :::t>
nериодът на
nовторение на имnулситеТ = t"
111 ~ 111 , а коефициентът на заnъл
ване у е много малък (от 0,1 до 0,001 и nо - малък). При това
+
транзисторът е отnушен nрез много малка част от nериода и сред
ната разсеяна върху него мощност е много малка. Много малка е
и средната мощност, консумирана от захранващия нзточник . Ето
защо блокинг-генераторите могат да генерират к.ратк.и импулси с
много
голяма мощност с
помощта
на
сравнително
маломощни
транзистори и nри голям коефициент на nолезното действие. В
това се състои тяхното основно nредимство . В зависимост от nа
раметрите на изnолзваните елементи
t"
е в границите от части на
микросекундата до стотнц11 мнкросскунди . Импулсите имат много
стръмн н фронтове .
Друго предимство на блокинг-генераторите е, че чрез nоста
вяне на nодходящи доnълнителни намоткн в имnулсния трансфор
матор могат да се nолучат различни
имnулси
върху
няколко
различни
по nолярност и
амnлитуда
товара .
Ето защо блокинг-генераторнтс сс изnолзват широко в радио
локацията, телевизията
и електронноизчислителната техника .
Недостатък на блокинг-генераторите е изnолзването на имnул
сен трансформатор, който е сравнително скъn и обемист елемент.
6.2.2.
,
и
Друга неточност nри изчисляване на
(6.2)
БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР, РАБОТЕЩ В ЧАКАЩ РЕЖИМ
Съществуват и чакащи блокинг - генератори . Ако наnример в
схемата от фиг . 6.1 резисторът се свърже към източник на малко
отрицателно наnреженис Е н (Е u = -0,5-7- 1,5 V), при включване
(6.3)
В действителност върху нродължителността на им rryлca 1"
влияят много фактори, които nри nриблизителния анализ не от
четохме. Това е така, защото тя е много кратка . Продължителност
та зависи съществено наnример от инертността на транзистора и от
142
дълбочината на насищането му, от иiщуктнвност~а на намотките
на захранващото наnрежение кондензаторът ще се зареди в обрат
на nосока до и с =Е о и транзисторът ще остане заnушен . Извеж
дане на блокинг - генератора в работно състояние може да стане,
ако в ба з ата на тра11Знпора
rrpcз нодходяща
нускаща верига сс
подаде отnушващ имnул с. Тогава се развива лавинообразен nро
цес, транзисторът се насища, кондензат о рът заnочва да се :sареж
да
до
отрицателно
наnрсжение - пЕ
nрез
r ьь · ·
Сле,'!.
време
/"ис=- riE +И вsato транзисторът
излиза от насищане
и ла
7.
винообразно се запушва. Кондензаторът се разрежда през R до
ис =Ев за време, ра_вно теоретично на безкрайност, а практи
чески- за
време
НАПРЕЖЕНИЕ (ГЛИН)
t 8 ~3RC.
Това
е
ГЕНЕРАТОРИ НА ЛИ
НЕЯНО ИЗМЕНЯЩО СЕ
(6.4)
времето
за
възстановяване
на
блокинг-генератора.
Очевидно е, че за продължителността на импулса ще важи ориен
тировъчната формула 6.2, защото формирането му става както при
автогенериращия блокинг-генератор.
.
.
7.1. КЛАСИФИКАЦИЯ
Линейно изменящо се във времето напрежение е необходимо
е
за осигуряване на развивката на електронния лъч в осцилоско
пите, телевизията и радиолокацията, за реализиране на аналого
во-цифрови преобразуватели и в мноГо други случаи . Такова на
нрсжение се получава от имnулсни генератори на линейно изме
ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ
Формулирайте изискванията към параметрите на транзистора от бло
кинг - генератора на фиг.
6.1.
!!окажете капацитивно свързване на товара на блокинг-генератора.
нящо се напрежение (ГЛИН). Формата на генерираните от тях
може да бЪде трионообразна или триъгълна, а ген е
11 м пул с и
р ат ор ит е - автогенериращи иJ!и чакащи. На фиг. 7.1 е показа
на формата на трионообразните импулси в изхода на един ГЛИН. ·
Начертайте схемата и времедиаграмите на напреженията и токовете в
чакащ11я блокинг-генератор, описан в т . 6.2.2.
Основните им nараметри са: ам -
Формулирайте изискванията към импулсния трансформатор
работния ход
кривено
nредаване
на
импулсите.
за неиз
IIЛитуда
U111 ,
продължителност на
tr
и продължител
ност на обратния ход f 0 • Обикна- .
вено обратният ход не се из nол- ·
зва и стремежът е да се направи
много nо-къс от работния . Във
1
(1
връзка с това законът за измене
ние на нзходното напрежение
време на
обратния ход
no
не е от
.шаченне. Обикновено той е екс
Фttг .
Трионообразни
7.1.
и техните
ИMIIYJICИ
параметри
IIОНенциален. Ако е линеен, тога
на нмпулсите се наричат триъгълни . Разбира се, трионообразните
11
трнЪI~ьлните импулси могат да бъдат и отрицателни.
При автогенериращнтс ГЛИН към изброените основни nара
метри на импулсите трябва да се добави и nериодът им на новто
рение Т. Той трябва да бъде nо-голям от lP
+l
0 ,
за да може обрат
ният ход да завърши преди започването на новия период.
