/
Author: Конов К.И.
Tags: радиотехника електротехника инженерство електроника радиоелектроника
Year: 1981
Text
КИРИЛ конов
ИМПУЛСНИ СХЕМИ
В РАДИОЛЮБИТЕЛСКАТА
ПРАКТИКА
ТЕХНИКА
К.т.н, инж. КИРИЛ ИВАНОВ КОНОВ
ИМПУАСНИ СХЕМИ
В РАДИОАЮБИТЕАСКАТА
ПРАКТИКА
Второ и здание
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО „ТЕХНИКА”
СОФИЯ, 1981
УДК 621.374
В книгата се разглеждат основниге импулсни схеми, конто на-
мират приложение в радиолюбителската практика. Обяснява се
принпипът иа работата им и се дават препоръки по практическо-
го им изработване. Посочват се начините за проверка и настрой-
ка на импулсните схеми в радиолюбителски условия. Дадеии са
типови схеми на най-употребяваните импулсни устройства. Опи-
сани са схеми, конто могат да се повторят от радиолюбителите.
Книгата е предназначена за радиолюбители с известна прак-
тика в работата с радиосхеми. Тя ще е полезна също за учени-
ците в техникумите и за техниците, конто работят в областта
на автоматиката и импулсната техника.
© Кирил Иванов Конов, 1981
с/о Jusantor, Sofia
621.396
ПРЕДГОВОР
Импулсната техника е сравнително нов раздел на радиотехни-
ката, но независимо от това е достигнала значително развитие и
има многостранно приложение. Тя е баэата, върху конто са изгра-
дени радиолокацията, телевизията, днскретната техника за управ-
ление и за предаване на информация и т. н. За да се оцени зна-
чението й, достатъчно е да се спомене само това, че тя е техничес-
ката основа на съвременните цифрови изчислителнн машини. Ме-
тодите и схемите на импулсната техника позволяват да се решат
редица задачи, стоящи пред съвременната наука и техника.
Импулсната техника намира приложение и в радиолюбителе ка-
та практика. Известно е, че в своите разработки радиолюбители-
те пряко следват развитието на радиоелектрониката. По времето,
когато основната облает на приложение на радиоелектрониката
беше радиопредавателната и радиоприемната техника, радиолюби-
телите-конструктори се заннмаваха изключително с разработка на
радиосъобщителна апаратура. Впоследствие се обособиха радио-
любителски кръгове, интересуващи се от магнитофони, високока-
чествени усилватели, радиоизмервателни уреди н други устройства.
Съвременната радиоелектроника се е ориентирала към цифро-
вите схемн и това безусловно дава отражение и върху радиолю-
бителската дейност. Действително, ако рациолюбителите от мина-
лиге години започваха с изработката на детекторен приемник, ли-
неен приемник и т. н., съвременните радиолюбители много често
имат за своя първа разработка например превключвател на свет-
лнните за елха, устройство за управляване на макета или друга
импулена схема.
Целта на настоящата книга е в достъпна форма да се подне-
сат основите на импулсната техника. В първата част на книгата
се пояснява принципът на действие на най-употребяваните импулс-
ни устройства, а във втората част са дадени принципни схеми,
конто радиолюбителите могат да използуват в своята ежедневна
практика.
Второто издание на книгата се раэличава от първото по това,
че всички примери са дадени с транзистори от типа NPN и че се
разглеждат импулени схеми, осъществени с интегрални схеми.
През изминалия период след първото издание на настоящата кни-
3
га интегралните схеми от типа транзисторно-транзисторна логика
(ТТЛ) получиха много голямо разпространение и съответно на-
влязоха широко и в радиолюбителската практика. Нови са също
и повечето от схемите, дадени във втората част на книгата.
При излагането на материала се е предполагало, че читателят
е запознат с основните положения на радиотехниката и транзистор-
ната техника и с действието на ТТЛ-интегралните схеми. За изя-
сняване на процесите в импулсните устройства са дадени само
тези формули, конто са необходими за оразмеряване на раэглеж-
даните схеми. Във формулите са използувани следните означения:
t — текущо време;
—продължителност на импулса;
Ти — период на следване на импулсите;
/ф—фронт на импулса;
^Ф1—продължителност на предния фронт;
/ф2— продължителност на задния фронт;
т — времеконстанта на зареждане или разреждане. Из-
разява се като т=./?С;
Uи — максимален размах на импулса;
у— коефициент на запълване;
Р — коефициент на усилване по ток при включване на
транзистора в схема с общ емитер;
а — коефициент на усилване по ток при включване на
транзистора в схема с обща база;
1 С,1 в—колекторен и базов ток на транзистора;
/СУ IBS — колекторен и базов ток на транзистора в режим на на-
сищане;
UCES— напрежение между колектора и емитера на транзисто-
ра в режим на насищане;
/а — гранична честота на коефициента на усилване на
емитерния ток. При тази честота коефициентът «
става равен на 0,7 от стойността му при ниски че-
стоти. Честотата /а характеризира честотните свой-
ства на транзистора;
Есс— напрежение на захранващия токоизточник.
4
ВЪВЕДЕНИЕ
Фиг. 1.1. Импулсен сигнал
Радиотехническите устройства работят в два основни режи-
ма непрекъснат и импулсен. В непрекъснат режим на работа
напреженията и токовете в схемата не се изменят рязко, а са по-
стоянни или плавно преминават от една стойност към друга, раз-
бира се, без да се взема
пред вид включването и из-
ключването наапаратурата.
Този вид сигнали се нари-
чат аналогови. При импулс-
ните схеми токовете и
напреженията през опреде-
лени интервали от време се
появяват и изчезват. Пре-
късванията се получават с
включването
или изключ-
ването на активния елемент в схемата — лампа, транзистор
или диод. Тези схеми изработват импулсни сигнали, като
под ампуле се разбира кратковременно изменение на напре-
жението или тока от някакво начално ниво. На фиг. 1.1 е по-
казан радиолокационен сигнал. Радиолокационната станция излъч-
ва импулса 1, конто, след като се отрази от наблюдавания обект,
се приема в радиолокационната станция — импулсът 2. Тъй като
скоростта на разпространение на радиовълпите е известна, време-
то Тн между импулсите 1 и 2 зависи от удвоеното разстояние
между радиолокатора и обекта. Следователно в този случай ин-
формация се съдържа в импулсите 1 и 2 и в продължителността
на паузата между тях.
Обикновено под понятието импулс интуитивно се разбира про-
цес с малка продължителност, като в импулса е съсредоточена
значителна енергия. Понятието импулс е заимствувано от механиката.
Фактически краткотрайността на импулса е повече относително
понятие и се характеризира от периода на повторение Тп на им-
пулсите. Например в схемите, изградени с електромагнитни реле-
та, кратки се смятат импулсите с продължителност части от се-
кундата. В схемите, построени с полупроводници, малка продъл-
жителност се смята 1 p.s или части от микросекундата. При ядре-
5
ните изследвания продължителностите на импу лейте, конто се на-
блюдават, са в наносекундния обхват. На практика в радиоелектро-
никата се използуват импулси с продължителност от часове и де-
нонощия (например в електронните часовници) до части от нано-
секундата. С развитието на схемната техника се наблюдава тен-
денция за съкращаване продължителността на импулсите и съ-
ответно за повишаване на броя на операциите, конто може да се
нзвършват с тях. Този процес силно е изразен в изчислителната
техника, където непрекъснато се увеличава бързодействието на
устройствата.
Редица годнни импулените и цифровите схеми се изграждаха
предимио с полупроводникови транзистори и диоди. В последното
десетилетие за тази цел започнаха да се използуват интегрални
схеми — най-често цифрови и по-рядко линейни интегрални схеми.
Понастоящем в цифровата техника се използуват единствено ин-
тегрални схеми, а повечето от импулените схеми се изграждат
сыцо с интегрални схеми.
Засега най-голямо разпространение имат ТТЛ-интегралните схе-
ми, затова именно те са раэгледани в тази книга.
6
ЧАСТ ПЪРВА
ИМПУЛСНА ТЕХНИКА
1.1. ПАРАМЕТРИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ИМПУЛСИТЕ
Прието е импулсните сигнали да се представят графично в
правоъгълна координатна система, като по хоризонталната ос се
нанася текущото време /, а по вертикалната ос — моментната
Фиг. 1.2. Видове импулси
стойност на напрежението или тока. Импулсите могат да бъдат
два вида — видеоимпулси (фиг. 1.2 а), и радаоимпулси (фиг. 1.2 б).
Видеоимпулс се получава при превключване на ток или напреже-
ние във веригите за постоянен ток, а радиоимпулс — при включ-
7
ване и изключване на синусоидално изменящо се напрежение или
ток. От фиг. 1.2 а и б се вижда, че видеоимпулсът представлява
кратковременно нарастване на тока или напрежението от някак-
во ниво (например от нула) до максимум и след това спадане
от максимума до началното ниво, а радцоимпулсът всъщност е
пакет синусоидални трептения. Обикновено трептенията са висо-
кочестотни и радиоимпулсите се използуват най-често в тези
случаи, когато е необходимо импулените сигнали да се предават
по радио. В областта от импулсната техника, която се разглежда
в настоящата книга, се използуват почти само видеоимпулси, кон-
то ние по-нататък за краткост ще наричаме само импулси.
В эависимост от формата си (това се отнася както за радио,
така и за видеоимпулсите) импулсите биват правоъгълни (фиг. 1.2 а
и б), триъгълни (фиг. 1.2 в), трапецовидни (фиг. 1.2 г), трионооб-
разни (фиг. 1.2 д), камбанообразни (фиг. 1.2 е), експоненциални
(фиг. 1.2 ж и з) и т. н. На практика обаче формата на импулси-
те се отличава от строго геометричната. Например правоъгълните
импулси обикновено са трапецовидни, а триъгълните — слабо
експоненциални. Импулсите могат да бъдат както положителни
(фиг. 1.2 а+ж), така и отрицателни (фиг. 1.2 з) или пък двупо-
лярни. В импулсната техника най-често се използуват правоъгъл-
ни импулси, тъй като тяхното формиране (получаване) е най-про-
сто. За целта например може да се използува ключ, който в
изходно положение е включен към нулево напрежение, а за съз-
даване на импулса се пррвключва към нзточник с напрежение
£7И. Моментът на завършване на импулса отговаря на връщането
отново към нулево напрежение. Обикновено импулените схеми се
построяват така, че ток през веригата да протича само през крат-
кото време на продължителността на импулса. Това позволява
импулените устройства да се захранват от маломощен токоизточ-
ник, като в схемата има натрупващ елемент, например конденза-
тор, който в продължителния интервал между импулсите да съ-
бира енергия, изразходваща се след това за краткого време на
импулса. На този принцип са построени например фотосветкави-
ците.
Импулсите могат да бъдат единични, като в сравнително голям
интервал от време се формира само един импулс, но това се
среща по-рядко. Най-често се използува последователност от им-
пулси, конто се повтарят през еднакви интервали от време
(фиг. 1.2 «). Освен равномерната последователност от импулси
съществува и последователност от пакети импулси (фиг. 1.2 к),
като серията (пакетът) може да се състои от два, три или по-
вече импулса. Импулсите, конто се използуват в системите за
8
предаване на информация понякога имат и по-сложна структура.
Например амплитудата може да се измени по закона на предава-
ното съобщение (фиг. 1.2 л)—сигналът в този случай е с ампли-
тудно-импулсна модуляция. Ако предаваната информация въздей-
ствува на продължителността на импулсите (фиг. 1.2 м), модула-
цията е широчинноимпулсна, а ако изменяем параметър е
интервалът между импулсите (фиг. 1.2 «)—модулацията е честот-
но-импулсна или фазово-импулсна.
Устройствата, в конто се формират, преобразуват или измерват
импулсните сигнали, се наричат импулсни. устройства. Съществу-
ват много видове импулсни устройства. Схемите на основните
видове импулсни устройства се разглеждат в по-нататъшното из-
ложение на настоящата книга.
Импулсите се характеризират със следните параметри (вж.
фиг. 1.3).
Размах на импулса (£/«)• Това е най-голямата стойност на
изменението на напрежението (съответно на тока) на импулса.
Продължителност на импулса. Активната продължителност
на правоъгълните импулси tK обикновено се определи на ниво
средата от максималния размах, т. е. на ниво 0,5 Uu. При оста-
налите видове импулси продължителността се измерва на ниво
0,1 Uu или в основата на импулса.
Спад на платото (ДU) на правоъгълния импулс. Равнява се
на раэликата в размаха на импулса в началото и в края. Обикно-
вено спадът се изразява като относително число 1^-1 и се дава
в проценти.
9
Продължителност на фронта на импулса (/ф). Реалните им-
пулси се характеризират с известно време за достигане на мак-
сималната си стойност (при включване) и съответно на минимал-
иата стойност (при изключване), в резултат на което те имат
полегати начало и край, т. е. предни и задни фронтове. Продъл-
жителността на предния фронт е равна на времето, което е не*
обходимо за нарастване на импулса, а на задния — на времето за
спадане на импулса. Обикновено продължителността на фрднто-
вете се определи от времето за изменяне от ниво 0,1 Uu до
ниво 0,9 Uu.
В импулсната техника се използуват и определенията „поло-
жителен" фронт и „отрицателен" фронт. Положителен фронт е
този, при който напрежението (или токът) на сигнала се измени
от някаква стойност към друга, конто е по-положителна. За от-
рицателиия фронт важи обратного — напрежението или токът се
измени от някаква стойност към друга, по-отрицателна. Например
на фиг. 1.3 предният фронт на импулса е положителен, а задни-
ят — отрицателен.
Период на повторение на импулсите. Това е времето Тя
между началата на два съседни импулса. Реципрочната стойност
на периода на повторение е честотата на повторение (на след-
ване) на импулсите. Честотата на следване е равна на броя на
импулсите в една секунда. Например честота на следване на им-
пулсите 500 Hz означава, че в течение на една секунда импулс
се появява 500 пъти.
Коефициент на запълване у. Равнява се на отношението на
продължителността на импулса /и към периода на повторение Тя
Коефициентът на запълване е безразмерна величина и винаги
е по-малък от единица. Той изразява процентната част от време-
то, в конто схемата е включена, и характеризира енергетичните
свойства на последната.
Импулсите на фиг. 1.3 показват формата на реалните право-
ъгълни импулсни сигнали. Често при разглеждане на импулсните
процеси и при поясняване на импулсните схеми се чертаят иде-
ализирани правоъгълни импулси. Разликата между идеалиия и
реалния сигнал е показана на втория импулс на фиг. 1.3 — идеал-
ният импулс е начертан с прекъсната линия.
10
1.2. ПРЕХОДНИ ПРОЦЕСИ
На фиг. 1.4 е показана схема, конто се състои от източник на
напрежение Е, ключ К и резистор със съпротивление R. Да раз-
гледаме работата на тази схема при включване и изключване на
Фиг. 1.4. Елементарна схема за формиране на импулси
ключа. Предполага се, че до момента tx ключът К е изключен. На-
прежението и токът през резистора са нула. След включването
на ключа К в момента tA напрежението върху резистора става
равно на напрежението Е на токоизточника, а токът приема стой-
ността
След това в момента /2 се изключва ключът К и токът във ве-
ригата се прекъсва. В резултат на включването и изключването
върху резистора се получава положителен правоъгълен импулс
на напрежение с продължнтелност t» =t2— tr. Токът през резисто-
ра също има форма на правоъгълен импулс.
Разглежданата схема има две състояния. В първото състояние
токовете и напреженията имат постоянна, неизменяща се стой-
ност. Този режим на работа се нарича стационарен или устано-
вен. Във второго състояние схемата се намира в моментите tr и
t2, в конто ключът К се превключва и токът и напрежението се
изменят от една стойност към друга. Преминаването от едно ста-
ционарно състояние в друго се нарича преходен процес.
И
1.2.1. Преходни пронеси в RC-вериги
В схемата на фиг. 1.4 е прието, че съпротивлението на рези-
стора е чисто активно и настъпващите при превключването на
ключа К изменения на тока и напрежението върху съпротивле-
нието R са скокообразни. В реалните схеми това е неосъществи-
мо. Место в схемите има включени реактивни съпротивления —
кондензатори или индуктивности. Но даже и да не са включени,
винаги съществуват паразитни капацитети и индуктивности, като
например паразитните капацитети и индуктивности на проводни-
ците, резисторите, диодите, транзисторите и т. н. Нежелателни
капацитети се внасят и при включване към схемата на измерва-
телна апаратура или на други устройства.
Известно е, че реактивните съпротивления могат да съхраня-
ват в себе си известно количество енергия. Това означава, че
всяко стационарно състояние на импулсните схеми се характери-
эира с определен запас от енергия, съсредоточена в реактивните
елементи. Електрическата енергия, натрупана в кондензатор с
капацитет С, се определи от напрежението на електродите му
Uc и е
а енергията на магнитното поле на бобина с индуктивност L се
определи от протичащия през нея ток I и е
През време на преходните режими запасът от енергия, натрупан
в реактивните елементи, се изменя постепенно. Известно е, че
скокообразни изменения на енергията саневъзможни, тъй като това
изисква безкрайно големи мощности на токоизточника. Ето эащо
напрежението на електродите на кондензатор и токът през ин-
дуктивност не могат да се изменят със скок. Скоко )бразни из-
менения са възможни само в схеми с чисто активни съпротивле-
ния. По таэи причина преходният процес в реалните схеми протича
не мигновено, а за някакво време. Това време обикновено опре-
дели продължителността на фронтовете на формираните импулси.
Да разгледаме най-често срещания случай — преходен процес
във верига, съставена от последователно свързани резистор и
кондензатор (фиг. 1.5). В изходно състояние ключът К се нами-
ра в положение 2. Токът и напрежението-в последователно свър-
заните резистор и кондензатор са нула. Ако в момента ключът
12
К се превключи в положение 1, ще започне преходен процес, при
който кондензаторът С се зарежда през резистора При то-
ва сумата от напреженията върху резистора ти кондензатора
вииаги трябва да е равна на напрежението на токоизточника:
«с +«/? =Е.
Тъй като напрежението на кон-
дензатора не може да се изме-
ни със скок, в момента ця-
лото напрежение Е на токоиз-
точника пада върху резистора
/?, а напрежението върху конден-
затора е нула. В момента на
превключването токът в схема-
та има максимална стойност
/=£//?.
След момента tx кондензато-
рът постепенно се зарежда, ка-
то напрежението му се изменя
по експоненциален закон. Този
закон се описва със следната
зависимост:
_ t
ис=Е(\—е ').
Тук t е текущото време, което
се изменя от нула до безкрай-
ност. Параметърът т, който се
определи от равенството t=RC
е важна характеристика на схе->
мата и представлява времекон-
стантата на зарядната верига на
кондензатора. Дименсията на
рига
времеконстантата т е време. С буквата е е означено „числото на
Ойлер", което приблизително е 2,71. Това число служи за основа
на натуралните логаритми.
От формулата се вижда, че напрежението на кондензатора
ще стане равно на Е след безкрайно дълго време (едва при /=оо
функцията е ’ става равна нагнула). Оттук и преходният про-
цес теоретично трябва да продължава безкрайно дълго време.
На практика се приема, че преходният процес завършва, когато
13
напрежението на коидензатора стане 0,9 Е. За да се определи
продължителността на преходния процес tnt в зависимостта за
напрежението на коидензатора С се замества ис =0,9 Е:
откъдето се получава
/п
еТ= 10,
или, след като се логаритмува лявата и дясната страна на равен-
ството,
tn =т 1п10.
Натуралният логаритъм преминава в десетичен, когато се умно-
жи с числото 2,3 и тогава за времето на преходния процес се
получава
tn =2,3 т 1g 10=2,3 т,
т. е. за време 2,3 т след включване на /?С-веригата към токоиз-
точника Е може да се счита, че кондензаторът С практически е
заредей и преходният процес е завършил.
С нарастване на напрежението на коидензатора падът на на-
прежението върху резистора намалява:
ur = E—uc.
След като се замести в това равенство изразът за напрежението
Uc, се получава израз за напрежението uR, което също се из-
мени по експоненциален закон
и# Е — Е^Х—е 1) = Ее 1.
Токът, протичащ в зарядната верига, също намалява по екс-
поненциален закон:
. Е~ *
i=“~R~Re т-
Също както по-горе и тук може да се покаже, че след вре-
ме 2,3 т напрежението uR и токът i достигат 0,1 от максимална-
та си стойност, т. е. токовете и напреженията в схемата от
фиг. 1.5 се изменят експоненциално и преходният процес проти-
ча за време ta =2,3 т.
1 4
След като преходният процес е завършил и токовете и напре-
женията в схемата приемат своите установени стойности, в мо-
мента /2 ключът К се превключва в положение 2. С това започ-
ва нов преходен процес, изразяващ се в разреждане на конденза-
тора С през резистора R. В този случай във всеки момент е в
сила равенството И/? +«с =0- Тъй като кондензаторът е зареден
до напрежението на токоизточника, в първия момент върху ре-
зистора се получава отрицателен отскок на напрежението с раз-
мах— Е. Токът в разрядната верига също се изменя със скок от
Е о
нула до —Започва се постепенно разреждане на кондензато-
ра. Напреженията и токът се изменят по следните експоненциал-
ни закони:
_ 1 — * g _ е
Uc=Ee »; Ur — — Ее т; I——пе т.