За nолучаване на линейно изменящо се напрежение с е изно. l
зва линейно зареждане или разреждu11С' на кондензатор. Разрежд.l< ВuЗМОЖНО, аКОТОКЪТ nрез КОIГДС\IЗаТОра е nOCIШIIIl' ll . 1\t~-
11< ' 1"
11СГИНа зарядът Q в един кондензатор, nрез който протича по
стоянен ток 1с . е проnорционален на времето t :
(7 . 1)
Q=lгi,
а
наnрежението върху
U. c
144
111
=
_g_.
(.
H .\1IIY. I(II.I
~~ \11•1
кондензатора е
' (7.2)
Следователно ис също зависи линейно от времето, ако
1с
ic=i=
с
E-~uc = ~ =
t.R
lo.
(7.6)
.".R
постоянен:
Подаване на компенсиращо наnрежение
и с-.!L..t
С
.
(7.3)
В реалните ГЛИН токът
1с
не е строго nостоянен, а обикно
вено слабо намалява с времето. Това причинява известна нели
Принципът се илюстрира с помощта на фиг. 7.3,
компенсиращото напрежение на генератора. Токът
където и., е
на зареждане е
нейност на наnрежението по време на работния ход, за големи-
(7. 7)
11<.1 I' <J на която може да се съди по т. нар . коефициент на нелиней-
ност k, който се дефинира по следния начин:
1С нач -/С кр
k=
(7.4)
1Снач
Тук 1сначетокът през кондензатора в началото, <f 1Скр
-
в края
на работния ход. Разбира се, този кrtiТ!'ptti't \>lоже да се използва н
за обратния ход при триъгълните импулси.
Ако
0,1 и 10%.
За осигуряване на постоянен ток през кондензатора се из
ползват два основни
Зареждане (разреждане) на конде113атора nрез "токостабнлизнращ
елемент.
·г,
R
1
(7.8)
Фиг.
7 .3.
Вс
рига
за
за·
реждане
на
кондензатор
с
Компенсиращото напрежение обикновено се по
комnnенси
ращо
наnре
жение
чрез обратна връзка.
7.2. ГЛИН С ТОКОСТАБИЛИЗИРАЩ
ЕЛЕМЕНТ
На фиг. 7.2а е начертана една 11роста верига за зареждане на
кондензатор
ic може да
R
. лучава
начина:
е постоянно съпротивление,
.
Е
Lc=-·
В зависимост от nредназначението си различните ГЛИН имат
коефициент на не.линейност между
R
бъде постоянен, ако във всеки момент ис= ио. Тогава
през токостабилизиращия
елемент
R,
чиято волт-
7.2.1. ГЛНН С ТОКОСТАБИЛИЗИРАЩ
БИПОЛЯРЕН ТРАНЗИСТОР
Схема и nринцип на действие. На фиг. 7.4а е дадена схемата на
чакащ
u
1
Те ~uc
1 .
rЛИН,
в който токостабилизиращ елемент е биnолярният
Io
Uвх
Фнг.
u
а
7.2.
Зареждане на кондензатор прt'\
Tt>t.ocтaбltлttзttpaщ елемент
б
tl
l lj1ИIIЦHПt•a СХема; 6 - BOJITЗМ:Il~pttU
fHt~'lttt\;t шt токостабttлнзttраш елrме11т
1.
t)
XctpUKit ' ·
-Um -
амперна характеристика е показана на фиг. 7.26. Съпротивлението
на токостабилизиращия елемент не е постоянно, а зависи от на
R
Um
прежението:
11R= ~.
/о
Следователно токът през кондензатора с
146
, ..
(7.5)
Фltt
. .
. 7.4 о ч <JK<JЩ
б
ГЛИII l' тuкuL:т<Jбll:tttJttpaш бtlltiJ,tHp~н тp<~II:Jttcтop
·~и - нринциnиа схема; 6 - . времедиаграми
tHI
наrlреженннта
147
ва да опре~елим 1 снач ~ 1 Скр (вж. формула
транзистор Т 2, включен в схема с обща база. Изнолзва се фактът,
че
изходните статични
характеристики,
когато транзисторът
ра
боти в активен режим, са почти успоредни на абецисната ос. Въз
колекторния ток на
7.4),
които са равни на
1 _ ~,,ответно при ис= ит и .ис =0. Както е
известно от курса по основи на електрониката, колекторният ток на
един транзистор в схема с обща база е
можно е да се използва като токостабилизиращ елемент и тран
зистор, включен в схема с общ емитер; но сс предпочита схемата с
(7.8)
обща база, тъй като при нея наклонът на изходните характери
стики еР+
където а е коефициентът на усилване ло ток в схема с обща
ление е р
база, i e - емитерният ток, Ис- наnрежението между кооектора
1 пъти по-малък (т. е. изходното динамично сълротнв
+ 1 пъти по-голямо) отколкото лри схемата с общ еми
тер. Това означава, че колекторният ток е по-nостоянен.
Друго предимство на схемата с обща база е, че критичната ли
6 аз ата,
и
l!.ur
r с= __.._
а
общ емитер (вж. фиг.
2.1 06),
което rюзволява тран:нrсторът да сс
изnолзва като токостабилизиращ eJI~мerrт до наrrрсженин llё:l KUJICKтopa,
достигащи
до
е
Лiс
ния е вляоо от ординатната ос, а не одясно, както е при схемата с
динамичното
изходно
съпротивление,
оnределено от наклона на изходната статична характеристнка на
транзистора.
За Т 2 от фиг.
нула.
Пускащите импулси и., са nравоъгълни. Кондензаторът Сп е
блокиращ (разделителен). В изходно състояние на генератора
(лр.и и •• =0) транзисторите т, и Т2 са отпушени, като и двата ра
7.4
Ее- U ВЕ2
iE= _::.__=: : : : ; -ЕЕ- •
Re
ботят в активен режим. За Т ~ това е постигнато чрез rюдходнщ
избор на ЕЕ и
защото насищането му е нежелателно (нрн на
Re.
Освен това а~
сищане съпротивлението му престава да зависи от налрежението
(7.9)
RE
1.
В такъв случай от
(7.8)
се получава
11 IIC МОЖС да С(' OCiii'YPИ ЛИIICЙIIO :l<lpl'ЖЩIIIC HJIII pti:I[H'ЖJl<llll' 11<1
кондензатора). Насищането на
е желателно, защото той сс нз
r,
лолзва като ключ, но за съжаление в тази схема то е невъзможно,
защото ключът е с общ колектор (товарното съпротивление в ко
лектора е нула, товарната права е успоредна на ординатната ос и
nресича критичната линия при напрежения, по-оисокн от Е).
При това лоложение кондензаторът С е зареден до наврежение
k = __г..;.:,.._ _
и"' което е толкова по-блюко дu L', колкото е ло-малко nостоян
Ег
При nодаване на отрицателен лускащ импулс и., с амплитуда,
(7.1 О)
Ит
+ геRL
ното токово съпротивление между колектора и емитера на т, от
това между колектора и базата нат~. Освен чрез режнмите на рё:!
бота това съотношение може да се подобри, като се избере по-мо
щен транзистор т, в сравнение с т2.
~
"
тъи
като
Е
-Re
~
Ит
-- ·
ге
И," транзисторът/', се запушва и остава запушен дори
Следователно коефициентът на нелинейност е по-малък при
rrpи намаляване на Ис до нула. А Ис намалява, защото от този мо
ло-голямо диференциално изходно съnротивление на транзистора
мент С заnочва да се разрежда nрез Т2, като се стреми да се преза
и при по-голям ток преJ него
по-голяма
ur
реди до налрежение Ис= -Ее. При това намаляването на llc е ли
нейно. Презареждането на С обаче е недоnустимо, защото тогава
биха се изгубили токостабилизиращите свойства на Т2. Ето защо
пуска щи ят имnулс трябва да бъде nрекратен най-късно лри ис= О.
~:лед края напускащия импулс транзисторът
се отnушва отново,
кондензаторът се зарежда до и'" 11 генераторът възстановява нз
r,
ходното си състояние.
На фиг.
7.46
са начертани вре;.tедиаграмuте на напреженията
в схемата за случая, когато и 8 , се прекратява лри Ис= О.
Анализ и nроектиране. За да намерим коефициента на нели
Максимално възможни1u
(вж. формула
u.llll.llll!ft1u
7.9).
н.а импулса и
m
ще наме-
·
рнм от условието, че при и с= и 111 токът nрез кондензатора е нула
(Jареждането е завършено) и следователно колекторните токове
на двата транзистора са приблизително равни: ic 1=ic2·
. 2 ~tE
. 2 ~ -Ееоб а че tc
( вж.
Re
ф ормула 7.9) ,
а
ic 1 ::::::::; p,i/JI =
E-Um-UвE,~p, _E_-_u_m_. Като лриравним ic, и ic, и реRв
Rв
нейност на изходното напрежевие ло време на работния ход, тряб-
149
7.2.2.
шим полученото уравнение спрямо Ит, намираме
Като токостабилизир а щи елем е нт и е удо б но да се използват
и П1~ Е- Е Е __!3_д_ •
(7.11)
~'RE
=
.!!3·
(7.12)
Е.-
се нарича коефициент на използване н.а захранващото напреже
ние. Стремежът е той да бъде колкото може по-близък до еди
ница. За целта е необходимо ~~ да е голямо а R 8 и i с., - малки .
п оеледното
и униполярни транзистори с вграден к а нал ( PN или MOS). На
фиг. 7.5 е дадена схема на чакащ ГЛИН с токостабилизиращ PN
транзистор с N канал. Елементит е Т ~ и Rs заменят елементите Т 2 ,
RЕ и Е Е от фиг. 7.4, т. е . тук е икономисан източникъ.т на ~апvшващо
Отношението
~
'
изискване противоречи на изискването за малък кое-
фициент на нелинейност .
Понеже токът на разреждането е почти постоянен
( ic2 ~
iE.)
,
RE
за максимално възможната продължителност на работния ход с
помощта на (7.3) се намира
напрежение ЕЕ.
намичното
ранзистара
говата
(7.13)
р
По време на обратния ход кондензаторът С се зарежда през
нзходното съпротивление на емитернtiЯ повторител Т 1 . Ако прене
бр:гнем тока на разреждане през Т2, който е много по-малък ,
изходното
съпротивление
на
Т2
е
голямо,
предвид, че изходното съпротивление на един емитерен
и
вземем
повтори
тел е приблизително ~ пъти по-малко от еквивалентното съпро
тивление на базата му, тогава времеконстантата на зареждането
R
е С~. а времето за възстановяване на генератора (продължи~1
телността на обратния ход)
to~3c!ia.
(7.14)
~1
Обратият ход е толкова по-кратък, колкото е по-голямо ~~ и
по-малко
Обаче намаляването на
R8
R 8 се
ограничава от допусти
мия колекторен ток на транзетора Т 1;
·
изходно
r0
R_,
А
·
А
Е
Lclmax=I-'ILвlmax~l--'1 Rв <fclдon ·
е следната. Ди ,
съпротивление
на
PN
се определя от наклона на не
изходна статична характеристика
същия
начин,
както
и
при
uв
транзистори обаче е сравниелно голям, п о
ради което токостабилизиращото им де йств1н
по-слабо
от
това
на
биполярнин·
ранзистори с обща база и дори с общ емlt
тер.