1\
В тези формули за нулева стойност на времето t се приема мо
ментът на превключване на схемата, т. е. моментът Z2> a t=RC
в случая е времеконстантата на разреждане.
За време /п =2,3/?С след превключването на ключа конден-
заторът С практически се разрежда до нула. С това схемата се
връща в изходното състояние, при което токовете и напреже-
нията са нула. Понякога се приема, че преходният процес завър-
шва след време 3/?С, като токовете и напреженията достигат до
95% и съответно до 5% от установената си стойност.
1.2.2. Въздействие на правоъгълни импулси на напрежени
върху /?С-вериги
Нека на входа на схема, образувана от последователно свър-
зани резистор R и кондензатор С, се подадат правоъгълни им-
пулси (фиг. 1.6). Въздействието на правоъгълните импулси е
равностойно на последователно свързване входа на схемата към
напрежения, равнц на двете нива на импулса. На фиг. 1.6 е пред-
положено, че импулсното напрежение се изменя от нула до на-
прежението UM. Следователно входът на схемата се съединява
с общия проводник при липса на импулс (времето до момента
и в интервала между и /Б) и съответно входът се включва към
напрежение при наличие на импулс.
Процесите в схемата протичат по начина, описан по-горе: в
момента на постъпване на входен импулс напрежението на изхода
започва да нараства по експоненциален закон, по който се зарежда
кондензаторът С, и се формира предният фронт на импулса. След
15
эавършването на импулса кондензаторът започва да се разрежда.
през резистора /? и се формира задният фронт на изходния импулс
Активната продължителност на фронтовете се определя като'
времеинтервалът за изменяне от ниво 0,1 UM до ниво 0,9 Uu. На
Фиг. 1.6. Въздействие на право-
ъгълни импулси върху /?С-верига
с кондензатор, свързан иа изхода
Фиг. 1.7. Въздействие на право-
ъгълни импулси върху /?С-верига
с активно съпротивление на изхода
фиг. 1.6 продължителността на предния фронт е равна на интер-
вала от време от момента t2 до момента t3. Моментите t2 и се
определят от експоненциалния закон за зареждане на кондензатора,
в който последователно се замества Пс=0,117м и tic — 0,9f7M:
O,lt/M=t/M(l- е
/ _ ^3 \
0,9 UM 1 — е 1 у.
Тези равенства се решават по отношение на t2 и t3:
t2=— т' In 0,9;
t3 = — т In 0,1.
16
Продължителността на фронта е
=t3 — /2=т(1п0,9 — In0,1)«2,2 т.
Същата продължителност има и задният фронт на изходния импулс.
Импулсите се предават правилно тогава, когато фронтовете на
изходния сигнал са много по-къси от продължителността на им-
пулсите. Това се постига, ако времеконстантата т се избере до-
статъчно малка в сравнение с продължителността на импулсите t„.
В случая, когато на изхода на /?С-веригата е включен рези-
сторът, а на входа — кондензаторът (фиг. 1.7), фронтът на импул-
са се предава правилно на изхода. По време на импулса обаче за-
почва зареждане на коидензатора. Тъй като във всеки момент е
в сила равенството «Иэх+«с=^м, амплитудата на изходния им-
пулс се намалява със зареждането на коидензатора и нивото на
платото му започва да спада по експоненциален закон. За време-
траенето на импулса кондензаторът се зарежда до напрежение Ди.
С толкова спада и хоризонталната част на импулса (платото)
\u=UM — UKe — е т /.
Обикновено времеконстантата т е
много по-голяма от продължител-
ността на импулса и това дава въз-
можност да се опрости формулата
като спадът Ди нараства право про-
порционално на продължителността
на импулса .
Задният фронт на входния импулс
също се предава без изкривяване
на изхода на схемата, но се получа-
ва отрицателен отскок с размах Ди.
Кондензаторът С, който до този мо-
мент е бил зареден до напрежение
Ди, започва да се разрежда през ре-
зистора R и през източника на им-
Фиг. 1.8. Въздействие на пра-
воъ гълни импулси върху ре-
алиа /?С-верига
пулей. Вижда се, че в този случай, за да се предава правилно хо-
ризонталната част на импулса, е необходимо времеконстантата т
да е многократно но-голяма от продължителността на импулсите.
2 Импулсни схеми
17
В реалните схеми, както вече се каза, винаги съществуват
паразитни капацитети. Освен това източникът на импулси има
някакво вътрешно съпротивление. В резултат на това изходният
импулс ще има както спадане на платото, така и фронтове, конто
нарастват по експоненциален закон (фиг. 1.8).
1.3. ДИФЕРЕНЦИРЛЩИ ВЕРИГИ
По-горе бе показано, че за да се преДават правилно импулси
през /?С-верига с включен на входа кондензатор, е необходимо
времеконстантата - да е много по-голяма от продължителността
на импулса. На фиг. 1.9 е показан случай, когато времеконстан-
тата т на /?С-веригата е избрана по-малка от продължителността
О
UU3l
Фиг. 1.9. Диференцираща верига
Фиг. 1.10. Диференциране на реалии
импулси:
а—входен сигнал; б—изходеи сигнал при
t. ; в —изходеи сигнал при .
ф п ф
/и на импулса, така, че платото му спада до нула още в начало-
то. На изхода на тази схема се получават островърхи двуполярни
18
къси импулси със стръмни предни фронтове и експоненциално
спадащи задни фронтове. Лесно може да се определи, че про-
дължителността на формираните импулси на ниво 0,1 Uu е t„ =
=2,3 т и тази зависимост се използува за избиране на параметрите
на диференциращата верига. При определяне стойността на кон-
дензатора обаче трябва да се вземат пред вид и паразитните
капацитети в схемата.
Веригата, показана на фиг. 1.9, се нарича диференцираща, за-
щото напрежението на изхода й е пропорционално на първата
производна на входного напрежение. Обикновено диференциращи-
те вериги се използуват за формиране на къси импулси.
На практика входните импулси също имат фронтове, конто
не са равни на нула (фиг. 1.10 а) и това дава отражение на про-
дължителността и формата на изходния сигнал. Ако времекон-
стантата на диференциращата верига отговаря на условието
/ф <<т<./и (този случай е показан на фиг. 1.10 й), през времетрае-
нето на фронта на входния импулс кондензаторът не успява да
се зареди и на изхода се повтаря формата на фронта на вход-
ния сигнал. Кондензаторът започва да се зарежда след завърш-
ване на фронта. Продължителността на изходния импулс е
^изх=^ф +2,3 т.
Друг случай е, когато времеконстантата т е много по-малка
от продължителността на фронта (фиг. 1.10в). Тук конденза-
торът започва да се зарежда още през времетраенето на фронта на
входния импулс. Размахът на изходния импулс е цИзх=^м7-.
1.4. ИНТЕГРИРАЩИ ВЕРИГИ
Схемата на интегрираща верига е показана на фиг. 1.11. За
гакъв вид /?С-вериги по-горе бе казано, че за правилното преда-
зане на входните импулси на изхода е необходимо да се спазва
гсловието tH >-т. При интегриращите вериги се избира обратно-
го — времеконстантата т се избира много, например десетки пъти,
ю-голяма от продължителността на импулса. В този случай през
зремето на действие на импулса кондензаторът се зарежда по-
степенно и сигналът на изхода на схемата нараства от нула по
экспоненциален закон. При малки стойности на отношението
ложе да се счита, че изходното напрежение се изменя по линеен
>акон. Например при < 0,1 отклонението от линейния закон е
19
по .малко от 5%. Максималният размах на изходния сигнал е про-
порционален на продължителността на входния импулс и е U„ ” ,
т. е. интегриращите вериги формират от правоъгълни входни им-
пулси трионообразни изходни импулси, като по този начин се
Фиг. 1.11. Интегрираща верига
преобразува продължителността
на импулсите в размах.
След завършването на вход-
ния импулс кондензаторът за-
почва да се разрежда и изход-
ното напрежение спада по екс-
поненциален закон, като време-
константата на разреждането е
равна на времеконстантна на
зареждането. Ако интервалът
между импулсите е равен или
по-голям от продължителността
им, кондензаторът ще се разре-
ди напълнодо постъпването на
следващия импулс. Ако това
условие не се спази, върху кон-
дензатора ще остане остатъ-
чеи заряд, конто се увеличава с
постъпването на всеки следващ
импулс. Такъв случай е пока-
зан на фиг 1.11 в.
Свойството на интегриращи-
те вериги да преобразуват про-
дължителността на импулсите
в размах се използува за отде-
ляне на импулси с различна
продължителност. Например за
синхронизиране на развивката в
телевизионните приемницн в със-
тава на телевизионния сигнал едновременно се предават импулси,
сннхронизиращи картината по хоризонтала (редове) и по вертикала
(полукадри). Те се отличават както по честота на повторение,
така и по продължителност. В телевизионния приемник е необходимо
да се отделят хоризонтално от вертикално синхронизиращте
импулси, и това се изпълнява от диференцираща и интегрираща
вериги: на изхода на диференциращата верига се получават им-
пулси, сннхронизиращи картината по хоризонтала, а на изхода на
интегриращата верига — тези, сннхронизиращи по вертикала. Това
20
е показано на фиг. 1.12. На 1.12 а е изобразен опростен синхро-
низиращ сигнал, съдържащ импулсите за синхронизация по хо-
ризонтала и по вертикала. Импулсите за вертикална (полукадрова)
синхронизация имат продължителност /ви, равна на утроения пе-
Фиг. 1.12. Отделяне на хоризонталните (редовите) и верти-
калните (полукадровите) синхронизиращи импулси от слож-
ната синхросмес;
а—входе» сигнал; б— сигнал на нэхода на диференциращата верига;
в сигнал на изхода иа иитегриращата аернга
риод на /хи импулсите за хоризонтална (редова) синхронизация,
като полукадровият синхроимпулс е прорязан с редовите синхро-
импулси. Този синхронизиращ сигнал се подава едновременно на
диференцираща и интегрираща верига. Времеконстантата на дифе-
ренциращата верига се избира около 10 пъти по-малка от про-
дължителността на редовите синхроимпулси и на нейния изход
се получават къси пикове в началото и в края на всеки импулс
за хоризонтална синхронизация (фиг. 1.12 б). Времеконстантата на
иитегриращата верига е около десет пъти по-голяма от продъл-
жителността на синхроимпулса по хоризонтала. На изхода на
схемата редовите синхроимпулси предизвикват незначителни из-
менения, докато широкият импулс за синхронизация по полукад-
ри създава сигнал с многократно по-голям размах (фиг. 1.12 в).
21
1.5. ТРАНЗИСТОРИТЕ В ИМПУЛСНИТЕ СХЕМИ
1.5.1. Транзисторни ключове
В предншните раздели (вж. фиг. 1.4) беше показано, че импул-
сен сигнал се получава с помощта на ключ, който комутира то-
коизточник. Тази схема може да се представи както е показано
на фиг. 1.13. Когато ключът К е изключен, нап-
----Т____режението на изхода е равно на напрежението на
токоизточника Есс- Когато ключът е включен, из-
У________ ходното напрежение е нула. В радиотехнически-
I ° те схеми вместо ключ се използуват радиолампи,
V транзистори, тиристори, диоди, тунелни диоди и
к у други активни елементи, позволяващи включване-
1 то и изключването да се управлява по електро-
нен път.
Фиг. 1.13. Мо- В настоящий момент в импулсните схеми най-
дел на импул- широко приложение имат транзисторите (преди
сен ключ всичко в интегрално изпълнение), тъй като те
притежават следните положителни качества:
малка мощност, необходима за управляването им, ниско захранва-
щб напрежение, малък обем, достъпна цена, висок к. п. д., малко
съпротивление във включено състояние и достатъчно високо в
изключено. Последното свойство позволява често при разглежда-
не работата на импулсните схеми транзисторът да се представи
с известно приближение като идеален ключ. Транзистоът обаче
има и недостатъци. Например за превключването му от едно
състояние в друго е необходимо известно време, тъй като носи-
телите на заряда в транзисторите са инертни. Освен това пара-
метрите на транзисторните схеми са температурнозависими, а за
управление™ им е необходим известен входен ток (този недо-
статък не притежават полевите транзистори).
На фиг. 1.14 е показана схема, в която функцията на ключ
се изпълнява от транзистор. Транзисторът е от типа PNP. При
схемите с PNP транзистори обикновено се заземява положител-
ният полюс на токоизточника. Схемата на ключЬ и диаграмата на
импулсите в този случай имат вида, показан на фиг. 1.14. Ннвото
1 на изходното напрежение «Нэх съответствува на запушен тран-
зистор, а нивото 2 — на отпушен транзистор. За да бъде транзи-
сторът наситен, входното напрежение иВ1 трябва да е такова, че
през веригата на базата на транзистора да протича ток Ibs, оси-
гуряващ режим на насищане. Транзисторът се запушва, когато-
базовият ток практически е нула.
22
При схемите с NPN транзистори се заземява отрицателният
полюс на токоизточника. Формата на изходното напрежение и на
входния ток са дадени на фиг. 1.15. Тук по-ниското ниво на из-
ходния сигнал (нивото 2) съответствува на отпушен транзистор,
а по-високото ниво (нивото 7)—на запушен транзистор.
183q
Фиг. 1.14. Ключ с PNP транзистор
‘S3
Паси- Запушен
чей
6
"4г
Всички по-нататъшни описания и примери ще се дават с тран-
зистори с NPN проводимост. Всичко обаче е в сила и също така
всички схеми могат да се изпълняват и с транзистори с PNP
Фиг. 1.15. Ключ с NPN транзистор
проводимост. Основната разлика между двата типа транзистори
е обратният поляритет на захранващото напрежение и обрати ата
посока на токовете и напреженията в схемите.
23
Транзисторите на фиг. 1.14 и 1.15 са включени по схема с
общ емитер. Самата схема на транзисторните ключове почти не
се отлнчава от схематэ на усилвател с общ емитер. Разликата е
само в режима на работа — усилвателите работят в линейната
Фиг. 1.16. Семейство изходни характеристики н а
транзисторен ключ с проводимост от типа NPN
част на входната характеристика, докато при ключовете се ра-
боти в режим на големи сигнали и работната точка на транзисто-
ра излиза далеч извън граничите на линейната облает на харак-
теристиката. Това се вижда от семейството характеристики на
транзистора 1с—/(Цсе), при /в = const (колекторният ток 1с на
транзистора във нкция от колекторното напрежение Uce, за
някои постоянни стойности на базовия ток 1в—фиг. 1.16). Върху
тази характеристика се построява товарната права, представлява-
ща геометричното място на работните точки на транзистора.
Товарната права се получава по двете известии точки А и Б, с
координати {Uce—Есс, /с — 0) и \Uce=0, Ic — dC<
X кс
Транзисторът е близък по действието си на ключ, ако работ-
ната му точка последователно заема двете крайни положения на
характеристиката, конто на фиг. 1.16 са означени с буквите В и
Д. Това се постига, като на базата на транзистора се подава
последователно (вж. фиг. 1.15) запушващ сигнал (точка В от
товарната нрава) и отпушващ сигнал (точка Д).
24
За да се отпуши транзисторът при схема с общ емитер и да
се достигне максималната степей на отпушване на транзистора,
при което напрежението между колектора и емитера става почти
равно на нула или, както е прието да се казва, за да се достигне
режим на насищане, е необходимо базовият ток 1в да е по-голям
от базовия ток на насищане 1в'.
1в ^Ibs =-у5,
т. е. трябва да се изпълнява условието
Тук les е колекторният ток в режим на насищане на транзистора,
ар — коефицнентът на усилване по ток при включване на тран-
зистора в схема с общ емитер. На характеристиката стойността
на тока les се намира налиниятана насищане ОН, катов разглеж-
дания случай е в точката Д. На всяка точка от линията ОН съот-
ветствува определен ток на насищане les и напрежение Uces , а
така също и гранична стойност на базовия ток, при който тран-
зисторът се насища.
От горната формула се вижда, че режимът на насищане зави-
си не от стойностите на базовия и колекторния ток, аоттяхното
отношение. Режим на насищане може да се получи и при незна-
чителни токове, обаче обикновено се предпочита по-голям ток les,
тъй като с това се подобрява температурната стабилност на
схемата и се намалява съпротивлението между колектора и еми-
тера на транзистора.
Съпротивлението на наситения транзистор се определи от
завнсимостта
UrEs
rs~~T~ ’
където Uces е напрежението между колектора и емитера на на-
ситения транзистор. Обикновено съпротивлението rs е от някол-
ко ома до няколко десетки ома. Напрежението Uces също е
малко и не надхвърля няколкостотин миливолта. По тази причина
транзисторите, работещи в наситен режим, допускат значително
увеличаване на базовия и колекторния ток, което е недопустимо
при транзисторите, работещи в режим на усилване. Например при
напрежение £/c£s=0,2 V и токове /с$=300 mA и /л = 10 mA от-
Делената върху транзистора мощност не превишава 70 mW, което
25
е напълно допустимо за повечето маломощни транзистори. Това
позволява транзисторите да се използуват като безконтактни
превключватели, например на електрически лампички, релета и т. н.
Работната точка на транзистора в наситен режим се избира
така, че тя да е под линията на хиперболата на допустимата
мощност, разсейвана от колектора (нафиг, 1.16 същата е показана
с прекъсната линия). Съпротивлението на колекторния резистор
се определи по формулата
Rc = Efc.
‘с
За да се запуши транзисторът, е необходимо базовият ток да
се намали до нула и даже да се пропуске базов ток в обратна
посока. При това работната точка (точка В на фиг. 1.16) се уста-
новява така, че базовият ток да е равен на обратния колекторен
ток 1сво- Съпротивлението на запушения транзистор е
_ ^СЕз
• зап — .
1сво
и обикновено е от порядъка на стотици килоомк. Мощността,
конто се разсейва върху транзистора в запушен режим, практи-
чески е нула, а напрежението на колектора става равно на напре-
жението на токоизточника (Вес)- Тъй като напрежението Uces е
много малко, разликата в напреженията ДС7 на колектора в запу-
шен и в наситен режим в същност става равна на напрежението
на захранващия източник Есс- Във всички по-нататъшни разглеж-
дания ще се приема, че колекторното напрежение на отпущения
транзистор е нула, а на запушения е Есс-
За да се превключи схемата, е необходимо входното напреже-
ние, лодадено на базата на транзистора, да се измени от нула в
запушено състояние до някаква положителна стойност при наси-
тено състояние на транзистора. Напрежението на отпушване на
германиевите транзистори е от порядъка на 0,1 до 0,25 V, а на
силициевите — от 0,3 до 1,2 V. Ето защо за управляване на клю-
човите схеми е необходимо напрежение най-малко няколко десети
части от волта за германиевите и около един волтза силициевите
транзистори. Трябва да се има пред вид обаче, че входното съ-
противление на ключа е малко. В наситен режим то например е
равно на съпротивлението на отпущения транзистор — няколко
десетки ома, и независимо от иеголямата стойност на входното
напрежение входният ток в наситен режим е сравнително голям.
26
Бързодействието на ключа се определи от времето за включва-
не на транзистора, т. е. от времето, необходимо за преминаване
от запушен в наситен режим, и съответно от времето за изключ-
ване — преминаването от наситен в запушен режим на работа. На
фиг. 1.17 е показана формата на тока на базата в случая, когато
Фиг. 1.17. Предаване на правоъгълен импулс от наситен транзисто-
рен ключ
той има идеална правоъгълна форма, и тока на колектора, който
се получава при тези условия. Тази фигура дава възможност да
се разгледат процесите при превключване на транзистора. В на-
чалото, когато базовият ток е нула, транзисторът е запушен. В
първия момент на протичане на базовия ток би трябвало да се
започне преминаване на електрони от емитера към базата. Този
процес обаче эакъснява с време ta, което е необходимо за пре-
зареждането на кондензаторите, образувани от преходите на тран-
зистора. След изтичаие на времето t3 колекторният ток нараства,
като изменянето му протича по експоненциален закон. Това се
дължи на различния път, през който преминават отделните елек-
трони, и на различните им скорости. Ето защо електроните, въве-
дени едновременно, достигат за различно време колектора и съот-
ветно колекторният ток нараства постепенно. Продължителността
на фронта на импулса на колекторния ток е
27
1 Ics
2«/e ' Ibs
където /а e граничната честота на коефициента на усилване на
емитерния ток. По тази формула например за транзистора 2Т3501
при /а 120 MHz за токове /cs=5 mA и Ibs=1 mA се получа-
ва ^ф] = 7 ns.
След изключване на базовия ток наситеният транзистор трябва
да се запуши. Този процес започва с разсейване на токоносите-
лите от областта на базата и, както всички други процеси в тран-
зисторите, не може да протече мигновено, също така, както миг-
новено не може да се измени и зарядът на един кондензатор.