Резисторът
връзка
и
Rs
внася отрицателна об
увеличава това съпротивле
S
е стръмността
Фиг . 7.5. Чакащ ГЛИН с
токостабилизиращ_
PN
а униполярния транзистор. С това неговото
табилизиращо действие се подобрявfl зна·
тран з истор
ително.
Тъй
зистор
като
изходните
заnочват
да
характеристики
сnадат
при
на
униполярния
положително
тран
наnрежение
на
дрейна (вж. фиг. 2. 17), недоnустимо е в тази схема конденза : '
торът да се разрежда докрай. За целта пускащият импулс трябва
да се прекрати при напрежение ис~О.5 -7- 1 V, така че да се оси
гури пентоден режим на работа на Т ~ през целия работен ход . Токът На разреждането (пrн I<JГI~ 111\ ' 11 Т 1 ) Се ОПредеЛЯ ПО ф~мула ·
~ . 22, като и(,= -i,,R, ( uж . фнг . 7.5). Всичкq ut: t и нило в риuuтата
на генератора от фиг . 7.5 е както при този от фиг . 7.4.
Автогенераторен ГЛИН може да се получи, ако наnример
на входа на чакащия ГЛ ИН се постави автогенериращ мултиви
братор, който служи като източник на входен сигнал и. ,.
7.3.
ГЛИН С КОМПЕНСАЦИЯ
Схема и принцип на действие. На фиг.
(7.15)
по
биполярните
транзистори . Този наклон при униполярни н·
ие ( 1 +SRs) пъти, където
i=
като
-
Ролятd на резистора
атна
тъи
ГЛИН С ТОКОСТАБИЛИЗИРАЩ УНИПОЛЯРЕН ТРАНЗИСТОР
7
ба е дадена схема на
автогенераторен ГЛИН с компенсация, изграден с два интеграл
ни оnерационни усилвателя . Първият усилвател (ОУ!) е включен
като тригер на Шмит (вж . фиг. 4.1За); за да бъде изходът му
повторителен, инверсният му вход е замасен, а сигна.1ите се по
дават към R1 . Вторият усилвател (ОУ2) е обхванат от отрицател
на обратна връзка през кондензатора С, пора~и което работи в
150
151
линеен режим. Ето защо потенциалът щ в т. ~ е приблизитеJJво
равен на нула (в действителност той ще се изменя, но много по .
t:лабо от инзх поради големия коефициент на усилване на ОУ2
по напрежение).
r.· нсраторът ()Т ф11Г . 7 . 6а се ll<!pltчa още Г .Т IИII от ltltTCГpitpaщ Пtrl , защото OIH'·
, 11111011 ннят усилвател ОУ2 заедно с слемсtпtпе R 11 С работtt като tttпcrpa~"l'
означа!iа, че ttзходното му напрежснttt' """ с пропорцнонално н.а нttтerp,i.l.•
·111 llii<J
,11
u 1•
нанрсжс 1111 сто
11 нтl'rрал
Когнто
u,
с
постоянно ,
и.,"
се
н з меня лннеttно.
защот"
от константа с лннсi'tнн функн11я .
Анализ и nроектиране. 1Jоради линейния характер на зарежда
tiСТО и разреждането за продължителността на работния и
братния ход с помощта на фиг.
7.6 6 и на формула 7.3 се
110-
.tучава
а
4:;=
(р:::::::
Uюх
RC(f,-E2)
Е,
!о:::::::
о ~+-+___)~1-
0
EI
Фиг.
-
б
7.6. Автогенериращ ГЛИН с компенсация
принципна схема;
Ако
6-
u, = U 0 (т. е. отрицателно, тъй като операционните усилва
тели се захранват от дв)i.полярен източник на напрежения Е 1 11
Е1), тогава кондензаторът С се зарежда по веригата: т. 1-R-С
изхода на ОУ2. По време на заrrжл.ането
и2:::::::О, а
1
u,
=И
се трептение в този случай може да се разглежда като граничен
случай между импулсно и аналогово, тъй като нма прекъсване
само в една точка, т. с. в един момент) е Т =tr
lo, а размахът
IlM
/
- ~- ~-1' ~ .
+
времедиаграми на наnрсжеt1няти :
и""' =~::t тригерът се обръща,
(7.17)
И'
Периодът на tJОвторенне на треtпснttята (линейно изменящото
т
а
RC('e,-e2)
t
uo
(7.16)
IИ 1
u'
u
11 1\
1\оефицснтът на нелинейност сс опредсля от следните съ
о6ражсш1я. По време на работния ход U 11 3 , се изменя с ~;;,- ~;;2, а
и2- А и пъти по- малко. СледоватеJJ но
J>асте . П1н1
(положително) и кuндсttзато-
рът започва да се разрежда, като се стреми да се презареди в
обратна посока по същата верига. При това u 2 :::::::0, а и" намаля "
ва. При инзх = Е2 тригерът отново се nревключ ва, и 1 = uif и оnиса
ните процеси се nовтарят. Тъй като през цялото време на зареж·
1 потенциа
или И ), веригата е същата като тази на
а 1С IIЗЧ
:::::::
дане и разреждане на кондензатора Ис= и .. зх• а в т.
0
1
лът е постоянен ( U
фиг. 7.3. Следователно
ращо
наnрежние
за
ll 113 x
Ис
и
може да се разглежда като компенси
токът
по
веригата
т,
От формула
7.4 намираме
1-R-С-изход
е постоянен, а инзх (както и Ис) се изменя и в двата случая линейно с времето.
·
АиiИ"I
Ако коефициентът на усилване на ОУ2 по напрежение е ма
лък, тогава
и2 се изменя по-силно,
равенството
Ис= инзх се
на
рушава в по-голяма степен и компенсацията е непълна. В този
случай нелинейността на инзх нараства. Поради това се предпочи
тат
усилватели
На фиг.
с
7.66
голямо
усилване.
(7.18)
Аналогично за обратния ход се получава
(7.19)
са начертани времедиаграмите на напрежения-
та в изходите на операционните усилватели . Вижда се, че линей
но изменящото се напрежение е с триъгълна форма, освен това
Често пъти е необходимо обратният ход да бъде по-къс от
работния (или обратно, защото вазоанията работен и обратен ход
този генератор е и мултивибратор.
152
153
nри триъгълните имnулси са условни). Тов'а може да се постиr .
не, като паралелно на R. се постави един диод или последоватеJt
но свързани диод и резистор. Ако е необходимо to < t анодъ
8. СЕЛЕКТОР И'
ратното, диодът трябва да се свърже обратно.
НА ИМПУЛСИ
на дИода трябва да се свърже към т. 1; ако е необхd';имо об:
Чакащ ГЛИН с компенсация може да се получи, ако· в схе
R. 2 и OYI като
мата от фиг. 7.6а се премахнат елементите R. 1
правоъгълният пускащ сигнал се подава към т:
z.
'
8.1.
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
Селекторите
е
отговарят
nодбор).
ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ
~ачертайте изходните статични характеристики на един биnолярен тран-
. с ~тор, включен в схема с обща база, същнте характернетики nри схема
тсх~::;,ее~~~~~~а~:;~з:р:е~: ~~~о~~~~~ауниnолярсн транзистор, и сравнете
Обяснете ролята на доnълнителния lfЗTO•IIIIIK на нанрежение Ее
2
\!ата от фиг. 74р
J
г
n
u
СХ('·
:•.о'\'\ожс ли наnрежението и
' • ."
•х в схемата от фиг. 7.4а да бъде nоложително' ·
••1~·' IL~:аите времедиаграм нтС' на llaпprжellllf!Ta в схемата от <Риг 7 4 .
.1.1\Ч<JИ Чt' 11
·
их
СС
IIJ>l'J.;p· .
.
· а В.
<f lll 1/fH'ДI/ 11/,,'IHUTO j)iJJIH'ЖДiJIIC На КОIJДензатора · ·
·
~Изгодно ли е това?
Проектирайте чакащ ГЛИН по схемата
*• --
'" (макснмаJIНата стойност), И'" н k.
./
01
ф11г. ?Аа ако са даде . 1 '
'
ни. ,, .
!Начертайте времедиаграмите на напреженията в схемата от фиг. 7.5
1
ИЗВедеТе фОрМ}Л/1 'JЗ
"-llp
•
*( .,
.
* /IJ
uектнращ•
llii•IL'J>Тillil'l'
IIJHIML'J>II<I
1Иращ едемент.
, Предложете
'
1
' р• "'
U
l'XI'Mil
П1
11
llii
k П
.
peдJIOЖt'ГL' IIOДXOJtlllllil
iiii/()J'('IJ('jJIIjJ<III•
'
I'JI'III
t
ML'TOitiiK'I
·
(от
отделят
имnулсите,
английската
дума
или
които
selection-
импулсната
на
поредица
импулсите,
-
амплитула
честота
на
(размах),
повторението
им,
фаза на появяването им спрямо предварително зададени момен
ти и пр . Във връзка с това селекторите на импулси обикновено
се разделят на амплитудни селектори и селектори по време.
метрите му практически се запазват. При разпозНШ3ането на импулс
между
импулсите
получава
импулс,
в
една
чиито
поредица
параметри
на
се
изхода
на
селектора
различават
от
тези
се
на
разпознатия.
Импулсните селектори се изграждат с помощта на импулсни
и логически схеми. Те намират широко приложение в автоматика
телевизионната техника,
радиолокацията
и др.
АМПЛИТУДНИ СЕЛЕКТОРИ
IOKOCI'<J6itJIII·
Фш·. 7.6 освен този с · диод, nаралел:~а~~ '~. обран1ин ход о схемата от
7.16· и 7.17.
nризнак
които
nоредица само
' ·"
схема на автогенериращ r ЛИН с дискретни MOS т ан·
Упътване. Разгледайте внимателно формули
на
продължителност
та,
~истори, като разглеждате схемата от фиг. 7.6 като бдокова. Схемат~ да
.Упъzване. Усилвателят може да бъде ещюстъnален.
flr)(·.t.IOЖeтe други начини за намаJJ .
устройства,
Като признак при селекцията може да се използва кой да е от
параметрите
8.2.
~
на даден
са
имnулсна
11
. ъде само с един захранващ източник.
·@
имnулси
При отделянето на импулс от една nоредица формата и 11;1ра
Как трябва да се избере каnацитетът на С в в схемата от фиг. 7.4а?