Токът на колектора през времето на разсейване на токоносителите
практически не се изменя, в резултат на което началото на отри-
цателния фронт на изходния импулс закъснява относно момента
на постъпване на запушващия сигнал. Ззкъснението ts е специ-
фично свойство на наситените транзисторни ключове. Обикновено
времето за разсейване ts е няколко пъти по-продъДжително от
времето /Ф1 на предния фронт и зависи от отношението Ics Ihs,
което определи степента на насищане на транзистора. Намалява-
нето на колекторния ток ще започне след като концентрацията
на токоносителите в колектора стане нула. Времето, необходимо
за формиране на задния фронт, се определи от зависимостта
3 в
2я/в'
Например за транзистора 2Т3501 при [3=50 се получава £ф2 = 0,2цз
И така времето за включване на един транзисторен ключ е
^вкл = ^3 + ^ф!,
а времето за изключване
Авил = ts 3“ ^ф2-
Следователно честотата на превключване на транзисторния ключ
F винаги трябва да отговаря на условието
От разглеждането на формулата за 2%i се вижда, че продъл-
жнтелността на предния фронт ще се скъси, ако токът Ibs се
увеличи. Но, от друга страна, повишаването на базовия ток увели-
чава степента на насищане на транзистора и удължава времето
за разсейване на неосновните токоносители, т. е. удължава се
28
задният фронт. Тези противоречиви изисквания се решават схемно
с включването на ускоряващ кондензатор Сг във веригата на ба-
зата на транзистора (фиг. 1.18), чиято задача е по време на Гпре-
ходните процеси да увеличава базовия ток. При включване базо-
вият ток се увеличава за сметка на зарядния ток на кондензатора.
Фиг. 1.18. Включване на ускоряващ кондензатор във веригата на базата на тран-
зистора
След завършване на преходния процес токът Ibs се определи от
съпротивлението на резистора Съпротивлението се избира
така, че да се осигури желаният стационарен ток Ibs- При из-
ключване на транзистора времето на разсейване на токоносители-
те също се намалява благодарение на „изключващия" отрицателен
базов ток, получен от разреждането на кондензатора.
От казаното дотук е ясно, че при избора на транзистор за
работа в ключов режим и в импулсните схеми е важен не типът,
а някои от параметрите на транзистора. Това са коефициентът на
усилване р, граничната честота fa и съпротивлението на транзи-
стора в отпущено и в запушено състояние (в справочниците се
дава напрежението Uces в режим на насищане и началният ток /
на запущения транзистор). При еднаквост на тези параметри обик-
новено не се забелязва разлика в работата на устройството при
смяна на един тип транзистори с друг тип.
Съпротивлението в наситено състояние е по-малко при гер-
маниевите транзистори, отколкото при силициевите. Съпротивле-
нието в запушено състояние практически се определи от началния
ток на транзистора, следователно силициевите транзистори по този
параметър имат значително предимство пред германиевите.
29
Место в различните схеми е необходимо да се променя поляр-
ността на импулсите, или от импулси с малък размах да се фор-
мират импулси с размах, равен на захранващото напрежение.
Всичките тези задачи се решават с включването на транзисторен
Фиг. 1.19. Схеми на транзисторны ключове
ключ. Когато импулсите са къси, желателно е транзисторът да е
нормално запушен (работната точка В на фиг. 1.16) и постъпва-
щият импулс да го отпушва, като по този начин се облекчава
постояннотоковият и температурният режим на транзистора. Това
означава, че схема с транзистор от типа PNP е подходяща за
отрицателни входни импулси (фиг. 1.19 а), а с транзистор от типа
NPN—за положигелни импулси (фиг. 1.19 б). Транзисторът в тези
схеми се поддържа в нормално запушено състояние от резистора
/?!, чиято стойност се избира от 500 Q до около 2 kQ. Конденза-
торът трябва да се избере така, че постъпващият импулс да
се предава правилно върху малкото входно съпротивление на
транзистора (вж. т. 1. 2. 2).
Понякога транзисторите се използуват като безконтактни ко-
мутатори за включване на лампички с нажежаема жичка, светли-
нен диод, или други изпълнителни механизми — релета, електро-
магнити, електродвигатели и т. н., конто се включват в колектор-
ната верига. В тези случаи захранващото напрежение трябва да
е равно на работното напрежение на включения уред, но не трябва
да превишава максимално допустимото работно напрежение на
транзистора. Мощността, отделяща се върху транзистора във
включено положение, трябва да е под допустимата. Ако в колек-
тора на транзистора е включена бобина на реле или на електро-
двигател, трябва да се шунтира с диод, както е показано на
фиг. 1.19 в. Това е необходимо за подтискане на пренапрежения-
та, конто възникват при изключване на транзистора през бобината.
30
тъй като те биха могли да пробият преходите на транзистора.
Диодът се избира така, че неговият допустим ток да е равен или
да е по-голям от работния ток на транзистора.
1.5.2. Емитерен повторится
Транзисторните усилватели имат един сыцествен недостатък
(отпася се за схемите с общ емитер и с обща база)— ниско
входно съпротивление, което натоварва предишното стъпало и на-
малява коефициента на усилване.
В противоположност на тях, емитерните повторители, конто
представляват усилватели по схема с общ колектор, притежават
високо входно съп-
ротивление, но тех-
ният коефициент на
усилване по напреже-
ние е по-малък от
единица. На фиг.
1.20 а е дадена схе-
мата на емитерен пов-
торител. За разлика
от другите усилвате-
ли в емитерния пов-
торител товарният ре-
зистор е включен в
емитерната верига и
създава силна отри-
цателна обратна връз-
ка. Изходният сигнал
се взема от емитера,
вследствие на което
той има същата по-
лярност, както и вход-
ният, т. е. той го
повтаря със слабо
намаляване на разма-
ха. От тук идва и
името на схемата.
От схемата на фиг. 1.20 а се вижда, че ако на входа е пода-
Ден сигнал , на прехода база—емитер на транзистора действува
разликата UeE=un—«наж- Тъй като ит=Кчп, за напрежението
на управляващия преход се получава £7в£=«вж(1—К)- Тук К е
31
коефициентът на усилване на емитерния повторится, който е
почти единица. Следователно на управляващия преход на транзи-
стора, действува напрежение, много по-ниско от входного. Това
поэволява емитерният повторится без изкривявания да предава
входни напрежения с голям размах.
Благодарение на съществуващата отрицателна обратна връзка
входного съпротивление на емитерния повторится е високо:
Али /?£ •
Например при емитерно съпротивление /?£=10 kQ и коефи-
циент на усилване по ток на транзистора р = 40 се получава
/?вж —400 kQ. На практика входного съпротивление се ограничава
от съпротивлението което определи работната точка, и е
re'
Обикновено съпротивлението се избира не по-голямо от 50 До
100 kQ, a Re—от 0,5 до 10 kQ.
Коефициентът на усилване на емитерния повторител по напре-
жение е
у.
където Rr е изходното съпротивление на източника на входен
сигнал.
Изходното съпротивление на емитерния повторител е много
малко — от няколко ома до десетки ома, и това го прави добро
съгласуващо и изходно устройство. Малкото изходно съпротивление
освен това осигурява и бърэо презареждане на включените към
изхода капацитети, благодарение на което емитерният повторител
осигурява добро предаване на фронтовете на импулсите при ка-
пацитивен товар.
В случай, че емитерният повторител е включен на изхода на
устройството, товарного съпротивление може да се замени с по-
тенциометър и по този начин да се измени плавно амплитудата
на изходния сигнал (фиг. 1.20 б).
Транзисторът в емитерния повторител се поврежда, ако изхо-
дът му се даде накъсо с общия проводник. Ето защо, когато
емитерният повторител е включен на изхода на устройството и е
изведен изходът му на букса или на куплунг, необходимо е да
се предвиди предпазен резистор Rei, както е показано на фиг. 1.20 в.
Такъв резистор със съпротивление 70 Q се включва при работа
32
на емитерння повторите.! с характеристично съпротивление 75 £2.
Неговата задача е да се съгласува входът на кабелпата линия.
Входното съпротивление на емитерння повторптел може эна-
чително да се повиши, ако в схемата се използува съставеп
транзистор, обрззуван от два транзистора (фиг. 1.20 г). Коефициен-
тът на усилване [J на получения еквивалентен транзистор е равен
на произведението от коефициентите на отделните транзистори.
Вхоцното съпротивление на емитерния повторител със съставни
транзистори е от порядъка на I МО.
16. ОСНОВНИ ЛОГИЧЕСКИ СХЕМИ
1.6.1. Логически схеми с дискретни диоди и транзистори
Операциите, конто се пзвършват в цифрозите устройства за
автоматично управление, имат логически характер. Логически ie
операции се осъществяват от съотвегните логически схеми, конто
най-често работят в режим на превключване, т. е. те са импулсни.
Логическите схеми са многовходови устройства и тяхната за-
дача е да изработят определен изходен сигнал при съответно
съчетание на входните chiнали. Броят па различните логически
схеми е голям, обаче всичките те се свеждат обикновено до три
основни. Това са схемите „НЕ", „ИЛИ" и „И". Всички останали
логически схеми и логически устройства се получават чрез съот-
ветно свързване на осповните схеми И, ИЛИ и НЕ, като една-
та от схемите нес; лнио е НЕ.
Схема НЕ. Нарича се още инвертор. Това е едновходова
схема (фиг. 1.21 а), чиято задача е да променя полярността на
постъпилия сигнал, т. е. когато на входа на схемата е подаден
сигнал с напрежение, равно на нула, на изхода напрежението ще
бъде равно на захранващото Есс и обратного — при напрежение
Есс на входа на инвертора па изхода се получава нулево напре-
жение (фиг. 1.21 б). Или ако на входа се подават отрицателни
импулси, на изхода се получават положителни, и съответно при
положителни импулси на входа на изхода те са отрицателни.
Ролята на инвертор се изпълпява от транзисторен ключ.
Схема И. Обикновено се нарича схема на съвпадение и из-
пълнява операцията логическо умножение (конюнкция). На изхо-
да на схемата И сигнал се получава само когато има подадено
напрежение одновременно на всички входове, т. е. сигнал на из-
хода на схемата И има, когато се подава сигнал на първия вход,
И на втория вход, И на третия вход,... И на всички останали
входове.
J Импулсни схеми 33
На фиг. 1.22 е показан модел на схема И, който е съставен
от резистор R и ключоае Ki—Ап . Ключовете се управляват от
входния сигнал. За да се получи на изхода на схемата напрежение
Есс, е необходимо всички ключове да са включени. Достатъчно е
"Л,
Мим
Фиг. 1.21. Инвертор
Фиг. 1.22. Мо-
дел на схема И
обаче само един от ключовете да е отворен — тогава на изхода
ще има нулево напрежение. В практическите схеми ролята на
ключ се изпълнява от транзистори, диоди, феритни пръстени с
няколко намотки и т. н.
Да разгледаме схемата на съвпадение на по-
ложителни импулси (в цифровата техника е прие-
то такъв сигнал да се нарича положшпелна
логика), конто се използува в устройствата със
заземен минусов полюс на токоизточника (както
е в схемите с NPN транзистори). На фиг. 1.23 я е
показана такава схема с два входа. На първия
вход се подава поредицата от импулси иВ1 а на
втория— Явх 2. Когато на даден вход сигналът е
нула, това е равносилно на съединяването му с
общия проводник и съответпият диод се отпуш-
ва. Съпротивлението на отпущения диод е малко
и напрежението на изхода на схемата практически
е нула. При подаването на входа на положителен
сигнал с размах, по-малък от Есс, диодът се запушва и напре-
жението на изхода се повишава до Есс (при условие, че съпро-
тивлението на запущения диод е много по-голямо от съпротивле-
нието /?). Достатъчно е обаче един диод в схемата да е отпущен
и изходното напрежение ще е нула. За да бъде изходното
34
фиг. 1.25. Схема ИЛИ
^'“•за положнтелни импулси при эаэемеи минус; б—за отрииателни импулси при эааемен минус;
за отрициеяни импулси при заэемен плюс; г—зл положнтелни импулси при эаэемеи
на токоиэточиива
напрежение високо, е неооходимо всичките диоди да са запу-
шени, а затова трябва едновременно на всичките входове да са
постъпили положителни импулси (вж. времедиаграмата на
фиг. 1.23 а).
На фиг. 1.23 б е показана схема И за отрицателни импулси
(в цифровата техника този сигнал се нарича отрицателна логика).
В тази схема полярността на включване на диодите е противо-
положна на тази от схемата И за положителни импулси и рези-
сторът R е свързан към общия проводник. Диодите се отпушват
при подаване на входа на положителен сигнал и съответно из-
ходното напрежение е положително. Диодите се запушват при
отрицателно входно напрежение. За да бъде напрежението на
изхода равно на нула, е необходимо всички диоди да са запуше-
ни, т. е. на всичките входове да се подаде едновременно нулев
входен сигнал.
На фиг. 1.23 виге дадена схема И, предназначена за
устройства със заземеи положителен полюс на токоизточника (т. е.
за схеми с PNP транзистори). Схемата на фиг. 1.23 ее за съв-
падение на сигнали с отрицателна логика, а на фиг. 1.23 г — за
сигиали с положителна логика.
Схемите И се използуват за отделяне на определени импулси
от поредица сигнали по начин, който се управлява от импулсите,
подадени на другите входове на схемата. Те служат също и за
включване и изключване на импулсни сигнали: сигналът, който
трябва да се превключва, се подава на един от входовете на схе-
мата И,анадругия вход действуват управляващите импулси, кон-
то определят кога входният сигнал да премине към изхода.
Схема ИЛИ. Тази схема изпълнява
Фиг. 1.24. Модел на схе-
ма ИЛИ
операцията логическо събиране (дизюн-
кция). Схемата ИЛИ може да се пред-
стави като паралелно свързване на някол-
ко контакта (фиг. 1.24). Напрежението
върху товарния резистор ще се появи при
затварянето на който и да е от контакти-
те, т. е. сигнал на изхода на схемата ИЛИ
се появява, след като на който и да е от
входовете й постъпи сигнал. На изхода
няма да има напрежение само ако на ни-
то един от входовете не се подава сиг-
I ал. С други думи, на изхода на схемата ИЛИ ще има сигнал,
когато се подава управляващо или напрежение на първия вход, ИЛИ
на втория вход, ИЛИ на третия вход,...,ИЛИ на който и да е
от останалите входове.
36
Фиг. 1.23. Схема И
в~-за положнтелни импулси при ваэемеи минус; б—за отрииателни импулси при загемен ми
пус; в— за отрииателни импулси при ззвемен плюс; г—зл положнтелни импулси при заземе
влюс на токоивточника
Схемите ИЛИ се използуват за обединяване в общ канал на
сигнали, постъпващи от различии вериги. На фиг. 1.25 а е пока-
зана схема ИЛИ за положителни импулси, конто е предназначена
за устройства със заземен отрицателен полюс на захранващия
източник. Ясно е, че при постъпване на положителен сигнал на
който и да е от входовете на изхода ще се получи също положително
напрежение, тъй като диодът на съответния вход щесе отпуши.
На фиг. 1.25 са показани схемите ИЛИ и за останалите случаи.
Схемата на фиг. 1.25 б е за сигнали с отрицателна логика и е
предназначена за използуване в устройства със заземен отрицателен
полюс на захранващия източник, на фиг. 1.25 в — за сигнали с
отрицателна логика в устройства със заземен положителен полюс на
захранващия източник, а на фиг. 1.25 г — за сигнали с положи-
телна логика.
При разглеждане на схемите И и ИЛИ се вижда, че схемите
И за сигнали с положителна логика същевременно са схеми ИЛИ
за снгнали с отрицателна логика и обратното — схемите ИЛИ за
сигнали за положителна логика са схеми И за сигнали с отрица-
телна логика.
Броят на входовете в зависимост от необходимостта се уве-
личава с добавянето на диоди. Стойността на резистора /? трябва
да е много по-голяма от съпротивлението на отпущения диод.
При съпротивления /?, по-големи от 10 kQ, вече започват да оказ-
ват значително влияние паразитните капацитети и фронтовете на
изходните импулси се удължават. Ето защо съпротивлението /?
се избира от 1 до 5 kQ.
Дотук се предполагаше, че съпротивлението на отпушените
диоди в логическите схеми е много малко, а така също се пре-
небрегваше изходното съпротивление на източника на управлява-
щите сигнали. На практика тези фактори оказват влияние и из-
ходното напрежение се изменя не от нула до захранващото
напрежение, а има по-малък размах. Освен това размахът на из-
ходния сигнал зависи и от броя на включените диоди. С други
думи, нивото на изходния сигнал зависи от състоянието на вход-
ния. Формата на реалния сигнал на изхода на схемата И е пока-
зана на фиг. 1.23 г. В него освен правилния сигнал има и смуща-
ващи сигнали с по-малка амплитуда.
Често след схемите И и ИЛИ се включва транзисторен усилвател
(инвертор) или емитерен повторител. В първия случай схемите
иэпълняват логическата операция И-НЕ и съответно ИЛИ-HE, ка-
то изходният сигнал се изчиства от нежеланите смущаващи им-
пулси, има по-добри фронтове и е с максимален размах. Емитер-
ният повторител пък подобрява товарната способност на схемата,
без да се изменя логическата функция.
38
1.6.2. Транзнсторно-транзисторни логически елементи
Понастоящем за осъществяване на логическите операции И и
НЕ много често се използуват логически елементи от типа ТТЛ.
Основната схема на ТТЛ елемента е дадена на фиг. 1.26 а. В ин-
тегрално изпълнение тази схема може да има 1, 2, 3, 4 или 8
входа.
о—схема, о—графично означение
Действието на ТТЛ елемента от фиг. 1.26 е следното. Ако ио-
не на един от входовете на многоемитерния транзистор нивото
е ниско, т. е. съответният вход е евързан с общия проводник,
транзисторът 7\ се насища и напрежението на колектора му ста-
ва равно почти на нула. Нулевото колекторно напрежение на тран-
зистора се подава на базата на транзистора Т2 и той се запуш-
ва. Транзисторите Т3 и образуват сложен инвертор, който поз-
волява да се получи добра форма на изходния сигнал, добра то-
вароспособност на логический елемент и да се постигне намаля-
ване на влиянието на капацитета на товара върху продължител-
ността на фронтовете на изходните импулси. Транзисторите Т3
39
и 7\ се управляват от сигнала от транзистора 7"2. Когато транзи-
сторът Г2 е запушен, на транзистора 7"3 чрез резистора /?2 се по-
дава захранващото напрежение и той се отпушва, а на транзисто-
ра Ti чрез резистора /?3 —
Фиг. 1.27. Пречавателн 1 х;рактерис-
тика на ТТЛ елемент
напрежение и той се запушва.
В резултат изходното напреже-
ние е високо. Следователно, ако
поне на един от входовете на
ТТЛ елемента е подадено ну-
лево напрежение (сигнал 0), на
изхода нивото е високо (сиг-
нал 1).
Ако на всички входове ни-
вото е високо, транзисторът 7\
се оказва инверсно включен, т. е.
включен в режим, при който
емитерът има по-висок потен-
циал от колектора, или с дру-
ги думи, емитерът и колекторът
са си разменяли местата. При
това включване транзисторът
Тг се насища, тъй като чрез
резистора на'базата му се подава напрежението на захранващия
източник. На базата на транзистора Т2 практически се подава вход-
ният висок потенциал и той също се насища. По този начин на тран-
зистора се подава напрежение от делителя 11 той се наси-
ща. Напрежението между базата и емитера на траэистора Т3 става
почти нула и той се запушва. В резултат изходното напрежение е
нула, т. е. ако на всички входове се подаде високо напрежение
(логическа 1), напрежението на изхода на ТТЛ елемента е нпско
(логически 0).
Действието на ТТЛ елемента до голяма сгепен се илюстрира
от предавателната характеристика — завшнмостта на изходното
напрежение при изменяне на входното напрежение (фиг. 1.27). При
входно напрежение от нула до около 0,5 V изходното напрежение
е неизменно. Това е областта на входния сигнал с пиво логичес-
ка 0. При по-нататъшно увеличаване на входното напрежение из-
ходното започва да намалява и при напрежение около 1,2 V из-
ходното ниво рязко спада (логическият елемент се превключва)
и се установява в състояние логическа 0.
При стаидартните ТТЛ елементи входният ток в състояние 0
има типова стойност 1,6 mA, а в състояние 1 40 ц А. Максимал-
ният изходен ток в състояние 0 е 16 mA, а в състояние 1 —400 р А,
т. е. всеки един логически елемент може да захранва (т. е. към
40
него могат да се включат) най-много десет входа на ТТЛ еле-
менти. Типового ниво на изходния сигнал 0 е от нула до 0,4 V,
а на изходния сигнал 1 — от 2,4 V до около 4 V.
Освен разгледаната схема се произвеждат ТТЛ елементи, в
конто няма транзистор Т3, диод Д и резистор /?4. Тези елементи
се наричат елементи с отворен колектор и са предназначен!! за
управляване (включване) на светлинни диоди, малки индикаторни
лампи с нажежаема жичка, релета и т. н.
В разгледаната схема на ТТЛ елемент логическата операция
И се иэпълнява от входния многоемитерен транзистор 7\. Входни-
те сигнали са с положителна логика. За да се изпълни логичес-
ката операция ИЛИ с показания на фиг. 1.26 ТТЛ елемент, трябва
предварително входните сигнали да се инвертират.
1.7. МУ ЛТИВИБРАТОРИ
1.7.1. Автогенериращи мултивибратори
Мултивибраторите са двустъпални устройства, конто генерират
импулси с правоъгълна форма. Те широко се използуват в радио-
любителската практика като задаващи генератори в широк че-
стотен обхват — от части от херца до няколко мегахерца.
Схемата на мултиви-
братора се образува от два
транэисторни ключа (фиг.
1.28), като изходът на
първия е включен към вхо-
да на втория, а изходът
на втория — към входа на
първия. Такова свързване
осигурява силна положи-
телна обратна връэка и
при съответно оразмерява-
не схемата се самовъз-
бужда.
При работа на мулти-
вибратора винаги един от
транзисторите е отпущен
и наситен, а другият — запушен. Действително, ако се предпо-
ложи, че след включване на токозахранването в схемата се
е установил режим, при който токовете и напреженията на двата
транзистора са еднакви, тогава и двата транзистора са запушени
41
или едновременно наситени. Такъв режим обаче е неустойчив.
Например, ако по някаква причина се увеличи колекторният ток
на транзистора 7\, това предизвиква намаляване на колекторния
потенциал на транзистора, а полученото изменение през конденза-
Фиг. 1.29. Заместваща схема на двете състояния на мултивибратор
с транзистора
тора С, се подава на базата на транзистора Тг. В реэултат на това
се намалява колекторният ток на транзистора Т2 и се повишава
потенциалът на колектора му, който през коидензатора С2 се по-
дава на базата на транзистора Т\ и предизвиква ново повишаване
на тока на Тх и т. н. Тъй като транзисторите усилват подадения
на базата им сигнал, всяко следващо изменение на токовете и
напреженията е по-голямо от предишното и описваният процес про-
тича все по-ускоряващо. В резултат напрежението на колектора
на транзистора Тх става почти нула при голяма стойност на ко-
лекторния му ток и той остава в наситен режим, а колекториото
напрежение на транзистора Г2 става равно на захранващото на-
прежение при практически нулев колекторен ток — транзисторът
Т2 се запушва. Заместващата схема на това състояние на мулти-
вибратора е дадена на фиг. 1.29 а. Наситеният транзистор 7\ е
представен като включен двуполюсен ключ, свързващ базата В и
колектора С към емитера Е, а запушеният транзистор Га — като
изключен ключ. В това положение кондензаторът С2 се зарежда
през съпротивлението Rci и наситения транзистор 7\ до напреже-
ние Есс, като времеконстантата на зареждане е т=/?с2С2 . Съ-
стоянието на схемата е отразено на времедиаграмите на фиг. 1.30
в моментите от времето от 0 до tx. През това време напрежение-
то на колектора на транзистора 7\ е равно на напрежението на
42
насищане Uces (части от волта), а колекторното напрежение на
транзистора Г2 е почти равно на захранващото напрежение ЕСс~
Базовото напрежение Ubi е отрицателно. То се определи от по-
тенциала на конденэатора Сх и непрекъснато намалява, тъй като
той се разрежда. Схемата.
ще остане в това състоя
ние до момента, в който
напрежението стане
равно на напрежението на
отпушване на транзисто-
ра Г2 — около 0,7 V. Да
предположим, че това ста-
ва в момента tr (фиг. 1.30).
Запушеният до този мо-
мент транзистор Т'2 слабо
се отпушва. Появяването
на колекторен ток, благо-
дарение на веригата на об-
ратната връзка, предизвик-
ва бързо обръщане на
схемата в другото й със-
тояние, при което тран-
зисторы 1\ е запушен, а
Г2— наситен. В това съ-
стояиие колекторните на-
прежения съответно са iic\
' 'Есс и Uci—UcEs- Пре-
включването на схемата про
тича бързо, така че напре-
женията на кондензатори-
те практически не успяват
да се изменят. Едва след
превключването конденза-
торите започват да се пре-
зареждат. Кондензаторът
С, в момента на превключ-
ването е разреден. След
превключването той се за-
Фиг. 1.30. Форма на напреженията в мул-
тивибратор с транзистори
режда през веригата земя — наситения транзистор Га — конденза-
тора С, — резистора Rc\ —положителния полюс на токозахранва-
Щия източник. Времеконстантата на зареждането е z=Rc\Cv
Напрежението Uci нараства заедно със зареждането на конден-
затора в резултат на което положителният фронт на
43
импулса в колектора на транзистора-7\ се удължава. Неговата
продължителност е /ф=2,3 Rc\Cv
Кондензаторът С2 преди превключването е бил зареден до на-
прежението на токоизточника. След превключването отрицателният
потенциал от свързания в базата електрод на коидензатора С2 под-
държа транзистора 7\ в запушено състояние. Кондензаторът С2 се
презарежда през веригата земя — наситення транзистор Т2 —
коидензатора С2 — резистора Rbi и токоизточника Есе, като се
стреми да измени полярността си на обратната. Времеконстантата
на презареждането е xy=Rb\C2. Потенциалът на левия електрод
на коидензатора С2 е подаден на базата на транзистора 7\ и се
измени по експоненциален закон. В момента, в който напрежение-
то Ubi стане равно на напрежението на отпушване на транзистора,
схемата отново се връща в първото разгледано състояние — тран-
зисторът наситен, а транзисторът Т2 — запушен. Тъй като не-
посредствено след превключването кондензаторът С2 е зареден
до напрежение — Есс и той се презарежда до напрежение Есс,
(т. е. разликата между двете напрежения е 2Есс1, законът, по
който се измени напрежението на базата на транзистора 7\, е
_ t
Ив\=Есс — 2Ессе *,
където времеконстантата е t^-Rb^C*
За да се намери продължителността на импулса tK\, който се
формира в колектора на транзистора 7\, се приравнява напрежение-
то Ид1 на нула (с достатъчна за практиката точност може да се
приеме, че напрежението на отпушване на транзистора е нула).
Получава се
'и1
2Ecct т =Есс’
или след преобразуване
tni =/?в1С21п2«0,7 RbiC2.
По същия' начин се определи и продължителността на импулса
на колектора на транзистора Г2:
^и2 =т21п2=/?в2С11п2 0,7 RbiC^
Периодът на трептенинта на мултивибратора е
Т'и = -р =^и1+^и2^0,7 (R/hCz + RmCJ,
където F е честотата на повторение на импулсите.
44
Ако капацитетът на кондензаторите и съпротивленията на базо-
вите резистори са еднакви в двете рамена на мултивибратора,
формираните импулси са симетрични и имат период на повторение
Т» —1,4 RbC. За да се регулира продължителността на импулси-
те /и1 и , е необходимо да се изменят времеконстантите и т2.
Регулировката е удобно да се извършва с нзменението на съпро-
тивленнята Rbi и съответно Rb2- Ако се изменя само едното от
тях, ще се мени коефициентът на запълване и периодът на повто-
рение на импулсите. За да се запази стойността на коефициента
на запълване, трябва да се изменят едновременно и двете съпро-
тивления или да се регулира напрежението (в границите от Есс
до 0,5Есс), към което се свързват резисторите Rbi и Rb2-
Тъй като отрицателният фронт на импулсите, формирани от
мултивибратора, е удължен, това не позволява да се получат им-
пулсп, по-къси от продължителността на фронта, т. е. необходимо
е да се изпълняват условията
Ли — 0,7 RbiC2 4ф = 2,3 Rci Си
t«2 — 0,7 RbiC^ = 2,3 RciCz.
Обикновено Сг = С2 и съответно се получава условието /?в>3,3/?с-
Съпротивлението Rb не може да се повишава безгранично. От
условието транзисторите да работят в режим на насищане се по-
лучава, че Rb<$Rc- Увеличаването на времеконстантата може
да се постигне само за сметка на повишаване капацитета на конден-
заторите. В реалните схеми може да се получи период на повто-
рение на импулсите до около 1 минута. Максималната възможна
честота на повторение на генерираните импулси е ограничена от
честотните параметри на транзисторите и се определи от зависи-
мостта
F =_Л_________= fK^£-.
< max -г — пп
'и min *КВ
От формулата за определяне продължителността на импулси-
те се вижда, че тя не зависи от напрежението на захранващия
токоизточник. В действителност честотата малко се изменя при
големи изменения на захранващото напрежение. В същото време
обаче честотата на повторение силно зависи от температурата, тъй
като за разлика от приемането, че съпротивлението на запушения
транзистор е безкрайно голямо, на практика то има някаква стой-
ност. Това съпротивление се обуславя от началния емитерен ток
и неговото въздействие се състои в намаляване периода на им-
пулсите. На фиг. 1.29 с прекъсната линия е показано шунтира-
45
щото съпротивление па прехода база—емитер на запушения транч
зистор. С изменяне на температурата се изменя съпротивлението
на прехода база—емитер и съответно и шунтиращото влияние.
В резултат с повишаване на температурата се намаляват продъл-
жителностите на формираните импулси. Най-прост начин за терч
мостабилизация е намаляване на съпротивленията Rb. Колкото те
са по-малки в сравнение с обратпото съпротивление на емитерния(
преход, толкова по-слабо е температурното влияние. От това съ-i
ображение се препоръчва съпротивленията RB при използуването!
на германиеви транзистори да се избирал не по-големи от 20—
30 k Q, а при силициеви транзистори — до 200 kQ. В случайте,
когато изискванията към температурната стабилност на продъл-
жителностите на импулсите са малки, съпротивленията Rb може да
са неколкократно по-големи.
Намаляването на съпротивленията RB довежда до необходи-
мостта да се увеличи капацитетът на кондензаторите, за да се
получи желаната продължителност на импулсите. Това пък от
своя страна предизвиква увеличаване на фронтовете. За да бъдат
фронтовете на имп' лепте с приемлива продължителност, е необ-
ходимо да се намалят съпротивленията на колекторните резисто-
ри Rc. Обикновено съпротивленията Re се избират от 1 до 3 к 12.
Освен разгледаната схема на мултивибратор съществуват и
множество други варианта, като например мултивибратор с един
кондензатор, с различии по проводимости транзистори и т. н. Съ-
ществуват също и схеми с подобрени температурим свойства и-
със стръмни фронтове на формираните импулси. Всичките те оба-
че се базират на общ принцип — презареждане на кондензатор,
като времето на презареждането определи полупериода па треп-
тенията.
1.7.2. Чакащи мултивибратори
Описанпте по-горе мултивибратори работят непрекъснато при
включено токозахранване и този режим се нарича автогенераторен.
Понякога е необходимо мултивибраторът да изработва само един
импулс, като началото на формиране на импулса да се управля-
ва от входен пускащ импулс. Такива мултивибратори се казват
чакащи, и имат едно устойчиво състояние. При постъпване на
пусков сигнал чакащият мултивибратор се превключва, формира
един импулс и пак се връща в изходното състояние.
Чакащите мултивибратори се използуват за получаване на им-
пулси с регулируема продължителност, честотата на повторение
на конто е равна на честотата на входните импулси. Използуват
46
на импулса, а на изхода му се получава
се също така и за закъснение на импулси. В първия случай пред-
ният фронт на формирания импулс съответствува на предния фронт
на пусковите (фиг. 1.31а). Във втория случай мултнвибраторът се
пуска от задния фронт
импулс, който е задър-
жан по отношение на
входния (фиг. 1.31 б).
Двойната стрелка, по-
ставена на задния фронт
на импулсите, показва
символично, че положе-
нието на фронта може
да се премества в
та или в другата
ка. Ако се свържат
последователно два мул-
тивибратора така, че
входните импулси да
пускат първия, а той
със задния фронт на
изходните си импулси —
една-
посо-
иВх
иизх
втория, получените от
него импулси може да
се преместват по цялата
продължителност на пе-
риода на пускащия сиг-
нал (фиг. 1.31 в).
На фиг. 1.32 е пока-
зана типичната схема на
чакащ мултивибратор,
изпъл'нена с NPN тран-
зистори. Тази схема се
получава от схемата на
автогегериращ мулти-
вибратор, в който се ос-
тавя само един конден-
затор — между първия
и втория транзистор, и
Фиг. 1.31. Приложение на чакащите мултиви-
братор и
а—за промена продължителността на импулсите; б—за
закъсняване на импулси; в—за преместване иа импулси
във времето
са добавени резисторите
/?г и /?2- Благодарение на тези изменения в изходно по-
ложение транзисторът Т2 е отпушен и наситен, тъй като
на базата му през резистора R е подадено положително предна-
прежение от захранващия източник. Колекторният ток на транзис-
47
тора Г2, протичайки през резистора Re, създзвз върху него пад
на напрежение, който е означен с UE2- От друга страна, съпротнв-
ленията Rv и R2 са така подбрани, че напрежението, подадено на
базата на транзистора 7\, по абсолютна стойност да е по-малко
от напрежението L/e^ на емитера
В резултат транзисторът 7\ оста-
ва запушен. Напрежението на
изхода на схемата е равно на
сумата от напрежението на еми-
тера Ue2 и напрежението колек-
тор емитер на наситения тран-
зистор.
Мултивибраторът се извеж-
да от това състояние посред-
ством външен импулс с поло-
жителна полярност, който през
коидензатора С\ се подава на
базата на транзистора При
това мултивибраторът се пре-
включва във временното си ус-
тойчиво състояние—транзисторът 7\ отпушен, а Т2— запушен и из-
ходното напрежение равно на ЕСс- В това състояние мултивибрато-
рът се поддържа от отрицателното напрежение от коидензатора С,
подадено на базата на транзистора Т2. Кондензаторът С се преза-
режда през вернгата земя — резистора Re—наситения транзистор
Т1 — коидензатора С—разрядния резистор/? —токоизточника Есс-
Схемата ще се задържи във временно устойчивото си положение,
докато напрежението на коидензатора не стане равно на напреже-
нието на отпушване на транзистора Т2. Времеконстантата на раз-
реждане е тр =RC, а продължителността на формирания импулс
практически се определя от зависимостта tH =0,7 RC.
Резисторите Rc2 и R в схемата на чакащия мултивибратор се
избират по същите съображения, както и при автогенераторните
мултивибратори. Емитерното съпротивление обикновено се опреде-
ля от зависимостта /?д^0,2 Rc2- За да бъде запушен транзисто-
рът 7\ в изходно положение, е необходимо да се спазва неравен-
ството
Kez R1
Re < R2
В практическите схеми на мултивибратори реэисторът Rx се
свързва не към положителния полюс на токозахранването, а към
изхода на мултивибратора. Входните импулси обикновено се по-
дават през диференцираща верига и разделящ диод.
48
1.7.3. Чакащи мултивибратори с ТТЛ интегрални схеми
Мултивибраторите, изпълнени с ТТЛ интегрални схеми, рабо-
тят сьщо в два основни режима: чакащ и автогенераторен. Пу-
скащият сигнал обикновено се подава непосредствено на един от
входовете на логическите елементи. В зависимост от това чака-
щите мултивибратори условно се разделят на две групи — скъся-
ващи и удължаващи. При първите пускащият импулс е по-про-
дъ лжителен от формирания, а при вторите — обратного.
На фиг. 1.33 е дадена схема на чакащ мултивибратор, обра-
зувана от два логически елемента и времезадаваща верига ЁС,
свързана между двата логически елемента. Обратната връзка от
изхода на мултивибратора към входа е2 на логический елемент
JlEi позволява схемата да се пуска от къс импулс, а на изхода
да се формира продължителен импулс.
В изходно състояние па схемата входнпят сигнал има високо
ниво—логическа 1, и изходният сигнал също е с ниво логическа
1, а сигталът в изхода на ЛЕГ е с ниско ниво — логическа О
(фиг. 1.33 б). Кондензаторът С се зарежда през входната вери-
♦йг. 1.33. Чакащ мултивибратор с диференцираща времезадаваща верига
га на логический елемент ЛЕ2 до напрежение, равно на пада на
напрежение върху резистора /? от входния ток на елемента ЛЕ2.
4 Импулсни схеми
49
Този'пад не трябва да превишава 0,5 V. В противен случай се
влошава шумоустойчивостта на мултивибратора и съществува
вероятност той да се задействува от паразитки импулси. На прак-
тика съпротивлението на резистора не трябва да иадвишава
510 Q. Минималното съпротивление /? се иэбира от условието
максималният ток, който протича във времеэадаващата верига в
първия момент след превключването на мултивибратора, да не
надвишава допустимия изходен ток на логический елемент ЛЕг.
От това условие за стандартните ТТЛ елементи съпротивлението
/? ие трябва да е по-малко от 100 Q. Следователно със схемата
от фиг. 1.33 а може да се постигне петкратно изменение на про-
дължителността на формирания импулс.
М/лтивибраторът се пуска от къс отрицателен импулс (т. е.
от прехода 1—0 на входния сигнал) с продължителност, по-голя-
ма от общото време на превключване на елементите ЛЕ{ и
ЛЕ2 — около 50 ns. Но във всеки случай продължителността на
входния импулс трябва да е по-малка от продължителността на
нзходния импулс. Преходът от високо към ниско ниво на вход-
ния сигнал в момента (вж. фиг. 1.33) превключва логический
елемент ЛЕ{ в състояние логическа 1, т. е. нивото на изходния
сигнал на елемента ЛЕТ става високо. Положителният импулс,
който се получава на нзхода на елемента ЛЕ} през конденэатора
С, се подава на входа на елемента ЛЕ2 и той се превключва в
състояние логическа 0. Иэходният сигнал 0 се подава и на вхо-
да ех на елемента ЛЕХ и по тоэи начин мултивибраторът се под-
държа във временно стабилното състояние дори и след като
входиият сигнал отново стане 1. От момента кондензаторът С
започва да се зарежда през резистора /? и изхода на логический
елемент ЛЕХ. Напрежението на входа на логический еле-
мент ЛЕ2 се изменя по закона
t
/ л О 47 1 “(7?+0,13)С.
И"2 = (3’9Я+0ДЗ + R 4+R ) е
В момента 12, в който входиото напрежение «Вх2 стане равно на
напрежението на превключване Uo (около 1,2 V) логическият еле-
мент ЛЕ2 се превключва и почти веднага след това се превключ-
ва и елементът ЛЕХ благодарение на обратната връзка между
изхода на мултивибратора и входа на елемента ЛЕХ. В резул-
тат на това иэходното напрежение на мултивибратора пак става
високо и се эавършва формирането на изходния импулс. Негова-
та продължителност е
ня+о.13)С1п /2 (3,9^--+;?^).
50
Тук съпротивлението /?е в килоомове, капацитетът С — в мик-
рофаради, а продължителността на импулса се получава в мик-
росеку нди.
Диодът Д, включен на входа на логический елемент ЛД2, слу-
жи да предпазва от повреждане входа на елемента от отрицател-
Фиг. 1.34. Скъсяване на пускащите импулси
ния отскок на напрежението «вх2 след момента t2. От друга
страна, диодът Д спомага за по-бързото презареждане на кон-
дензатора С и с това се съкращава времето за възстановяване
па изходното състояние на мултивибратора.
В случайте, когато входният импулс е по-продължителен от
изходния импулс (тогава изходният сигнал повтаря входния), е
необходимо той да се скъси. За скъсяване на входния сигнал се
използува диференцираща верига. При схемата от фиг. 1.34 а
напрежението на входа е2 на елемента ДЕг се определи от де-
лителя /?! и /?2 и то се измени съответно от Есс до 0,5 Есс при
изменяне на входния сигнал от ниво логическа 1 до ниво логи-
ческа 0. Чакащият мултивибратор се пуска от късия импулс,
който се получава по време на прехода логическа 1— логическа
0 на входния сигнал.
51
Съпротивлението на резистора от схемата на фиг. 1.34 б
се избира достатъчно голямо, така че падът на напрежение вър-
ху него Un от входния ток на елемента ЛЕХ да съответствува
на ниво логическа 1 —това напрежение се подава на входа е2.
Фиг. 1.35. Схема за скъсяване на продължителността на входния импулс
Входният сигнал се диференцира от веригата RVC1 и чакащият
мултивибратор се пуска от получилия се кратък отрицателен
импулс, т. е. мултивибраторът се пуска от прехода логическа 1—
логическа 0 на входния импулс.
Двете схеми за скъсяване на пускащите импулси от фиг. 1.34
са равностойни по действието си. Входната верига от фиг. 1.34 а
е по-нискоомна и следователно е и по-шумоустойчива, отколкото
схемата от фиг. 1.34 б. Неин недостатък е, че се иэпълнява с
два резистора, докато схемата от фиг. 1.34 б е само с един ре-
зистор. Тези две схеми се използуват във всички чакащи мулти-
вибратори, когато е необходимо да се скъси входният импулс.
На фиг. 1.35 е показана схема на чакащ мултивибратор, из-
ходният импулс на който е по-къс от входния, т. е. схемата
скъсява продължителността на пускащия входен импулс. В из-
ходно положение входният сигнал има ниво логическа 0 и изход-
52
ното ниво на логическите елементи ЛЕГ и ЛЕ2 е логическа 1
(фиг. 1.35tf). Кондензаторът С е зареден до нивото на логическата
1— около 3,9 V. Мултивибраторът се пуска от прехода логиче-
ска 0 — логическа 1 на входния сигнал, при което логическият
елемент ЛЕг се превключва в състояние логическа 0 в изхода
си. Кондензаторът С започва да се разрежда през резистора и
малкото изходно съпротив-
ление на логический еле-
мент JIEL, като напреже-
нието, което се подава на
входа е2 на логический еле-
мент ЛЕ2, спада по експо-
ненциален закон от висо-
кото ниво логическа 1 към
ниво логическа 0. Логиче-
ският елемент ЛЕ2 също
се превключва в момента
на постъпване на положи-
телния фронт на входния
импулс и изходното му
ниво става логическа 0. В
това състояние елементът
ЛЕ2 ще остане до момента,
в който напрежението на
коидензатора С, т. е. нап-
режението wBX2 не стане
равно на напрежението Uo
на превключване на логи-
ческий елемент ЛЕ2. При
изравняване на напреже-
нието «вх2С напрежението
на превключване Un логи-
ческият елемент ЛЕ2 се
връща отново в изходното
си положение — ниво логи-
ческа 1 на изхода, и с то-
ва се завършва формира-
Фиг. 1.36. Свързване на чакащия мултивиб-
ратор 74121:
а—с външен резистор във вречеэадаэа цата верига;
б —с използуването на вградения в ичгегралната
схема резистор съ съпротивление 2 kQ
нето на импулса от мул-
тивибратора. Продължителността на изходния импулс е t„ «Л,4 RC.