-
·-~·
(6)
на
разnознават от една
Tl'
IIMiiT :1;1 :I<IJl"''" Jl;' OTJl!'JIHT IIJIII р;1 :1 11О :1 11<11П от l'Jlllil 11мпулс11а
f!OpeдИila
ИМПУJIСИТl',
КОИТО
ИМаТ
<IMIJJIИTYд<.l,
IIU·I'UJIHM<.I IIJI/1 IIU·
малка от зададената, или амплитуда, Jrежаща (респ. нележаща) rз
зададен
интервал.
Амплитудни
селектори
с
ограничители.
В
т.
3.1
беше
от
белязано, че едно от възможните приложения на ограничителите
с за отделяне (селекцня) на имnулси по полярност или по ам
плитуда (вж. фиг.
3.5 и 3.6). Отделянето по полярност обаче може
да се разглежда като частен случай на отделяне по амплитуда.
Амплитудни селектори с компаратори. Като амплитулни се·
лектори може да се използват също и компараторите. Така, ако на
входа на комnаратора от фиг. 2.51 се подаде една импулсна поре
дица, той ще различи от имnулсите само тези, чиято амnлитуда е
154
nо-голяма от И оп. Това е показано на фиг. 8.1. Вижда се, че из
ходните импулси имат параметри, които в общия случай са раз-
155
лични от тези на входните за разлика от селекторите ограничители.
Чрез избора на и оn лесно може да се избира ИЛЙ регулира нивот о
на
селекция.
амnлитудата и nродължителността на входните импулси, стига да
се сnазва неравенството и ,., > И .xmi"·
Прозоречии детектори. Схема на амnлитуден селектор, кой
то реагира само на имnулси, чиято амплитула е в границите меж
ду две нива и onl и иоп2• е nоказана на фиг . 8.3·. Нека И OIII <И оn2·
Uex
u_.
Uon
о
u...,.
Тогава nри и ••, nо-малко от И опl и
u on2• и, =U, и 2 = 1 и и нзх =0. При и ••. в
l1
ИНТервала между
(7
и2 =
о
затова
1,
и2=О и и.,.
LJ1
имnулс
uo
и. .
Фиг.
8.1. Селекция на Имnулси no амnли ·
с
Фиг .
комnаратор
Амплитудни
които
се
no
сеЛектори
използват
като
с тригери.
амплитулни
е
само
Uon2•
селектор
в
И
при
и1
= 1,
се
nоявява
амnлитудата
границит.е
на
между
8.2.
Селекция
на
ни детектори (интервалът И 0 " , -
имnулси
аммитуда с тригер на Шмит
Други
импулсни
селектори,
са
схеми ,
тригерите
с
двупосочно задействане · (тригерите на Шмит). На фиг. 8.2 е
илюстрирано действието на такъв тригер като амплитуден селек
тор. Входните импулси са с твърде неправилна форма, защото
върху тях има насложени амплитудни смущения (шумове) . Такива
Uвх
Така на изхода на
когато
била
= 1
Накрая
зададените нива И 0111 и И ""2. Такива
селектори се наричат още . прозореч -
о
туда
=0.
амплитудния
u,
о
Иоп2 • и1
ивх• ПО-ГОЛЯМО ОТ И onl И
U и З )(
uo
Uonl И
= 1.
инз х
Фиl · 8.3. Прозоречен детектор
И ""' се разглежда като «nрозорец») .
·интересно е да се отбележи, че селекторът от фиг. 8.3 реагира
и на аналогови входни сигнали . Така наnример и •• може да бъде
едно нестабилно постоянно напрежение . Ако то не трябва да
бъде nо - голямо от u on2 и по-малко от и on l' амплитудният селектор
контролира това и изработва съответен логически сигнал на из
хода
cli.
Този сигнал може да задейства по-нататък светлинна или
звукова сигнализация или съответно изnълнително или
управля
о1ущения са неизбежни. Те проникват по индуктивен или каnаци
ващq устройство .
Впрочем с аналогови сигнали могат да работят повечето от
тивен nът, през захра н ващите проводници, чрез излъчване от мощ
амnлитудните
ни или близки източници и пр. Както се вижда от фиг . 8.2, триге
рите с двупосочно задейств.ане имат чудесното свойство да не се
влияят
от
хистерезиса
амплитудни
им
смущения,
Н =е,- е2.
Един
по-малки
от
обикновен
широчината
компаратор
ПО·ГОJIЯМа ОТ
при
BJ .
За изграждане на амплитудни селектори може да се използват
и тригери с еднопосочно задействане, но в съчетание с други им
пулсни
и логически
схеми.
Амплитудни селектори с. чакащи мултивибратори. Друга им·
nулсна схема, която може да служи като амплитуден селектор, е
чакащият мултивибратор . Както навсякъде в т.
5
8.3. СЕЛЕКТОРИ НА ИМПУЛСИ ПО ВРЕМЕ
на
uon=el би се задействал трикратно от втория импулс на фиг. 8.2
и би дал погрешна информация, че са постъпили 3 импулса с ам
плитуда,
селектори .
отбелязвахме,
На
хода
принципнн
схема
на
селектор
на
им
на
повторителя
също е
нула
и
кондензаторът С е разреден. Следо ·
вателно
напрежението
и. ,, в
и~хода
на тригера на Шмит също е нула.
Фиг . 8.4. Селектор · на имnулси
При
с nродължителност , nо-голяма
подаване
(и.,=
ва,
кащия мултивйбратор. В такъв случай чакащият малтивибратор
R
тудни селектори имат предимството, че изработват на изхода си
е дадена
на входни импулси (ако е необходll ·
мо) . При и •• =0 напрежението в ИJ ·
минимална стойност · Uвxmi n • за да могат да задействуват ча
генерира импулс с определени параметри само ако и •• > Uвxm i n•
8.4
и разделя RС - веригата от източника
пускащите импулси трябва да имат амплитуда, по-голяма от една
а на останалите входни импулси няма да реагира. Такива амnли
фиг.