За да функционира правилно схемата, съпротивлението на ре-
зистора R не трябва да е по-голямо от 200—250 Q.
В последните години голямо разпространение имат чакащите
мултивибратори в интегрално изпълнение от типа 74121, 74122 и
53
74123. Чакащият мултивибратор 74121 се характеризира с доб-
ра стабилност на продължителността на изходния импулс при
изменение на температурата и на эахранващото напрежение. Мул-
тивиэраторът 74122 не притежава висока стабилност, но има ну-
лиращ вход, който дава възможност за по-широко приложение.
В интегралната схема 74123 са монтирани два чакащи мултивиб-
ратора от вида 74122.
Чакащият мултивибратор 74121 има три управляващи входа,
означени с .Y1( Х3 и А, (фиг. 1.36). Мултивибраторът се пуска от
положителния фронт (прехода логическа 0 — логическа 1) на сиг-
нала на входа А,, като при това е необходимо поне на един oti
входовете Х^ и Х2 нивото да е логическа 0. Сигналите на входове-
те Хг и А2 пускат мултивибратора със своя отрицателен фронт —
1 входа Х3 нивото на,
сигнала трябва да е|
логическа 1. Продъл-
жителността на пу-
сковите импулси тря б
ва да е не по-малка
от 50 ns. Фронтове-
те на сигналите на
входовете Aj и Х2
трябва да нарастват
не по-бавно от 1|
V/p.s. Във входа Х3
е включен прагов еле-
мент (тригер на Шмит)
и затова там мини-
малната допустима
прехода логическа 1 — логическа 0, като
телността>на изходния импулс на мултивибратора
74121
скорост на нараства-
не на фронта на пускащите импулси е значително по-ниска—•
до 1 V s.
Съществуват два начина за изпълнение на времезадаващага
верига на мултивибратора — с външен резистор и с използув4не
на вградения в интегралната схема резистор. В първия случай
(фиг. 1.36 а) въпшният резистор/? се включва между извод 11
и положителния полюс на захранването. Кондензаторът С от
времезадаващата верига се свързва между изводите 11 и 10.
Продължителността на формирания от мултивибратора импулс е
/и 0,7 RC.
За определяне на продължителността /и на импулсите може
да се използуват и диаграмите от фиг. 1.37.
54
Съпротивлението /? във времезадаващата верига може да се
изменя от 1,4 к Q до 40 к Q, а капацитетът на кондензатора С —
от нула до 1000 pF. При използуване на електролитни конден-
затори положителният електрод се свързва с извод 10. Работно-
то напрежение на електролитния кондензатор трябва да е над
20 V. Максималната продължителност на изходния импулс, конто
може да се получи с мултивибратора 74121, е 28 s.
При използуването иа вътрешния резистор със съпротивление
2 к £2 положителният полюс на захранването се свързва с краче
д. Кондензаторът С се включва между крачетата 10 и 11
(фиг. 1.36 5). При това свърэване, ако не се включи кондензатор
С, продължителността на изходния импулс е около 30 ns.
Чакащият мултивибратор 74123 има два пускащи входа—
и Л”2 (Фиг- 1.38). Мултивибраторът се пуска от отрицателния фронт
Фиг. 1.38. Включване на времезадаващата /?С-верига в чакащите мултивибратори
74123:
а—когато не се използува иулиращият вход; 6—когато кондензаторът С е електролитен и ко-
гато се използува иулиращият вход
(прехода логическа 1 — логическа 0) на входния сигнал като
на входа Х2 нивото трябва да е логическа 1. От входния сигнал
Х2 мултивибраторът се пуска от положителния фронт (прехода
логическа 0—логическа 1), като на входа нивото трябва да е
логическа 0. Освен двата пускащи входа мултивибраторът 74123
има и нулиращ вход R. При пускане на мултивибратора и през
55
време на формиране на изходния импулс сигналът на този вход
трябва да е логическа 1. Когато сигналът, R стане логическа 0, из-
ходният сигнал Q на мултивибратора също става логическа О,
Фиг. 1.39. Времедиаграма на входните сигнали на чакащите мултивиб-
ратори 74121 и 74123
т. е. принудително се приключва формирането на изходния им-
пулс. Това е пояснено на фиг. 1.39, на която са показани време-
диаграмите на входните и изходните сигнали на мултивибратори
те 74121 и 74123. В момента t9 сигналът на входа R на мулти-
вибратора 74123 става логическа 0 и с това се прекъсва форми-
рането на изходния импулс.
При мултивибраторите 74121, също както и при чакащите
мултивибратори, изпълнени с дискретни транзистори, е необходи-
мо известно време за възстановяване на изходното състояние на
схемата. Затова мултивибраторът 74121 не реагира на пусков
сигнал, постъпващ по време на формирането на импулса. Ако
пусковият сигнал постъпва по времето на възстановяването, из-
ходният сигнал се получава значително по-кратък.
Чакащият мултивибратор 74123 се пуска при всяко постъпва-
не на пускащ импулс. Затова винаги краят на изходния импулс
е отдалечен с време от момента на постъпване на последний
пусков импулс. Това е пояснено на фиг. 1.39 — в момента^ мул-
тивибраторът се пуска и в момента преди края на изходния
импулс постъпва нов пусков импулс, който продължава процеса
на формиране на изходния импулс и изходното ниво се запаз-
ва логическа 1 още за време /и след момента /4.
Свързването на времезадаващата /?С-верига към чакащия мул-
тивибратор 74123 е дадено на фиг. 1.38 а. Съпротивлението на
56
резистора /? може да се избира от 5 до 50 кй, като типова
стойност може да се посочи 10 кй. Продължителността на из-
ходния’импулс^при С> 1000 pF се дава от зависимостта
tK =0,28 ₽с(1+^7у
Тук съпротивлението R е в'килоомове, ка-
пацитетът Сев пикофаради, а продъч-
жителността tH — в наносекунда. Когато
капацитетът С е по-малък от 1000 pF, про-
дължителността t„ се определи от диаг-
рамите на фиг. 1.40.
При използуването на електролитен
кондензатор включването на времезадава-
щата верига става чрез силициев диод
(фиг. LOSS'). Съпротивлението R в този
случай може да бъте най-много 30 k Й.
По такъв начин се свързва времезадава-
щата верига и когато се използува ну.ш-
ращият вход R-
1ПЦ_____ • I -
70’ 70' 702 П* СфР
Фгг. 1.40. Диаграмм за оп-
ределяне продължител-
ност 1 а на изходния импулс
на мултивибратора 74123
при С 1000 pF
При включване на времезадаващата верига по схемата от
фиг. 1.38 а, повторно пускане на мултивибратора по времето на
формиране на изходния импулс се гарантнра, ако входният им-
пулс е по-продължителен от t [ns] >0,22 С [pF],
1.7.4. Автогенериращи мултивибратори с ТТЛ интегралии
сх°ми
Автогенериращ мултивибратор с ТТЛ интегра чни схеми се по-
лучава, също както и с транзистори, от два логически елемента,
изходите на конто пре i /?С-врсмезадаващи вериги се
свързва! съответно с входовете им (фиг. 1.41). Таш схема още
може да се разглежда като получена от чакащ мултивибратор,
на който входьт е свързан с изхода чрез времезадаваща верига
(вж. фиг. 1.33), така, че той след всеки изходен импулс сам да
се задействува.
Действието на схемата от фиг. 1.41 е също както и на схе-
мата от фиг. 1.33, като процесът на пускапето на мултивибрато-
ра протича периодически от импулсите, получавани на изхода на
Двата логически елемента.
На фиг. 1.42 а е показана икономична схема на автогенери-
ращ мултивибратор, изпълнена с два инвертора. В схемата се из-
57
ползува само една времезадаваща верига, образувана от резисто-
ра /? и кондензатора С. Резисторът е свързан между изхода и
входа на логический елемент ЛЕг. Това свързване осигурява ав-
автогенериране след включ-
ване на захранващото
томатичното започване на процеса на
Фиг, 1.41. Автогенериращ мултивибратор с ди-
ференциращи времезадаващи вериги
напрежение. Превключ-
ването на мултивибраго-
ра от едното в другото
временно стабилно съ-
стояние протича вследст-
вие последователното
зареждане и разреждане
на кондензатора С през
резистора R (фиг. 1.42 г).
Моментът на превключ-
ването настъпва, когато
напрежението на конден-
эатора «вх1 , подадено на
входа на инвертора J1EV
стане равно на напре-
жението на превключ-
ване Uo. на логический
елемент. Честотата на изходните импулси е
Е —.
3RC
като коефициентът на запълване у е близък до 0,5.
Ако мултивибраторът се запълни с два двувходови логически
елемента (фиг. 1.42 б), съществува възможност да се прекъсват
генсрациите — когато сигналът «вх в разрешаващия вход е на ни-
во логическа 1, мултивибраторът работи, а когато е па ниво ло-
гическа 0—генерациите се прекъсват (фиг. 1.42 в).
Сравнително лесно автогенериращ мултивибратор се получа-
ва от тригер на Шмит. За целта времезадаващата верига се
включва между изхода и входа на тригера на Шмит по начина,
показан на фиг. 1.43. Тригерът на Шмит е от типа 7413.
В първия момент след включване на захранващото напреже-
ние на мултивибратора напрежението на кондензатора С е нула
и съответно изходното ниво на тригера е на пиво логическа 1.
Кондензаторът С започва да се зарежда през резистора R от ви-
сокото изходно напрежение. В процеса на зареждането на кон-
дензатора С нараства напрежението, което се подава на входа
на тригера на Шмит. Когато напрежението на кондензатора ста-
не равно на прага на включване £/1( тригерът се превключва и
58
изходното ниво става логическа 0. От момента на превключването
кондензаторът С започва да се разрежда през резистора и из-
Фиг. 1.42. Автогеиериращ мултивибратор с паралелно свързан резистор към един
от логическите елементи:
а— два инвертора; б е два двувюдови логиче чи елемента с възможност за работа в старт-
сго режим; в—времедиаграма на сигнала в старт стопен режим, г—времедиаграма на сигна-
л нс в мултивибрл ора
Фиг. 1.43. Мултивибратор с тригер на Шмит
Ходната верига на тригера на Шмит, след което напрежението на
коидензатора «В1 започва да спада. Ново превключване на схема-
59
та настъпва, когато напрежението на кондензатора стане равно
на прага на изключване U2 на тригера на Шмит. От този момент
се започва отново процес на зареждане на кондензатора и т.н.
Съпротивлението на резистора R може да се избира в грани-
чите от 300 Q до около 600 Q. Продължителностите на двата
оплупериода на изходния сигнал се определят от изразите
1,1 С:
/„2-0,76 RC.
Автогенериращи мултивибратори могат да се осъществят и от
два чакащи мултивибратора в интегрално изпълнение. Например
свързването на интегралната схема 74123 като автогенериращ
мултивибратор е дадено на фиг. 1.44. В тази^схема първият мул-
тивибратор (времезадаващата верига определи периода на
повторение на импулсите — в този мултивибратор изходът (чет-
върто краче) е свързан с входа (второ краче), в резултаг на кое-
то се формира къс островърх импулс. Този импулс пуска вгория
мултивибратор, на изхода на който се получава изходният сиг-
нал. С времезарядната верига Rfii на втория мултивибратор се
определи коефициентът на запълване на изходните импулси. Яс-
60
но е, че за да работи мултивибраторът в автогенераторен режим,
трябва да се спазва условието R^C^R^C^.
Мултивибраторът на фиг. 1.45 е образуван от два чакащи
мултивибратора от типа 74121, включени един след Друг така, че
единият пуска втория, а вторият — първия. От времеконстантите
на /?С-веригите се определи коефициентът на запълнане на из-
ходните импулси и съответно периодът на повторение на изход-
ните импулси.
1.7.5. Мултивибратори с операционни усилватели
При чакащите мултивибратори с операционни усилватели из-
ходният сигнал е двуполярен и се изменя от максималното отри-
цателно и„п до максималното положително изходно напрежение
Uhii- В чакащите мултивибратори в стабилното си състояние из-
ходното ниво може да бъде както високо t7^x, така и ниско 67^х-
Фиг. 1.46. Чакащ мултивибратор с итерационен усилвател
а пускаие с отрииателни входни импулси; б—пускане с положителни входни импулси
На фиг. 1.46 с е показана схема на чакащ мултивибратор, при
който изходното напрежение е положително (7^зх, тъй като на
Инверсния вход е подадено напрежението ил на отпущения
Диод Д2 (около 0,7 V), а на правия вход—напрежението
Това състояние на мултивибратора е стабилно, тъй като, ако в
61
момента на включване на схемата към захранващия източник из-
ходното напрежение стане отрицателно, диодът Д2 се запушва и
цялото изходно напрежение се подава на инвертиращия вход. В
този случай на правил вход се подава само част от изходното
напрежение, в резултат на което напрежението на инвертиращия
вход става по-отрицателно от напрежението на правил вход и
мултивибраторът се превключва в стабилното си състояние —
изходното напрежение става .
Времезадаващата верига е образу вана от резистора R и конден-
затора Сие включена в инвертиращия вход на операционния
усилвател. Пусковите импулси през кондензатора Сх и диода Дг
(отрицателният отскок) постъпват в правия вход на операцион-
ния усилвател.
В изходното състояние на схемата кондензаторът С е заре-
дей до напрежението ил . При постъпване на входен импулс от
отрицателния му отскок мултивибраторът се превключва във вре-
менно стабилното си състояние, като изходното напрежение ста-
ва отрицателно — £7~х. В резултат на правия вход на операцион-
ния усилвател се подава отрицателното напрежение
U U~ —— »
докато напрежението на инвертиращия вход в първия момент се
запазва равно на 1Д . Благодарение на това мултивибраторът се
задържа във временно устойчивого си състояние. Мултивибраторът
ще се върне в изходно сьстояние, когато напрежението на кон-
дензатора С надвиши напрежението U&. Продължителността на
импулса, който се
тел, е
tit
За да се пуска
вите импулси да е по-голям от напрежението в точката А
при стабилното състояние на схемата.
Този мултивибратор има сравнително кратко време за въз-
становяване, тъй като, след като схемата се върне в изходно-
то състояние, кондензаторът С бързо се разрежда- през малкото
съпротивление на отпушения диод Д2-
Схемата от фиг. 1.466 се пуска от положителния фронт на
входните импулси. В стабилното си състояние изходното напре- 1
62
получава на изхода на операционния усилва-
^пх + ^д
(1+ Rz
А Я2 R
=/?С1п
на
м
жение е отрицателно (—t/~x). Схемата на този мултивибратор се
различава от разгледаната по-горе фиг. 1.46а по това, че дио-
дите ДА и Д2 са включени обратно.
Най-разпространена схема на автогенериращ мултивибратор с
операционен усилвател с схемата, нзпълнена с тригер на Шмит
Фиг. 1.47. Автогенериращ мултивибратор с операционен усилвател
(фиг. 1.47а). Времезадаващата верига в тази схема се включва в
инвертиращия вход на операционния усилвател така, че конден-
заторът С се свързва между инвертиращия вход и общия про-
водник, т. е. на инвертиращия вход се подава напрежението на
кондензатора. Мултивибраторът функционира по следния начин.
Ако изходното напрежение на операционния усилвател е поло-
жително кондензаторът С се зарежда през резистора /? и
неговото напрежение нараства (фиг. 1.476). Мултивибраторът се
превключва в противоположного си състояние (изходното напре-
жение е отрицателно) щом напрежението на кондензатора С
се изравни с Прага на изключване на тригера:
U —г;
2 иэх Ri+Rt
Слет превключването на мултивибратора кондензаторът С започ-
ва да се презарежда, стремейки се към напрежението —£7^х.
Мултивибраторът отново се превключва, когато напрежението на
кондензатора се изравни с прага на включване:
63
= Ri+\2 " т. h.
Продължителпостите на двата полупериода на изходните импул-
си са
Фиг. 1.48. Автогенерираш мулт 1вибратор с операционен
}силвател
а — <. две времезадаващи вериги* б p*rv.i ipan па коефициеп-
та на запь. вше на находите иг пулей
Напреженията U+j1 са различии при компараторите и
при операционните усилватели, конто се захранват от две различ-
ии захранващи напрежения. В най-често срещания случай напре-
женията U^3x и U~K са равии и съответно изходните импулси
са симетрични. В гози случай пераодът на повторение е
Има разични модификации на схемага на разгледания авто-
генериращ мултивибратор. Например схемата на фиг. 1.48 а д ава
възможност поотделно да се регулират продължителностите на
двата полупериода (т. е. коефициентът на запълване) на иэход-
ните импулси. За целта в схемата са включени два времезадаващи
64
резистора /?t и /?2, конто са свързани към изхода на операцион-
ния усилвател чрез диодите Дг и Д2. Когато изходното напре-
жение е положително, диодът Д2 е запушен и разреждането на
кондензатора С става през резистора Rx, т. е. съпротивлението
/?! определи продължителността на положителните изходни им-
пулси. Продължителността на отрицателния полупериод се опре-
дели от съпротивлението /?2, тъй като диодът Дх е запушен, ко-
гато изходното напрежение е отрицателно, и презареждането на
кондензатора С става през съпротивлението /?2.
В схемата на фиг. 1.485 регулирането на коефициента на
запълване се осъществява с потенциометъра /?6, който е вклю-
чен така, че при намаляването на времеконстантата на разрежда-
не се увеличава времеконстантата на зареждане и обратно. По
тази причина честотата на следване на генерираните импулси не
се изменя.
1.8. ГЕНЕРАТОРИ С ТРАНСФОРМАТОРНА ОБРАТНА ВРЪЗКА
1.8 1. Блокинг-генератори
За разлика от мултивибраторите, конто най-често не могат да
генерират импулси с малък или с голям коефициент на запълване,
блокинг-генераторите формират къси, почти правоъгълни импулси
с много малък коефициент на запълване.
Блокинг-генераторът представлява едностъпален импулсен ге-
нератор със силна положителна обратна връзка. Схемата му е
дадена на фиг. 1.49а. Особеност на блокинг-генератора е мал-
кият брой радиочасти, от конто той е съставен, и простата му
схема. Блокинг-генераторите се използуват като задаващи гене-
ратори, а също така и в преобразувателите на ниско постоянно
напрежение в по-високо напрежение. Те служат като задаващи
генератори в схемите за хоризоиталната и вертикалната развивка
на някои от телевизионните приемници.
Транзисторът в блокинг-генератора е нормално запушен и се
отпушва само за краткото време, през което се формира импул-
сът. Благодарение на това, че импулсите са много по-къси в
сравнение с паузата между тях, в еблокинг-генератора може да се
получи голяма мощност по врем на импулса при малка средна
консумирана мощност. Наличието на трансформатор позволява
товарът да се включи към отделна вторична намотка. Броят на
Навивките в тази намотка се подбира в зависимост от желания
размах на изходните импулси, като изходният импулс може да
Има размах, многократно по-голям от захранващото напрежение.
5 Импухсии схеми
65
Блокинг-генераторът също както и мултивибраторът може да
работи в автогенераторен режим, в чакащ режим или пък често-
тата му да се синхронизира от външен сигнал, т. е. да работи в
режим па синхронизация. Последното се и зползува например в
задаващите генератори за развивка в телевизионните приемници.
Фиг. 1.49. Блокинг-генератор
Схемата на блокинг-генератора (фиг. 1.49 о) е съставена от
транзистор и трансформатор Тр с три намотки. Първата намот-
ка Wc е включена в колекторната верига, втората wb в базо-
вата верига, а третата намотка захранва товара. Точката, по-
ставена в единия от краищата на всяка намотка, показва правил-
ното включване на трансформатора. Приема се, че тя означава
началото на намотката при условие, че всички намотки са навити
в една посока.
Работата на блокинг-генератора се раздели на два етапа.
В първия етап, който заема по-голямата част от времето, тран-
зисторът е запушен и това съответствува на интервала между
импулсите, а във втория етап транзисторът е отпущен и се фор-
мира импулс. В запушено състояние транзисторът се полдържа
от напрежението на кондензатора С, който се е заредил по вре-
мето на формирането на предходния импулс. В този стадий кон-
дензаторът С бавно се разрежда през голямото по стойност
съпротивление на резистора Rb. Напрежението на кондензатора,
което се подава и на базата на транзистора, е отрицателно, на-
раства по експоненциален закон и поддържа транзистора запушен.
Когато напрежението на базата стане равно на напрежението на
отпушване (на фиг. 1.49 6 това става в момента /Д транзисторът
66
се отпушва. Появява се колекторен ток, който протича през пър-
вичната намотка wc на трансформатора. Едновременно се индук-
тира напрежение и във вторнчната намотка wg. Намотката ъув
е включена така, че при повишаване на колекторния ток на
базата на транзистора се подава положително напрежение, което
от своя страна довежда до още по-голямо увеличаване на колек-
торния ток и по този начин се получава още по-положително на-
лрежение на базата и т. н., т. е. благодарение на съществуващата
положителна обратна връзка колекторния ток и напрежението в
базата на транзистора нарастват много бързо. Колекторното на-
прежение съответно се намалява и транзисторът се насища.
Процесът на отпушване на транзистора съответствува на
формирането на предния фронт на импулса. За това кратко вре-
ме практически напрежението на коидензатора С и енергията на
магнитното поле в сърцевината на трансформатора не се изменят.
Формирането на предния фронт на импулса завършва с преминава-
не на транзистора в режим на насищане. В наситено състояние
транзисторът губи своите усилващи свойства, вследствие на
което се прекъсва действието на положителната обратна
връзка. Напрежението на колектора става почти равно на нула.
Напрежението на базата в момента на превключване на транзис-
WB
тора е Ub^-пвЕсс, където «д = — е коефициентът на транс-
формация на импулсния трансформатор, a wb и Wc са броят на
навивките в съответните намотки. С това започва формирането
на платото на импулса, през време на което се разсейват неос-
новните токоносители, натрупани в базата на транзистора, и от
базовия ток се зарежда кондензаторът С. Зарядната верига е
следната: земя—прехода емитер-база на наситения транзистор —
коидензатора С — намотката Wb—общия проводник. Зарежда-
нето се осъществява с времеконстанта т = ГвеС, където гве е
съпротивлението на прехода база-емитер на транзистора в наси-
тено състояние. Обикновено съпротивлениего гВЕ е около 10Q.
Кондензаторът С се зарежда до напрежение Uemz* = пвЕсс, като
едновременно със зареждането се намалява и напрежението в
базата на транзистора. След като се разсеят неосновните токо-
носители в базата, транзисторът излиза от режим па насищане.
С това започва да намалява колекторният ток и във вторичната
намотка на трансформатора се индуктира отрицателно напреже-
ние. Благодарение на съществуващата положителна обратна връз-
ка транзисторът бързо се запушва и се завършва формирането
на импулса (на фиг. 1.496—в момента/2). Продължителността на
импулса приблизително е
/и = <2гвеС.
67
Енергията на магнитного поле, натрупана в сърцевнната на
трансформатора обаче не може да се измени за краткого време на
задния фронт на импулса. Ето защо след запушване на транзи-
стора положителното напрежение на колектора продължава да
расте и се образува характерният за блокинг-генераторите отскок
на напрежението на задняя фронт на импулса, след което може да
възникнат и паразитни трептения — на фиг. 1.496 паразитните треп-
тения са показани с прекъсната линия. Отскоците от паразитните
трептения значително увеличават напрежението на колектора на за-
пущения транзистор и се създава опасност от пробив. Отрицател-
ните полупериоди на паразитните трептения пак се подавят през
трансформатора във веригата на базата и могат да предизвикат
нежелателно отпушване на транзистора. За да се ограничи обрат-
ният отскок, паралелно на първичната или на товарната намотка
се включва диод (вж. фиг. 1.49 а). През времето на формиране
на импулса диодът е запушен и не влияе на работата на бло-
кинг-генератора, но той се отпушва от първата положителна
полувълна на паразитните трептения и шунтира с малкото си
съпротивление намотката Wc, благодарение на което трептенията
бързо затихват.
След запушването на транзистора от момента t.2 започва бав-
но разреждане на кондензатора С през съпротивлението Rb и
напрежението на базата се изменя по експоненциален закон. Ко-
гато базового напрежение стане равно на напрежението на от-
пушване (в момента /3), транзисторът отново се отпушва и се
повтаря описаният вече процес на формиране на импулса.
Индуктивността на намотките на трансформатора практически
не влияе върху процеса на разреждането на кондензатора, тъй
като скоростта на изменението на тока през този етап е малка.
Влияние оказва съпротивлението на прехода база-емитер на за-
пушения транзистор, което шунтира резиттора /?я,и това обус-
лавя температурната нестабилност на блокинг-генератора. Затова
разрядният резистор също както и при мултивибратора, не тряб-
ва да е с голямо съпротивление. При германиеви транзистори то
не трябва да надвишава 30 kQ, а при силициевите — 200 kQ. Доб-
ра температурка стабилност на схемата се получава, когато съ-
противлението Rb е няколко килоома.
Продължителността на интервала между импулсите, форми-
рани от блокинг-генератора, е
Ти ™2,3/?sClg(1 +пв).
68
Продължителността на фронтовете на импулса се определи преди
всичко от честотнитесвойства на транзистора и малко зависи от
параметрите на схемата. За формиране на къси импулси със
стръмни фронтове трябва да се използуват импулсни транзисто-
ри с малко време на включване. Граничната честота на транзи-
стора се избира от условието
Трансформаторите за блокинг-генераторите обикновено се
навиват на тороидни феритни сърцевини с големи размери. Те
позволяват с малък брой навивки, (не повече от 20) да се получи
достатъчна индуктивност и малко разсейване на магнитния поток.
Коефициентът на трансформация пв =
w в
wc
във веригата на об-
ратната връзка се избира обикновено в границите от 0,2 до 0,5.
Коефициентът на трансформация на намотката на товара
WT
Пт =
wc
пуле U,
се определи от необходимия размах на изходния им-
и се изчислява по формулата
ит =1,15₽т •
Есс
За да се синхронизира честотатч на блокинг-генератора, на
базата на транзистора трябва да се подават къси положителни
импулси. При това е необходимо собствената честота на генера-
тора да е малко по-ниска от честотата на входните импулси, т. е.
периодът на собствените трептения трябва да е по-голям от
периода на входните синхронизиращи импулси.
1.8.2. ПРЕОБРАЗУВАТЕЛИ НА НАПРЕЖЕНИЕ
За да се получи високо напрежение, е необходимо ниското
напрежение да се преобразува в променливо, което да се транс-
формира до необходимата стойност, и след това да се изправи и
филтрира. За преобразуване на постоянного напрежение в про-
менливо се използуват импулсни генератори (трансвертори), най-
често блокинг-генератори, конто се захранват от токоизточника,
чието напрежение трябва да се повиши.
На фиг. 1.50 е показана схемата иа преобразувател, представ-
ляващ блокинг-генератор без времезадаващ кондензатор. Схемата
Ь9
работи също така, както и описаният по-горе блокинг-генератор,
с тази разлика, че продължителността на импулсите и периодът
на повторението им се определят от параметрите на трансформа-
и включения в изхода товар. Дедителят, образуван от
тора
~£сс~
сз
Фиг. 1.50. Еднотактов преобраэувател на напрежение
резисторите /?, и /?2,
определи работната
точка на транзистора.
Съпротивленията на
резисторите /?! и /?2
са така подбрани, че
при включване на схе-
мата към токоизточ-
ника транзисторът да
е отпущен и в ко-
лекторната му вери-
га да протече ток.
Благодарение на по-
ложителната обратна
връзка транзисторът
бързо преминава в наситено състояние. След като колекторният ток
спре да нараства в намотката на трансформатора, магнитният
поток в сърцевината му също приема постоянна стойност. При
неизменен магнитен поток не се индуктира напрежение във вто-
ричната намотка Wb- Напрежението на базата на транзистора ста-
ва почти нула и транзисторът излиза от режим на насищане.
Колекторният ток и съответно магнитният поток започват да
намаляват. Положителната обратна връзка осигурява бързото
запушване на транзистора. Схемата ще остане в състоянието,
при което транзисторът е запушен, докато магнитният поток не
се намали до някаква остатъчна стойност и напрежението на на-
мотката Wb отново стане нула. При това транзисторът се отпуш-
ва от отрицателното преднапрежение, което се подава на баэа-
та от делителя Кондензаторът Сэ, включен паралелно на
резистора /?,, е с достатъчно голям капацитет (десетки микрофа-
ради) и неговата задача е да осигури започването на генерации
при първоначалното включване на схемата. Действнето му се
състои в това, че в момента на включването началният заряден
ток с голяма сигурност отпушва и насища транзистора и се
осигурява необходимого първоначално изменение на тока в ко-
лекторната намотка ©с.
В намотката zvj се получава импулсно напрежение с пови-
шена амплитуда, което се изправя с диод и се филтрира от кон-
дензатор. Тъй като импулсите не са симетрични, двупътно из-
70
лравяне в тази схема не се използува. Изправителният диод може
да се включи по два начина — право и обратно. При право включ-
ване на диода ток във вторичната намотка протича по времето,
когато транзисторът е наситен, т. е. през краткото време на
формирането на импулса. При обратно включване ток през това-
вара протича по времето, когато транзисторът е запушен, т. е.
по времето на интервала между импулсите. На схемата на
фиг. 1.50 диодът в правото включване е означен сДи а в обратно-
го вкючване — с Д2.
При правото включване на диода след отпушването на тран-
зистора във вторичната верига на трансформатора се появява
ток и енергията на токоизточника се предава към товара. На-
прежението на изхода се определя от коефициента на трансфор-
мация
wr
Пт = и е UT = пт Есс.
wc
Изходното напрежение £7Т сравнително малко се измени с
увеличаване на товарния ток. Продължителността на нмпулса,
формиран от блокинг-генератора, се определя не само от пара-
метрите на първичната намотка, но зависи и от индуктивността
на намотката wT, от капацитета на филтриращия кондензатор
С, и от големината на товарного съпротивление. Когато транэи-
сторът е запушен, диодът също е запушен и съответно вто-
ричната намотка е изключена от товара. Его зато продължител-
ността на интервала между импулсите се определя само от па-
раметрите на първичната намотка на трансформатора и от капа-
цитета на кондензаторите, включени към нея. Обикновено кое-
фициентът на запълване на импулсите е от 0,15 до 0,1 и това
поэволява да се получи добър коефициент на полезно дей-
ствие.
Когато диодът е включен обратно, по времето на формиране
на импулса намотката е изключена и енергията, конто се кон-
сумира от токоизточника, се преобразува в енергия на магнитния
поток в сърцевината на трансформатора. След запушването на
транзистора, по времето на интервала между импулсите, тази
Зчпасена енергия се предава в товара. Затова изходното напреже-
ние зависи от товарния ток и се намалява при увеличаването му.
Следователно обратного свързване на диода се характеризира с
изменение на изходното напрежение при колебания на товарния
ток. При малки товарни токове от преобразувателя може да се
получат напрежения, неколкократно по-големи, отколкото при
правото включване на изправителния диод.
71
При обратного включване на диода продължителността на
импулса, формиран от блокинг-генератора, не зависи от товар-
ного съпротивление и се определи от захранващото напрежение
и от индуктивността на първичната намотка. Интервалът между
импулсите зависи от
капацитета на фил-
триращия конденэа-
тор С2 и от товарно-
го съпротивление.
Преобразовагели-
те на напрежение с
обратно включване на
изправителния диод
се използуват най-
вече за получаване
на сравнително висо-
ки напрежения при
малки и постоянни
включване на диода се
Фиг. 1.51. Двутактов преобразувател на напре-
жение
товарни токове. Преобразувателите с право
използуват, когато товарният ток е по-голям и е необходимо из-
ходното напрежение слабо да зависи от товара. Правого включ-
ване позволява да се получи двойно по-голяма мощност на из-
хода в сравнение със схемите с обратно включване.
Преобразувателите с един транзистор (наричат се еднотакто-
ви) се използузат обикновено при малки мощности — до около
1 W, и за захранващи напрежения до около 10 V. Те са особе-
но подходящи при ниски напрежения до 2 V. При по-големи
мощности се използуват схеми с два транзистора (фиг. 1.51).
Първичната намотка wc и намотката на обратната връзка wB в
тези схеми са образувани от две симетрични половинки, свърза-
ни съответно към първия и втория транзистор. Също както и
при мултивибраторите и в тази схема един от транзисторите
винаги е отпушен и наситен, а другият — запушен. В процеса на
работа на схемата транзисторите последователно сменят състоя-
ыията си.
Честотата на повторение на импулсите в маломощпите прео-
бразователи се избира по-висока — например от 3 до 30 kHz.
Трансформаторът обикновено се навива върху ферптна сърцеви-
на с Ш-образна или с тороидна форма. Използуват се също и
тороидни сърцевини, навити с ленти от пермалон. При мощните
преобразуватели честотата на генерациите се избнра около 1 kHz
или по-ниска и трансформаторът се навива върху сърцевина от
обикновена силициева ламарина. Сечението на сърцевината се
72
избира в зависимост от мощността Рт на преобразувателя по фор-
мулата
5=(104-20) [5' — в ст2, Рт — във W, f—в Hz],
където f е честотата на повторение на импулсите.
Първичната намотка на трансформатора обикновено има 15-т-
20 навивки. Намотката на обратната връзка се избира така, че в
нея да се получава сигнал от 2 до 3 V, а броят на навивките
в намотката wT на товара се оразмерява така, че да се по-
лучи необходимого напрежение.
1.8.3. Препоръки по настройката на блокинг-генераторите
При включването на блокинг-генератора са възможни следни-
те случаи.
1. Блокинг-генераторът не работи. Тук, както и във всички
останали случаи, се предполага, че транзисторът е изправен.
Най-вероятната и най-често срещаната причина е неправилното
включване на намотките на трансформатора. Обикновено след
размяна на краищата на първичната намотка или на намотката
на обратната връзка се появяват генерации.
Друга причина за липса на генерации може да бъде слабата
обратна връзка. В този случай генерациите, конто се появяват
след включване на схемата, бързо затихват. Необходимо е да се
увеличат навивките в намотката на обратната връзка Wb .
2. Продължителността на импулса е по-Дълга от изчислената.
Това обикновено се отнася за къси импулси. Възможната причи-
на е много силната обратна връзка, вследствие на което тран-
зисторът силно се насища и времето, необходимо за разсейване
на неосновните токоносители в базата, се увеличава. Друга при-
чина може да е недостатъчното бързодействие на транзистора.
1.9. ТРИГЕРИ. ТРИГЕРНИ БРОЯЧИ
1.9.1. Тригер с две устойчиви състояния
Тригери се наричат схеми, конто имат две устойчиви състоя-
ния. От едното състояние в другого тригерът може да се пре-
включи само под действието на външен сигнал. Поставен обаче
в определено състояние, той остава в него неограничено дълго
време (разбира се, ако не се изключи захранващото напрежение),
73
т. е. тригерът запомни състоянието, в което го е поставило
външното въздействие.
Тригерите са основните градивни елеменги на съвременните
електронни изчислителни машини. Тяхното главно предназначение
Фиг. 1.52. Тригер
а — с автоматично преднапрежение; 6 — модел на трнгер
е да запомнят една двоична единица. Може даже да се каже, че
способността на тригера да запомни две състояния е предопре-
делило използуването на двоичната бройна система за начисле-
ния и обработка на информация в съвременните изчислителни
машини.
Тригерът има симетрична схема (фиг. 1.52а). Той е обра-
зусан от две транзисторни стъпала, конто работят в ключов ре-
жим и са обхванати от силна положителна обратна връзка: ко-
лекторът на първия транзистор е свързан с базата на втория и
съответно — колекторът на втория транзистор е свързан с база-
та на първия. Връзката се осъществява чрез резисторите Rx и
R2, паралелно на който са свързани ускоряващи конденэатори
С\ и С2. Тъй като схемата е симетрична, винаги Rt = R2, Rci = Rc2,
Rbi—Rb2 и С1 = С2.
В статичен режим един от транзисторите на тригера винаги е
отпушен, а другият — запушен. Най-често отпушеният транзистор
е наситен. Ето защо тригерът може да се представи с модела,
показан на фиг. 1.526. Транзисторите 7\ и Т2 в този модел са
заменени със сдвоен превключвател Пь П2. Двете състояния на
тригера съответствуват на двете положения на ключа. При по-
ложение / на превключвателя напрежението на изхода 1 е равно
74
на захранващото напрежение Есс> а на изхода 2—нула. При по*
ложение 11 на превключвателя е обратною: на изхода 1 напре-
жението е нула, а на изхода 2—Есс. Следователно в двете ра-
мена на тригера винаги и.ма различии по стойност изходни на-
прежения. Прието е единият от изходите да се означава с Q, а
др\ гият — с Q.
Превключването на тригерите от едно стабилно състояние в
друго става под действието на Пускащи импулси, конто се по-
Дават в базите или в колекторите на транзисторите. Самите пус-
кови импулси постъпват чрез входната верига (не е показана на
фиг. 1.52а), чиято цел е да се формира островърх импулс,
който да въздействува върху тригера и след това повече вход-
пият сигнал да не влияе на процеса на превключване и на ста-
тичного състояние на тригера. В същност в пусковата верига се
сумира (осъществява се операцията ИЛИ) входният сигнал,
щ скащ тригера, със сигнала на обратната връзка, който поддър-
жа тригера в статично състояние.
От казаното може да се направи изводът, че тригерът от
фиг, 1.51а може да се представи като два инвертора, свързани
един с друг последователно, така Гче да образуват затворен
кръг, при което сигналите на изходите на двата инвертора ви-
наги ще са противоположни. За да може обаче тригерът да се
управлява от външни импулси, инверторите трябва да се заме-
нят с двувходови логически елементи ИЛИ-HE (фиг. 1.53). Едни
от входовете се иэползуват за по-
следователно свързване на логически-
те елементи, т. е. за създаване на
обратните връзки. Вторите входове
са използуват за подаване на сигна-
ли на обратната връзка. Така обра-
зуваната схема е с два отделки вхо-
да, конто е прието да се означават
с буквите S (от английского set —
установяване) и R — от reset — нули-
ране. Затова самият тригер от фиг.
1.53 се нарича R-S-... тригер. Ясно
е, че за да се поддържа статичного
Фиг. 1.53. Тригер с логически
елементи ИЛИ-НЕ (R-S-три-
гер)
състояние на тригера, т. е. да не се
прекъсва действието на обратните връзки, е необходимо сигналите
на двата входа винаги да се поддържат на ниво логическа 0. За да
се превключи тригерът, трябва на съответния вход да се подаде
сигнал логическа 1. Например, ако тригерът се намира в съетоя-
75
ние, при което на изхода Q нивото е логическа 0, а на изхода
Q — логическа 1, превключването в противоположною състояние
става чрез подаването на сигнал логическа 1 във входа S, при
югическа 0, а благода-
рение на връзката меж-
ду логическите елемен-
ти ЛЕ2 и — изхо-
дът на тригера Q се
установява в състояние
логическа 1, т. е. триге-
рът се превключва. В
това състояние триге-
рът остава и след като
нивото на входа S пак
стане 0. Ново превключ-
ване на тригера ще на-
стъпи, когато на входа
R се подаде сигнал ло-
гическа 1, в резултат на
което тригерът се ну-
лира, т. е. устано.
често входът R се на-
рича нулиращ, а входът S — установяващ в състояние 1. В
R-S-тригерите не се допуска подаването едновремено и на
двата входа ниво логическа 1, тъй като в този случай и в двата
изхода нивото става едновременно 0, т. е. нарушава се условието
на двата изхода на тригера сигналите винаги да бъдат противо-
положии.
При използуването на ТТЛ интегрални схеми обикновено
тригерите се изпълняват с логически елементи от типа И-НЕ
(фиг. 1.54 а). Този тригер се нарича R-S-тригер, тъй като се
превключва от импулси, чиято полярност е противоположна на
разгледания по-горе тригер — в статично състояние на входовете
R и S нивото трябва да е логическа 1. За да се превключи три-
герът в състояние Q = l, на входа S нивото трябва да стане
логическа 0, а в състояние Q=0—на входа R нивото трябва да
стане логическа 0 (фиг. 1.546). При R-S-тригерите не се допус-
ка едновременно на двата входа нивото да е логическа 0.
Показаните на фиг. 1.53 и 1.54 тригери са асинхронни, тъй
като превключването им става в момента на постъпване на вход-
ните сигнали R и S. За разлика от тях при синхронните тригери
76
моментът на превключването се определи от специални импулси,
наричани син^ронизиращи или тактови импулси. Тактовият сиг-
нал и съответно тактовият вход се означават с С.
Схемата на синхронен R-S-тригер е дадена на фиг. 1.55.
Този тригер е образуван от асинхронен R-S-тригер (логически*
а
Фиг. 1.55. Синхронен R-S-тригер
те елементи ЛЕ3 и ЛЕ^ и от входни логически елементи ЛЕХ
и ЛЕг, чиято задача е да подадат входните сигнали R и S към
асинхронния тригер само през времетраенето на тактовия сигнал
С. В стационарно състояние сигналът на входа С е логическа О
и съответно в изхода на логическите елементи ЛЕХ и ЛЕ3 — ло-
гическа 1 (фиг. 1. 55(5). За да се превключи тригерът, трябва
на входа С нивото да стане логическа 1. По този начин нивото
на изхода на логическите елементи ЛЕг и ЛЕ3 се определи от
нивото на сигналите R и S. Например, ако тригерът е в състоя-
ние Q = 0, превключването във второто стабилно състояние Q=1
гце стане, ако сигналът на входа S е логическа 1, и съответно
на входа R — логическа 0. Самото превключване на тригера про-
тича в момента на постъпване на тактовия импулс — този момент
на фиг. lt55 б е означен с Следващо превключване на тригера
може да настъпи едва при следващия тактов импулс в момента
t3, като за случая е необходимо нивото на входа S да е логи-
77
ческа 0, а на входа R— логическа 1. Ясно е, че за нормална ]
работа на синхронните тригери е необходимо управляващите
сигнали R и S да постъпят най-малко преди началото на такто-
вия импулс на входа С. Условието двата сигнала на входовете
R и S да не бъдат едновременно 1 трябва да се спаэва само за
времетраенето на тактовия импулс.