пулси по продължителност . J 1u1 · ическннт nовторител е буф~р~н
и
и
на
входни
импулси
1) повторителят се превключ- от
1 = 1 и кондензаторът заnочва
з а дадената
да
се
зарежда
през
изхода на тювторителя. Ако и. х е по-продължително от вре
мето, необходимо за зареждане на С до ~:;, , при и с =е1 триrl' р ·ы
се nревключва и иизх
= 1.
Зареждането на кондензатора прuхuл
жава, докато се прекрати и ••. При и. ,
=0
и1
=0
и кондензаторът
импулси с едни и същи парам~три , които не зависят от формата,
157
156
се разрежда през R и изхода на повторителя, като Ис намалява .
При Ис= е2 тригерът отново превключва и и.,.= О. Изработен е
изходен импулс, който показва, че на входа е постъпил импулс
с продължителност, по-голяма от зададената. Разреждането на
кондензатора трябва да завърши преди пристигането на нов вхо
е
ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ
ден импулс. Ако продължителността на и •• не е достатъчна за
зареждане
на
кондензатора до
е1,
селекторът
не
(1\ '
реагира.
А как да направим селектор,
който
дица
разпознава
само
н·лност,
от
импулси
с
една
съдържа
чакащ
мултивибратор
Ч М, който трябва да се задейства
от къси и от дълги входни имnулси .
имnулси, тогава и ••
,
Ако ЧМ не се задейства
ги
а
само
от
къси
•
от дъл входни
ф
преди да се подаде на входа му, се ди
гери на Шмит и логически елементи.
Начертайте времедиаграмите на напреженията в схемата от фиг. Н .:1 .
.fs'
t.
нивото на селекция. При и •• =0 и1 = 1, а И2=О, затова инзх =0.
При
и
=1 u 1 =0, а в изхода на ЧМ се nоявява логическа·
единиц~·(и2= 1) с продължителност t. ·Ето защо инзх остава равно
на нула. Ако продължителността
става 1 още преди
t•• > t.,
t••
на и., е nо-малка от
t.,
селектори за
отрицателни
имnу:н·11
*С2)
Преможете начин за бързо разреждане на кондензатора в селектора от
фиг. 8.4. Какви са nредимствата на такава -схема?
(~ )
' Начертайте времедиаграмите на наnрежеш1ята в схемата от фиг .
8.5.
Наnравете същото за видоизменената схема, когато чакащият мулти:
вибратор е само за къси пускащи импулси.
*
t)
1
Съставете схема на селектор
дlща
@;
само
импулсите,
чиято
no
време, който разпознава от една nоре
продължителност е
в определен
интервал.
Преможете други схеми на амnлитудни селектори по време.
и1
да стане нула и тогава инзх = 1. Ако обаче
тогава и2 става нула, преди и1 да стане единица, пора
ди което и.,.
За
U2
на амnлитудни
({;'v
ерен-
на импулса, генериран от Ч М, е равна на
llреможете схеми
Начертайте времедиаг~амите на наnреженията в селектора от фиг . М 1.
цира, а отрицателните диференцирани импулси се ограничават .
Продължителността
Преможете схема на амnлитуден селектор за импулси, чиято амnлF!
туда е nо-малка от една оnределена стойност.
Съставете схема на амnлитуден селектор, изграден с nомощта на TJHI -.. _
продължи
nо-малка от зададената?
Едно от възможните решения е
nоказано на фиг. 8.5. Селекторът
Фиг. 8.5. Селектор на имnулси с
11родължителност, nо-малка от зададената
(i. )
поре
Може ли един ограничител да се изnолзва като амnлитуден селектор за
IIIIIIYЛCH, ЧИЯТО <JMIIЛIITyдa е IIU·M<IЛKa ОТ ~ДНа ОПределена СТОЙНОСТ;. · '
да
се
продължава да бъде нула.
отделят
от
една
поредица
импулсите,
които
пос
тъпват само в определени интервали от време, поредицата се nо
дава на една схема И с два входа, като на другия И вход се
подава разрешение само в определените интервали от време. То
гава на изхода на логическата схема ще се появят импулси само
когато имnулсите от поредицата съвпадат или се припокриват с
разрешаващите.
Така чрез комбиниране на импулсни логически елементи мож е
да се направят импулсни селектори с най-разнообразни качества.
158
159
СЪДЪРЖАНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
С.,
1. дим ит р о в а, М. И. В ан ко в. Импулсни схеми и устройства . Техника ,
1982.
2. д 11 " ." 1 r он а, М. и И. В ан ко в. CMOS интегралн11 схеми, част 1. Техни
""· С., I!'JR i'.
3. дим 11 трова, И . и В . Пу нд же в. 33 схеми на и с тригери. Техник а ,
С.,
1987.
4 . Кон о в, К. Импулсни и цифрови схеми с 1111тсгрални ТТ Л еJ11.•м е нт11 , 1 час т .
Тех11ика, С.,
С.,
1988 .
5. Кон о в, К. Приложна им11улсна техника, С. , 1983.
6. Кон о в, К. Имnу.~сни схеми в радиолюбителската nрактика. Техника,
1981.
7. Мар ст ъ н, Р . 110 схеми на 1·енсратори . Тсхн11ка , С., 1983.