Синхронният тригер от фиг. 1.55а има един съществен не-
достатък — управляващите сигнали R и S се предават на входо-
вете R и S на тригера през цялото време, през което на входа
С нивото е логическа 1. Това не позволява подобии тригери да
се свързват последователно и да се реализират регистри или
броячи, тъй като при постъпванена общпя за всички тригери
тактов импулс сигналът от входа на първия тригер за кратко
време последователно се предава през всички тригери и остава
на изхода на последния тригер. Този недостатък се отстранява
в тригерите, изградени на принципи „управляващ — управляван" и
в тригерите, управлявани от фронта на тактовите импулси.
Тригерите от типа управляващ — управляван са образувани от
два последователно свързани синхронии R-S-тригера Трг и Tpt
(фиг. 1.56а). Тактовите импулси С cej подават непосредствено
Фиг. 1.56. Тригер от типа управляващ — управляван
на входа на първия тригер Тр1 (управляващия), а на входа на
втория тригер Тр2 (управлявания) — след инвертирането им от
логическия елемент JlEb. По този начин, когато тактовият сиг-
нал на входа С е на ниво логическа 1, се превключва тригер ьт
Тр^ в зависимост от състоянието на вход ните сигнали R и S
(фиг. 1.56 б). Кокато тактовият сигнал С е логическа 0, входовете
на тригера TpY чрез логическите елементи ЛЕ1 и ЛЕ2 се забра-
78
няват, но същевременно ниво логическа 1 се подава на тактовия
вход на тригера Тр2 и съответно той се установява в зависи-
мост от състоянието на тригера Тру. Следовзтелно, когато сиг-
налът на входа Cel, входната информация (т. е. сигналите R
и S) се записва в тригера TpY, а когато сигналът С стане О,
състоянието на тригера Тря се предава на тригера Тр2. По този
начин винаги са забранени входовете на един от двата състав-
ни тригера, което не позволява самопроизволно прехвърляне на
информацията от входа към изхода на тригера.
При тригерите, управлявани от фронта на тактовите импулси,
превключването от едно състояние към друго настъпва само
тогава, когато сигналът, подаден на тактовия вход С се измени
в определена посока — най-често от ниво логическа 0 към ниво
логическа 1. По подобен начин функционират тригерите с ди-
скретни транзистори, при конто това се постига с включването на
диференцираща верига и разделящ диод. В схемите с логически
елементи подобен ефект се постига с помощта на съответни об-
ратни връзки между логическите елементи (фиг. 1.57). В изход-
ното състояние на тази схема сигналът С е логическа 0 и съот-
ветно изходното ниво на логическите елементи ЛЕЯ и ЛЕЯ е ло-
гическа 1. На входа ег на логическия елемент ЛЕГ и на входа
С} на елемента ЛЕ.г се подава ниво логическа 1 и входните сиг-
нали R и S след инвертиране се подават на логическите елемен-
ти ЛЕЯ и ЛЕЯ. При постъпване
на ниво логическа 1 на входа С
находите на логическите елемен-
ти ЛЕЯ и ЛЕ± се установяват в
същото състояние, в което се
намират входовете R и Б.след
което се превключва изходният
тригер, образуван от логически-
те елементи ЛЕЪ и ЛЕ6. Благо-
дарение на съществуването на
обратни връзки в схемата за
кратко време след постъпване
на тактовия импулс се пре-
късва действито на входните
Ад*
Фиг. 1.57. R - S-тригер, управляван
от фронта на тактовите импулси
импулси R и S, тъй като се за-
бранява този от логическите еле-
менти ЛЕУ или ЛЕ2, на конто входният сигнал (т. е. сигналите S
и R) са на ниво логическа 0. По този начин измененията на вход-
ните сигнали, конто биха настъпили след подаване на тактовия им-
79
пуле, не могат да предизвикат ново превключване на тригера.
Тригерът ще се превключи пак при следващото изменение на сиг-
нала на тактовия вход С от ниво логическа 0 на ниво логическа 1.
Фиг. 1.58. Озиачаване на тригерите
а асинхронен R-S-тригер; б — D-трнгер — синхронен, с асинхронни
видове R и S; в—J-K-тригер
Синхронните тригери могат да имат и асинхронни входове
(вж. фиг. 1.57). Тези входове се използуват за установяване на
тригера в едно от двете му състояния независимо от сигналите
на синхронните входове. За да функционира тригерът, трябва на
асинхронните входове R и S Да се подаде ниво логическа 1.
Обикновено в принципните схеми не се изчертава изцяло три-
герът, а се дава символичното му означение. На фиг. 1.58 а е по-
сочено означението на асинхронен R-S-тригер. При синхронни-
те тригери се означва и синхронният вход С.
Освен R-S-тригери съще-
а 5
Фиг. 1.59. Образуване на Т-тригер
в — от D-трнгер; 6 — от J-K-тригер
ствуват още твърде много дру-
ги видове тригери. От тях най-
разпространени са D, J-K и Т-
тригерите. D-тригерите имат
само един информационен
вход — входът D. (фиг. 1.58 б).
При постъпване на тактов им-
пулс изходният импулс повтаря
входния. D-тригерите се из-
ползуват преди всичко за осъ-
ществяването на преместващи регнетри или памети.
J-K-тригерите (фиг. 1.58 в) по своето действие са аналогич-
ни на R-S-тригерите с тази разлика, че при тях подаването
едновременно и на двата входа на ниво 1 е допустимо — в този
случай тригерът се превключва в противоположното си състоя-
80
ние. J-K-тригерите се използуват преди всичко за изграждане на
броячи, но те могат да се използуват и за осъществяване на
преместващи регистри.
Т-тригерите се превключват в противоположного състояние
при постъпването на всеки тактов импулс. Това в същност е три-
гер, работещ в броячен режим. В ТТЛ интегрално изпълнение
не се произвеждат Т-тригери. Те се образуват от D-тригери
или от J-K-тригери. В първия случай трябва входът D да се
свърже с изхода Q (фиг. 1.59 а). Във втория случай на входо-
вете J и К се подава ниво 1 (фиг. 1.59 б).
Т-тригерите се използуват само за осъществяване на броячи.
1.9.2. Приложение на тригерите. Тригерни броячи
Нека на входа на един Т-тригер се подадат импулси авх с
период Тт (фиг. 1.60а). Положителният фронт на тези импулси
превключва тригера в другого му устойчиво състояние. В ново-
го състояние тригерът ще остане и след свършването на импул-
са. Ново превключване ще настъпи при постъпване на следващия
входен импулс. От времедиаграмата на фиг. 1.60а се вижда, че
един пълен цикъл на изходните импулси съответствува на два
цикъла на входните, т. е. периодът на изходните импулси е ра-
вен на двойния период на входните. От това следва, че триге-
рът дели на две честотата на входните импулси и затова него-
вото най-често приложение в практиката е като делител на че-
Фиг. 1.60. Действие на тригера
а — времеднаграма на входните и изходните импулси; б—получаване на
Т-тригер от ннтегралната схема 7474
стота. При свързваие последователно на п тригера коефициен-
тът на броене (на деление) е /С=2Л. Последователно свързаните
тригери образуват броячи (делители на честота).
6 Импулсни схеми
81
На фиг. 1.60 е показано получаването на Т-тригер от ин-
тегралната схема 7474 (D-тригер). Освен броячен вход трше-
рът има и нулиращ вход R и вход S за установление на триге-
ра в състояние логическа 1. На двата изхода на тригера се по-
фиг. 1.61. Тригерии броячи с интегралната схема 7474
а—работещи в режим на изваждане; б — в режим на събиране
лучават симетрични импулси, но с противоположна полярност.
Първият изход Q се приема за основен, а изходът Q, означен с
малко кръгче — за допълнителен (инверсен). От него се получава
обратен по полярност (инверсен) изходен сигнал.
При последователно свързване на тригерите пускането на
следващ тригер може да стане от основния изход Q (фиг. 1.61 а),
така и от инверсния (фиг. 1.616). Прието е да се казна, че пър-
вите броячи работят в режим на изваждане, а вторите — в
режим на събиране. Видът на свързване на тригерите има зна-
чение при използуването на схемата като брояч на импулси и е
без значение, когато на изхода на брояча е необходимо само да
се получи по-ниска честота на повторение на импулсите, т. е.
когато схемата се използува като делител на честота.
Броячите, конто могат да работят и в двата режима на брое-
не, се наричат реверсивни. При тях (фиг. 1.62) пускащите сигиа-
ли се подават към следващите тригери посредством схеми И и
ИЛИ. При подаване на ниво логическа 1 по шината А пускащ
сигнал към следващите тригери може да премине само през
схемите И; и И3 и броячът работи в режим на изваждане. При
82
подаване на ниво логическа 1 по шина Б броячът работи в ре-
жим на събиране, тъй като връзката между тригерите се осъще-
ствява през схемите за съвпадение И2 и И4 и пускащ сигнал се
получава от лнверсния изход на тригерите.
Фиг. 1.62. Реверсивен брояч
При превключване на тригерите установяващите им входове
R и S трябва да са свързани към ниво логическа 1. При необхо-
димост да се нулират тригерите или да се \ становят в състоя-
ние 1, на входовете R или съответно на входовете S за кратко
време се подава ниво логическа 0.
Разгледаните тригерни броячи на фиг. 1.61 са изпълнени с D-
тригери, конто се превключват от положителния фронт на такто-
вите импулси. Повечето от J-K-тригерите се превключват от от-
рпцателния фронт на тактовите импулси. Броячите, изпълнени с
такива тригери, работят в режим на събиране, ако тактовите
входове се включат към изходите Q на предходните тригери
(фиг. 1.63 а). Ако тактовите входове на тригерите се свържат
към изходите Q на предходните тригери броячът работи в режим
на изваждане (фиг. 1.63 б).
При непосредственото свързване на тригерите коефициентът
на броене на брояча е постоянен и е равен на 2". За да се из-
мени той и да се получи брояч с коефициент на деление К, по-
малък от 2", е необходимо към входовете на тригерите да се
подават допълнителни импулси. Тези импулси се формират от
верига за обратна връзка и обикновено се подават на нулиращи-
те входове на тригерите. Принципът на изграждане на обратните
връзки е следният — тригерният брояч се съставя от п тригера,
като се изпълнява условието Л'<2'’, където К е необходимият
коефициент на броене на тригерния брояч. Процесът на превключ-
ване на брояча, т. е. на изменение на състоянията на тригера до
/С-1-вия входен импулс, не се различава от процеса на превключва-
не иа брояча без обратни връзки. Сигналът на обратната връзка
се формира след момента на постъпване на ЛГ-тия входен импулс
83
и за кратко време нулира всички тригери на брояча (т. е. връща
брояча в изходно състояние) и започва нов цикъл на броене.
Сигналы на обратната врьзка се изработва от логически елемент
И-НЕ, на входовете на конто по съответен начин се подават сиг-
Фиг. 1.63. Тригерни броячи с J-K-тригери
а в режим на събиране; б — в режим на иэваждане
гЛЛЛЛЛЛЛ.
нали от изходите на тригерите. Например (фиг. 1.64), за да се
осъществи брояч с коефициент на броене 10, последователно
трябва да се включат четири тригера, тъй като 10<24. Сигналът
на обратната връзка трябва да се формира в момента на постъп-
ването на десетия входен импулс и да нулира и четирите триге-
ра. Затова на входовете на логический елемент ЛЕУ се подават
сигналите Q2 и Q4 от изходите на втория и четвъртия тригер,
конто едновременно са в състояние логическа 1 само след 10-ия
входен импулс. Изходният сигнал Q0B от логический елемент се
подава на нулиращите входове R на втория, третия и на четвър-
тия тригер. На първия тригер не се подава нулиращ сигнал, за-
щото след десетия входен импулс той е в състояние 0.
В разгледаните дотук броячи пускането на тригерите става
последователно {асинхронно) — най-напред се превключва пър-
вият тригер, неговите импулси превключват втория и т. н. При
броячи с много тригери времето, необходимо за превключването
им при високи честоти, става съизмеримо с периода на входните
импулси. В някои случаи е необходимо броячът бързо да се
84
установи след постъпването на входния импулс и тогава се из-
ползува паралелно пускане на тригерите — тези броячи се нари-
чат синхронна. Тактовите входни импулси при синхронните броя-
чи се подават едновременно на всичките тригери, като за целта
Фиг. 1.64. Асинхронен брояч на десет, работещ в режим на събиране
трябва да се използуват схеми на съвпадение (фиг. 1.65) и пре-
включването им да става едновременно. Първият тригер се пре-
включва от всеки входен импулс. Вторият тригер благодарение
на логический елемент JIEi се превключва само когато има сиг-
нал на изхода Qt на първия тригер, т. е. той се превключва два
пъти по-рядко от първия тригер. По същия начин третият тригер
се превключва четири пъти по-рядко от първия и т. н. и импул-
сите на брояча напълно съответствуват на импулсите на брояч
с поеледователно превключване. Разликата е само в това, че
85
съответните тригери се превключват едновременно след постъп-
ване на сигнал на тактовия вход на брояча.
При използуването на ТТЛ интегрални схеми синхронните!
броячи се осъществяват с J-K-тригери. В тези броячи се изпол-
а
Фиг. 1.66. Синхронен брояч с J-K-тригери от типа 7472
а — работещ в режим не събиране; б — в режим на изваждане
зува свойството на J-K-тригерите да не изменят състоянието сч
под действието на тактовия импулс, когато нивото на входовете
J и К е логическа 0, и съответно да се превключват в противо*
положното състояние, когато нивото на сигнала на входовете .
и К е логическа 1. Затова, за да работи броячът в режим ня
събиране J- и К-входовете на тригерите се свързват към изходи-г
те Q на предходните тригери (фиг. 1.66 а), а входният сигнал с$
86
на сигнала във входовете J и К на вто-
тригерни броячи в инте-
Флг. 1.67. Асино одни
грално иэпълнение
а — брояч от типа 7493 с коефициент на броене 16; б —
брояч от типа 749J с коефициент на броене 40
потава одновременно на всички тактови входове на тригерите. По
този начин първият тригер ще се превключва от всеки входен
импулс. След първия тактов импулс сигналът Qj става логиче-
ска 1 и съответно нивото
рия тригер е логи-
ческа 1. Затова вто-
рият входен импулс
ще превключи както
първия, така и вто-
рия тригер. Сигналът
Qj отново става ло-
гическа 0 и третият
вхэден импулс ще
превключи само пър-
вия тригер. Вторият
тригер се превключва
отново от четвъртия
вхочен импулс и т. н.
Следователно и в та-
зи схема вторият три-
гер се превключва
два пъти по-рядко
от първия. Съответно
третият тригер се
превключва четири
пъти по-рядко от пър-
вия и т. н.
За да работи син-
хронният брояч в ре-
жим на изваждане,
трябва входовете J и
К на тригерите да се
включат към инверс-
ните изходи Q на
предходните тригери
(фиг. 1.66 б).
В ТТЛ интегрално изпълнение се произвеждат броячи в една
интегрална схема, образувани от повече тригери. Например в ин-
тегралната схема 7493 има четири тригера, конто образуват асин-
хронен брояч с коефициент на броене 16 (фиг. 1.67 а). Входът и
изходът на първия тригер са изведени отделно. Останалите три
тригера са свързани последователно, като е изведен входът на
87
втория тригер и изходите от всеки един от тригерите. Това поз»
волява интегралната схема 7493 да се използува като брояч с
коефициент 2 и с коефициент 8. За да се получи брояч с коефи-
циент на броене 16, трябва изходът на първия тригер (краче 72)
да се свърже с входа на втория (краче 7). Нулиращите входове
и на четирите тригера са свързани заедно, като иулиращият сиг-
нал се подава чрез двувходов логически елемент И-НЕ (крачета
2 и 3). За да работи броячът, трябва поне на един от нулиращи-
те входове нивото да е логическа 0. Тригерите на брояча се
установяват в нулево състояние при подаване на ниво логическа 1
и на двата нулиращи входа.
Интегралната схема 7490 е образувана също от четири три-
гера и представлява брояч с коефициент на броене 10 (фиг. 1.67 б).
И при нея входът и изходът на първия тригер са изведени от-
делно, а вторият, третият и четвъртият тригер са свързани по-
следователно, като са обхванати от обратив връзки, така че тех-
ният коефициент на броене да е пет. Тази интегрална схема мо-
же да се използува като брояч на 2 и брояч на 5. При свързва-
не на 7 с 72 краче се образува брояч на 10. Тригерите на броя-
ча имат два установяващи входа. Към всеки един от тях са вклю-
чени двувходови логически елемента И-НЕ. Първият от входове-
те (изводите 2 и 3)служи за установяване на всички тригери в
състояние 0, т. е. за нулиране на брояча. Вторият вход (изводи-
те б и 7) служи за установяване на брояча в състояние 9, при
което изходните сигнали на тригерите са Q1 = l, Q2 = 0, Qg = 0 и
Q4 = l. При работа на брояча сигналът поне на един от входове-
те на двата логически елемента И-НЕ трябва да е на ниво логи-
ческа 0. Броячът се нулира, ако на входовете 2 и 3 едновременно
се подаде ниво логическа 1,като поне на един от входовете 6 или
7 нивото е логическа 0. Съответно броячът се установява в съ-
стояние 9, ако и на двата входа 6 и 7 нивото е логическа 1, като
поне на един от входовете 2 или 3 нивото е логическа 0.
1.9.3. Тригер на Шмит
Тригерът на Шмит е устройство, което реагира на определе-
на амплитуда или ниво на входния сигнал (фиг. 1.68 а). Ако
амплитудата на входния сигнал е по-малка от нивото на задей-
ствуване UY на схемата, изходното напрежение е близко до ну-
ла (ниво логическа 0). Когато входното ниво надхвърли ниво-
то Uu напрежението на изхода на тригера със скок се повишава
на ииво логическа 1 (фиг. 1.68 б). Изходното напрежение пак се
връща до началната си стойност, когато входният сигнал стане по-
88
малък от нивото на изключване (прага на отпускане) U2. Осо-
беност на тригерите на Шмит е това, че нивото на задействува-
не и нивото на изключване обикновено имат еднаква полярност,
но не са равни. Разликата между двете нива се нарича хистерезис.
Фиг. 1.68. Тригер на Шмит
Тригерът на Шмит се използува като прагово устройство —
на изхода му няма напрежение, когато входният сигнал е по-ма-
лък от нивото на задействуване и съответно на изхода му има
напрежение, когато входният сигнал стане по-голям от нивото на
задействуване. Освен това тригерът на Шмит може да изпълнява
ролята на дискриминатор по амплитуда, т. е. да отделя сигнали,
чиято амплитуда надхвърля определено ниво. Също така той
често се използува за формиране на правоъгълни импулси от сиг-
нали със синусоидална или производна форма.
Схемата на тригер на Шмит с дискретни транзистори е даде-
на на фиг. 1.68 а. Тя за разлика от обикновените тригери и мул-
тивибратори е несиметрична. Нейна особеност е това, че колек-
торът на транзистора Г2, от който се получава изходният сигнал,
не е свързан с други елементи в схемата. Това позволява да се
получи малка эависимост на работата на схемата о г товара, а
така също се подобрява и стръмността на фронтовете на изход-
ните импулси, тъй като от колектора на транзистора Т2 няма
включен прехвърлящ кондензатор към базата на транзистора
Схемата на фиг. 1.68 а функционира по следния начин. Когато
сигналът на входа на тригера е нула, транзисторът 7\ е запушен,
а Га—отпущен и наситен. Транзисторът Т2 се поддържа в наси-
89
тено състояние от напрежението, подадено от делителя /?сь Ru.
R2. Колекторният ток на транзистора Г2 създава върху резист о
pa Re над на напрежение
Ue — R , о Есс,
^С2'^Е
което запушва транзистора 7\. Транзисторът 7\ ще остане запу-
шен, докато входното напрежение е по-ниско от напрежението
на емитера Ue, и ще се отпуши при изравняване на тези две на-
прежения. Благодарение на съществуващата положителна обрат-
на връзка след отпушването на транзистора 7\ транзисторът Т2
бързо се запушва и схемата остава в това състояние, докато
входното напрежение е по-високо от напрежението Ue, т. е. пра-
гът иа задействуване на тригера U} е равен по стойност на еми-
терното напрежение Ue, когато схемата е в изходно състояние.
В същност прагът на задействуване е равен на Ux = Ue +Uees.
където Ubes е напрежението на отпушване на транзистора 1\.
При намаляване на входния сигнал след изравняване на вход-
ното напрежение с прага на задействуване UY транзисторът Т1 е
все още наситен. Транзисторът Т2 също не може да се отпуши,
защото от делителя RXR2 на базата му е подадено напрежение,
представляващо част от емитерното му напрежение. Той се от-
пушва едва тогава, когато токът през транзистора 1\ се намали
достатъчно, а това става при входно напрежение, по-ниско от
прага на задействуване. Ето защо прагът на изключване U2 е по-
нисък от Прага на задействуване Ult като разликата между тях
представлява хистереэисът.
Нивата на задействуване и на изключване на тригера на Шмит,
построен с PNP транзистори, имат отрицателен поляритет, а с
NPN транзистори — положителен поляритет.