8. Вълк о в, С . Наръчник no му;1тивибратори . Техника, С . , 1985.
3
1. Електрически ftMIIyлcи
1.1. Класификация и nарам етри на ftMIIyлcfпe .
1.2. Сnектрален състав на имn улс1пе .
2.
о~новни елементи
на
3
6
11
имnулсните схеми
:.! . 1. lt HфL' J1l'IIILIIjJ<IIIlll Ul' ]JII Г II .
'2 .'2 . ИIIП' I ' IHIJ>i.IЩII lll'IHII ' II
2.3. RС - дслители .
2.4 . Електрон ни кл юч о ве
2.4.1. Основни изискван1tя
2.4 .2. Диод1111 ключоuе .
2.4.3. Ключове с биполярни транзистори
2.4.4. Ключове с nолеви (униltОЛЯр11И) тра11зистор1t
:.! fi. Л о г11ч ес к1t r,1eм c 11тtt .
'l. .[i . l . Uбщlt сведс 11 ин за логнчсск1пе слементи и ;югнческите о11ерацин
:2 .5.2. Основt1и nараметри и. характеристяк11 на логическите елементи
2.5.3. Видове логически елементи .
А. Диодии логичеtки елементи
Б . Транзисторно-транзисторни логически елементи .
В.
Емитерно свързани логнческ~ елементи
логически елементи .
r . MOS транзисторни
.
.
:2 .6. А11алоговf1 flнтегралнll сх смн
2.6.1 . Оnерациош1и уснлватСJIИ .
2.6.2 .
Комnаратори
3.
3. 1. Ограничители
:1.'2 . Oi · paiiii'IIIП'JIII
:1.:1. Фнкс;~торl• на
4.
11
Н\1110
34
43
46
.) 1
6Х
.
70
Тригери
Мултивибратори
Им11ул с на техника
33
f·l
(iti
.
тpaH . IIIL' t' O]'H
70
71
71
75
78
80
89
89
93
96
един вид в друг
.
5.1. Класификация
5.2. Myлтttвttбpaтoptt с бttllOJJRpни транзистори
;,.:2 .1. Двтort• ttt•pttpaщ "~,пив1tбратор . . .
160
зо
33
61
4. 1. Общи сведения. Класяфикация
4.2. Асинхронни тригери .
4.2. 1. Асинхронни RS-тригери
4.2.2. Аси11хро11НИ JК-тригсри
4.2 .3. Асинхронни Т-триг с р11 .
4.2.4. Тригери 11а Шмит .
4.3. Синхронни тригери . .
4.3.1. Синхронни RS-трнгери
4.3 .2. Синхронни JК - тригери
4.3.3. Синхронни Т-тригерн .
4.3.4. О-тригери .
4.3 .5. Преобразуване на тригерите от
4.3.6. Динамични тригери .
5.
'l.7
58
.
с липди
('
15
17
17
18
19
24
54
.
Ограничители
.
11
14
97
101
105
110
110
110
11()
\61
!i.:l.2. Чакащ мpтttl!ttбp;нop
5.3. Мултивибратор с интегрални елементи
. 5.3.1. Автогенериращ мултивибратор с wнверторн
5.3.2. Автогенериращ мултивибратор с тригер на Шмит
5.3.3. Автогенериращ мултивибратор с линейни интегрални схем~
5.3.4. Автогенериращи мултивибратори с квар1~овн резонатори .
5.3.5. Чакащ мултивибратор с логически елементи .
5.3.6. Чакащ мултивибратор за дълги пускащи импулси .
5.3.7. ТТ Л интегрални мултивибратори .
5.3.8. CMOS интегрални чакащи мултивибратори
5.3.9. Интегрални таймери .
6.
6.1.
6.2.
6.2.1.
6.2.2.
7.
7.1.
7.2.
7.2.1.
7.2.2.
7.3.
Блокинг-генератори
.
Общи сведения .
Основни
схеми
Автогенериращ блокинг-генератор
Блокинг-генератор, работещ в чакащ режим
.
Генератори на линейно изменящо се наnрежение (ГЛИН)
Класификация
ГЛИН с токостабилизиращ елемент .
ГЛИН с токостабилизиращ биnолярен транзистор .
ГЛИН с токостабилизиращ униnолярен транзистор
ГЛИН с комnенсация .
8.
Селектори на имnулси
.
8.1. Общи сведсиня .
8.2. АмnлитудtiН сс.1сктор11.
8.3. Селектори на имnулси по време
115
118
IIH
120
121
122
125
126
128
132
135
140
140
140
140
143
145
145
147
147
151
151
155
155
155
157
Литература
ИМПУЛСНА ТЕХНИКА
Учебник за техникуми
Автор nроф. д.т.н. инж. Стефан Ангелов Вълков
Рецеюентн : ст.н.с.
1 ст.
д-р инж. Кирил
Иванов Ко110в
доц. д-р инж. А11гел Н11колаев Поnов
160
инж. Евгения Костова Иванова
Нацноналност
българска
Четвърто стереотишю издание. четвърта доnечатка
ISBN 954-03-0534-I.J
ИJ.l .N~
17703
Научен редактор инж. Лиляна Салчева
Художник Фот1111а Мицева
Техничсск11 редактор Вера
Григорова
Коректор Росица Стоянова
Формат
60
Печ. коли
Изд. коли
х
901 16
10,25
10,25
11 ;.t<ll~;tcтвo
"Техники" ООД, нл . Славейков
Печат "Полиrрафюг", Хасково
1.
Соф11я