В ТТЛ интегрално изпълнение се произвежда тригер на Шмит
от типа 7413, като в един корпус са монтирани два тригера. Схе-
мата е дадена на фиг. 1.69 Самият тригер на Шмит в тази схе-
ма е образуван от тригерите Т2 и Т3 и по принцип е аналогичен
на схемата на тригер на Шмит с дискретни транзистори. Транзи-
сторът 7\ е многоемитерен и представлява типово входно стъпа-
ло за ТТЛ елеменг. Също транзисторите Тъ, Тс и Т2 образуват
изходно стъпало на ТТЛ елемент. Транзисторът Ti служи за съ-
гласуване между транзисторите Тъ и Т5.
Транзисторът 7\ има четири емитера. На един от тях се по-
дава входният изменят се сигнал. Останалите три входа могат
да се използуват зт управляваие на тригера на Шмит. Например,
ако на един от тези три входа се подаде ниво логическа 0, из
90
ходното ниво на тригера е логическа 1,ши не зависи от нивото на
останалите входни сигнали. За да се превключи тригера на Шмит от
аналоговия сигнал, подаден на един от входовете му, трябва на
останалите/гри входа нивото да е логическа 1.
Фиг 1.69. Тригер на Шмит в ТТЛ интегрално изпълнение
от типа 7413
Фиг. 1.70. Тригер на Шмит, осъществяваи едва ТТЛ
разширителя (интегралната схема 7460)
Тригерът на Шмит от типа 7413 има праг на задействуване
около 1,6 V и праг на отпускане — около 0,8 V. Праговете на за-
действуване и на отпускане могат да се изменят с включването
на резистор последователно на входа на тригера.
91
Хистерезисъ’ при тригера на Шмит 7413 е сравнително ши-
рок. Значително по-тесен хистерезис се получава при схема, обра-
зувана от два последователно свързани разширителя от типа 7460,
обхванати от положителна обратна връзка (фиг. 1.70). В същност
тази схема е аналогична на схемата
на тригер на Шмит, изграден с ди-
скретни компоненти, като двата тран-
зистора са замененн с разширители.
Прагът на задействуване и прагът на
отлускане са около 0,7 V, като хис-
терезисът е около 50 mV.
За да се получи тригер на Шмит
с операционен усилвател или от
компаратор, трябва да се включи по-
ложителна обратна връзка (фиг. 1.71).
Входният сигнал се подава на инвер-
тиращия вход, а неинвертиращият
вход се свързва към изхода чрез ве-
ригата на положителната обратна
връзка. Ясно е, че тази схема ще
Фиг. 1.71. Тригер на Шмит с
операционен усилвател
се превключва от едното състояние в другото, когато напреже-
нието между двата входа на операционния усилвател преминава
през нулева стойност. Следователно прагът на задействуване
на тригера е равен на напрежението на неинвертиращия вход, ко-
гато изходното напрежение е отрицателно и е £7 :
Тук Ut е напрежението, към което е свързан резисторът Rv
Често напрежението Ut се избира равно на нула, т. е. резисто-
рът 7?! се свързва към общия проводник на схемата и прагът
на задействуване става
U—__и~ R1
Ъ + Кг
Съответно за прага на отпускане се получава
и2 = ие + (^изх—^,) ’
или при 0
. R'
t/2 = Cr7?1+/?2 •
92
Хнстерезисът на един тригер на Шмит с операционен усилвател е
Съпротивлението /?3 се избира от условието
D ^1^2
Най-често съпротивлението се избира 100 kQ, а /?2— в грани-
ците от 1 до 10 kQ.
1.10. ГЕНЕРАТОРИ НА ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯШО СЕ НАПРЕЖЕНИЕ
Линейно изменящи се напрежения са такива, размахът на кон-
то нараства равномерно (т. е. линейно) с течение на времето. С
Други думи, размахът им носи информация за хода на времето.
Ето защо линейно изменящите се напрежения се използуват за
преместване на електропния лъч в осцилоскопите, в телевизион-
ните тръби и в други развиващи устройства. Освен това те се
използуват за преобразуване на импулсни сигнали в импулси със
съответна амплитуда, т. е. за преобразуване на период от време
в амплитуда. Лннейноизменящите се напрежения служат и за
обратни цели — за преобразуване на нивото на сигнала в инфор-
мация за време. Последното се използува например в цифровите
волтметри за измерване на постоянни напрежения. Това се пояс-
нява на фиг. 1.72. В цифровите волтметри се измерва времето от
началото на линейно изменящото се напрежение ил До момента
на съвпадането му с нивото на измервания сигнал «с . Като се
знае скоростта на нарастване на линейно изменящото се напре-
жение, се определи нивото на измервания сигнал.
Линейно изменящото се напрежение може да бъде линейно
нарастващо (фиг. 1.73а) или линейно спадащо (фиг. 1.736). Важ-
ни параметри на линейно изменящото се напрежение са: макси-
малният размах L7mlx, времето на правия ход Тлр и времето на
обратния ход 7’обр. През времето на правия ход напрежението на-
раства или намалява равномерно, а през времето на обратния ход
то бързо се връща в първоначалната си стойност. Обикновено
времето на правия ход е много по-продължително от времето на
обратния ход и такъв сигнал се нарича трионообразен. Ко1ато
времената 7'np и 7’обр са равни, напрежението се нарича триъгълно.
За да се получи трионообразно напрежение, е необходимо кон-
дензатор да се зарежда, или пък ако той е зареден, да се раз-
93
режда с постоянен ток — напрежението на кондензатора в този
случай ще се изменя линейно. На практика место се използува
зареждане на кондензатор през резистор с постоянно съпротив-
ление. При разглеждане на преходните процеси (вж. фиг. 1.5) бе
Фиг. 1.72. Иэползуване на
трионообразно напрежение
за иэмерване на нивото
на един сигнал
Фиг. 1.73. Трионообразно
напрежение
а — парастващо; б — спадащо
Фиг. 1.74. Проста схема за генериране на трионообразно напрежение
показано, че напрежението на кондензатора се изменя по експо-
ненциален закон. Началната част на експоненциалната крива с
известно приближение може да се приеме за линейна (права линия).
Схемата за формиране на линейно нарастващо напрежение се
състои от транзистор, заряден резистор Rc и кондензатор С
(фиг. 1.74а). На базата на транзистора се подава положителен им-
пулс, чиято продължителност определя дължината на обратния
ход. През времето на обратния ход транзисторът се отпушва и
94
се насища, така че кондензаторът се разрежда през него. Със
започването на правия ход транзисторът се запушва и кондензато-
рът С започва да се зарежда през резистора , стремейки се
към напрежението на токоизточника Есс- Отклонението на нарас-
тващото напрежение от линейния закон се определи с коефициен-
та на нелинейност
Максималният размах на трионообразното напрежение, който
може да се получи при зададен коефициент па нелинейност kK, е
т
U k =Е пр •
тах СС и СС RcC
От тази формула се вижда, че за да се постигне добра ли-
нейност, размахът на трионообразното напрежение трябва да е
много по-малък от захранващото напрежение Есс. Следователно
недостатък на схемата от фиг. 1.74 е малката степей на използу-
ване на захранващото напрежение.
Висока линейност се постига, ако вместо резистор /?с се по-
стави схемен елемент, пропускащ винаги постоянна стойност на
зарядния ток. Най-прост стабилизатор на ток се получава с по*
Фиг. 1.75. Генератори на трионообразно напрежение
а — със стабилизатор на ток с лолеви транзистор; б със следяща обратна връзка
леви транзистор. Показана та на фиг. 1.75 а схема позволява да
се формира трионробразно напрежение с коефициент на нелиней-
ност около 1% и амплитуда до 0,9 Есс. Зарядният ток в извест-
ии граници може да се изменя с промяната на съпротивлението
на резистора /?2. Неговата стойност може да се изменя от около
95
500 Q до 2 к Q. Захранващото напрежение се избира в зависи-
мост от максимално допустимото работио напрежение на поле-
вия транзистор.
Друг тип схеми са генераторите със следяща обратна връзка
(фиг. 1.75 б). При тях кондензаторът С също се зарежда през
резистор с постоянно съпротивление /?с, но за да се получи по-
стоянен заряден ток, напрежението, към което е включен рези-
сторът /?с, не е постоянно, а се измени по същия трионообразен
закон, както и изходното напрежение. Схемата работи по следния
начин На входа й се подава положителен импулс с продължи-
телност, равна на периода на обратния ход, и транзисторът Т\ се
насища. Кондензаторът С се разрежда напълно, а кондензаторът
С2 се зарежда през резистора /?2 и отпущения диод Д до на-
прежението на токоизточника Есс. След завършването на поло-
жителния управляващ импулс, т. е. на обратния ход, транзисторът
7'1 се запушва. Запушва се и диодът Д, тъй като към катода му е
подаден положителен потенциал от коидензатора Са. Зарядният
ток се поддържа от напрежението на коидензатора С2. Капаци-
тетът на последний трябва да е много по-голям от капацитета
на зарядния кондензатор С, така че за времето на правил ход той
практически да не се разрежда и напрежението му да остава
неизменно. Нарастващото напрежение на коидензатора С се пода-
ва на базата на емитерен повторител (транзистора Г2), на изхода
на който се получава напрежение практически със същата стой-
ност. Това напрежение от своя страна се сумира с напрежението
на коидензатора С2, така че в същност върху резистора Дс ви-
наги остава подадено едно и също напрежение, равно на Есс, в
резултат на което токът
/ _ Есс
3 Яс ’
с който се зарежда кондензаторът С, има постоянна стойност.
Следователно трионообразното напрежение се изменя по закона
/ f рр
с
Максималната амплитуда на трионообразното напрежение, коя-
то може да се получи по тази схема, е равна на захранващото
напрежение Есс, т. е. Umi1 = Ecc. Като се замести това в горното
равенство, се получава израз за максималната продължителност
на трионообразното импулсно напрежение
96
/max—7? £>•
Съпротивлението Rc се избира в граничите от 5 До 50 кй, а съпро-
тивлението R2—от 1 до 5 кй. Капацитетът на кондензатора С се
определи от горната формула в зависимост от желаната продъл-
жителност на трионообразния им-
пулс. Кондензаторът С2 трябва да
има капацитет около 100 пъти по-
голям от калацитета на конденза-
тора С.
Схемите със следяща обратна
връзка позволяват да се получи
трионообразно напрежение с кое-
фициент на нелинейност до 0,1 %.
За формиране на трионообраэни
напрежения с висока линейност се
използуват интегратори, изградени
с операционни усилватели (фиг.
1.76). На входа на интегратора се
подава положително или отрица-
телно напрежение, с което се оп-
редели да спада или да нараства
изходното трионообразно напреже-
ние. По време на обратния ход на
трионообразното напрежение кон-
дензаторът принудително се разрежда чрез насищане на клю-
човия транзистор 7\.
Разгледаните дотук схеми се пускат от външен сигнал, кой-
то определи продължителността на правия и на обратния ход.
Пускащите импулси се получават от блокинг-генератор или от
мултивибратор. Съществуват и множество схеми, работещи в ав-
тогечераторен режим, конто формират трионообраэни или три-
ъгълни напрежения. Но всичките те са построени на принципа на
зареждане на кондензатор с постоянен по стойност ток.
Понякога е необходимо не трионообразно напрежение, а трио-
нообразен ток. Такъв е например случаят с телевизионната раз-
вивка, където отклонението на лъча в кинескопите е електромаг-
нитно. Необходимото за тази цел магнитно поле се създава от
отклоняващата бобина, през която протича линейно нарастващ ток.
Най-често трионообразният ток се получава от трионообразно на-
прежение. За да се определи формата иа необходимото напре-
жение, трябва да се раэгледа заместващата схема на отклонява-
щата бобина. Тя е съставена от индуктивност (£) и активно съпро-
7 Импулсни схеми
97
тивление (/?), свързани последователно (фиг. 1.77 а). От електро-
техниката е известно, че формата на тока в активното съпротив-
ление е същата, както и формата на подаденото към него напре-
жение. Следователно върху съпротивлението трябва да се подаде
U
Фиг. 1.77. Генериране на трионообраэен ток
трионообразно напрежение ик, за да протече през него трионооб-
разен ток (фиг. 1.77 б).
Известно е също, че напрежението върху индуктивността uL
е пропорционално на скоростта на изменяне на тока, който проти-
ча през нея. Тъй като се иска да се получи линейно изменение
на тока, стойността на напрежението uL през времето на правия
ход трябва да е постоянно. Следователно, за да протече трионо-
образен ток през индуктивност, на нея трябва да се подаде им-
пулсно напрежение, а на отклоняващата бобина трябва да се по-
даде напрежение, представляващо сума от напреженията Ur
и Ul , т. е. трионообразно-импулсно напрежение. Съотношението
между амплитудите на импулсната и трионообраэната съставна^на
напрежението се определя от съотношението между съпротивле-
нието и индуктивността L на отклоняващата бобина.
Импулсно-трионообразно напрежение се получава, като после-
дователно на зарядния кондензатор се включи резистор (/?2 на
фиг. 1.77 в). През време на правия ход на трионообразното на-
прежение постоянният заряден ток на кондензатора образува вър-
ху него необходимия отскок на напрежението.
98
1.11. СХЕМИ ЗА ПРЕОБРАЗУВАНЕ НА ИМПУЛСИ
1.11.1. Амплитуднн ограничители
Амплитудните ограничители са схеми, конто се характеризират с
пропорционалност между входното и изходното напрежение до
определено ниво на входния сигнал. Нивото, до което се запазва
Фиг. 1.78. Предавателна характеристика на ограничител отгоре
пропорционалната зависимост, се нарича праг на ограничение.
След прага на ограничение нивото на изходния сигнал не се из-
меня при увеличаване на входния сигнал.
На фиг. 1.78 е показана една възможна характеристика на
ограничител. Тя е линейна за входния сигнал до нивото t/0, след
което характеристиката има чупка и става хоризонтална. Ако на
входа на този ограничител се подаде синусоидален или друг по
форма сигнал, чиято максимална амплитуда е по-малка от нивото
на ограничаване 67О, този сигнал ще се предаде правилно на изхо-
да. Превиши ли обаче входното напрежение нивото Uo, на изхо-
да сигналът не се изменя — той се ограничава. Такъв вид огра-
чаване се нарича ограничаване по максимум или ограничаване от-
99
горе. Освен ограничаване по максимум съществува и ограничаване
по минимум (ограничаване отдолу) и ограничаване по максимум и
по минимум. Във втория случай характеристиката на ограничите-
ля трябва да има чупка отдолу, а в третия случай — отгоре и
отдолу.
Фиг. 1.79. Идеализирани характеристики
а — на германиев днод; б —на силицием диод; в — на стабилиэиращ (ценеров) диод
За да се получи схема с подобна нелинейна характеристика, в
ограничителите се използуват нелинейни елементи — диоди или
транзистори. На фиг. 1.79 а е показана идеализираната характе-
ристика на германиев диод, на фиг. 1.79 б — на силициев диод, а
на фиг. 1.79 в—на стабилиэиращ (ценеров) диод. Чупката на харак-
теристиката при силициевите диоди ев границите от 0,6 V до IV.
При стабилизиращите диоди чупката в отрицателната част на ха-
рактеристиката се определя от напрежението на стабилизация U„.
Схемите на диодните ограничители в зависимост от включва-
нето на диода са последователей (фиг. 1.80 а и б) или паралелни
100
(фиг. 1.80 в и г). В първия случай диодът е включен между вхо-
да и изхода, а във втория случай — паралелно на товара.
Когаго на входа на ограничителя от фиг. 1.80 а се подаде по-
ложителен импулс, диодът се отпушва и на изхода се получава
сигнал с амплитуда
«ИЗХ “вх,
където /?д е съпротивлението на отпушения диод. Тъй като /?д
е малко в сравнение със съпротивлението /?, практически изход-
ното напрежение «НЗх е равно на входного «Вх- При отрицателен
импулс на входа диодът се запушва и на изхода не се появява
сигнал. Когато диодът е включен с катода си към входа
(фиг. 1.80 б), ограничителят ще пропуска само отрицателни им-
пулси.
Ако на входа на ограничител с паралелно включен диод
(фиг. 1.80 в) се подаде положителен сигнал, диодът се отпушва
и на изхода се получава импулс с иеголяма амплитуда, равна на
и — и
При отрицателен сигнал на входа диодът се запушва и сигна-
лът се пропуска към изхода, т. е. схемата ограничава отгоре, но
има и паразитно пропускане, понеже съпротивлението на отпуше-
ния диод не е равно на нула. Ограничение отдолу ще се получи
при обратно включване на диода (фиг. 1.80 г).
При ограничителите, построени със силициеви диоди, нивото
на ограничаване е равно на напрежението на чупката на характе-
ристиката на диода. На фиг. 1.81 са показани два от случайте на
използуване на стабилизаращи диоди. При тях нивото на ограни-
чаване се определи от напрежението на стабилизация £7СТ на диода.
В разгледаните дотук диодни ограничители нивото иа огрэнича-
ване практически е равно на нула за германиевите диоди, а при
стабилизиращите и при силициевите диоди зависи от параметри-
те им. За да се промени нивото на ограничаване е необходимо
да се включи допълнителен източник, който да определи напре-
жението на отпушване на диода. Например в ограничителите с
последователно включен диод се използува потенциометър, свър-
зан към захранващото напрежение (фиг. 1.82). Напрежението Ео
от средната точка на потенциометъра определи нивото на огра-
ничаване: при входен сигнал, по-голим от Ео, диодът е запушен.
Диодът се отпушва и пропуска сигнал към изхода, когато него-
вото ниво е по-ниско от напрежението Ео.
101
За да се получи двустранно ограничаване, трябва да се вклю-
чат последователно два ограничителя, като единият от тях да ог-
раничава по максимум, а другият — по минимум.
Фиг. 1.81. Амплитуден ограничител сьс стабилизиращ
диод
Фиг. 1.82. Амплитуден ограничи-
тел с диод с променливо ниво
на ограничаване
Ограничители може да се по-
строят и с транзистори, конто едно-
временно ще усилват и ще огранича-
ват входния сигнал. При PNP-тран-
зисторите ограничаването отдолу се
получава от това, че транзисторът
навлиза в областта на насищане, а
ограничаването отгоре— от запушва-
нето на транзистора. При NPN-тран-
зисгорите е обратното—ограничава-
нето отдолу се получава при запуш-
ване на транзистора, а ограничаване-
то отгоре—щи насищането му.
Ограничител може да се осъщест-
ви и с операционен усилвател, като
се използува включването на диоди
във веригата на обратната връзка
(фиг. 1.83). В схемите на двустран-
иите ограничители се включват два
диода (фиг. 1.83 а). При изходно
напрежение ]иНзх|<£/д коефициентът
102
на усилване на схемата е К=—RJRi и се определя само от
съпротивленията на резисторите Rr и /?2. Когато изходното на-
прежение надвиши напрежението на отпушване на диода £7Д , кое-
фициентът на усилване на схемата става незначителен R=—гд //?г
Тук г* е съпротивлението на отпущения диод.
Фиг. 1.83. Ограничится с операционен усилвател
о —с диоди; б—със стабилиэиращи дноди във веригата на обратната връзка
За да се получи едностранно ограничаване с операционен усил-
вател в схемата се включва само един диод, като посоката му
на включване определя типа на ограничавакето — отгоре или от-
долу. Ако вместо обикновени диоди се включат стабилиэиращи
диоди във веригата на обратната връзка, може да се подбира пра-
гът на ограничаване (фиг. 1.83 6). За този случай праговете на ог-
раничаване са:
Тук 1/ст е напрежението на стабилизиране на ценеровите диоди.
1.11.2. Фиксатори на ниво
В транзисторните импулсни схеми връэката между отделните
стъпала обикновено се осъществява с кондензатори. Капацитетът
на тези прехвърлящи кондензатори трябва да е достатъчно голям,
така че за времетраенето на импулсите зарядът им да не се из-
103
меня. На практика използуването на голям прехвърлящ конденза-
тор не винаги е възможно, в резултат на което нивото на сигна-
ла след кондензатора се изменя. Полученото изменение зависи от
продължителността, полярността и размаха на импулсите. Това
Фиг. 1.84. Схема, илюстрираща необходимоегта от фиксация на ниво
а — входив верига на транзисторен ключ; б — входен сигнал; в — напрежение
на кондензатора; г — сигнал на базата на транзистора без фиксация иа нивою;
д — с фиксация
явление е известно под наэванието „загуба на постоянната състав-
на“, а схемите, врыцащи първоначалното ниво на сигнала, се на-
ричат фиксатор>[ на ниво или възстановители на постоянната
съставна.
Ролята на фиксатора на ниво се състои в рязкото намалява-
не в определени периоди от време на времеконстантата на раз-
реждане или на зареждане на прехвърлящия кондензатор, чрез
което, преди да дойде следващият импулс, се установява необхо-
димият изходен режим.
На фиг. 1.84 е разгледана работата на фиксатора на ниво при-
мерно за управляването на транзистор, работещ в ключов режим.
Предполага се, че на входа на схемата се подава сигнал пред-
ставляващ симетрични правоъгълни импулси с размах UK. През
104
времето на положителния импулс транзисторът се отпушва и кон-
дензаторът се зарежда от тока на базата до някакво напрежение
с полярност, показана на схемата. През време на паузата транзи-
сторът се запушва и кондензаторът се разрежда през значително
по-голямото по стойност съпротивление . След достатъчно го-
лям брой входни импулси кондензаторът остава зареден до на-
прежение Uc, чиято стойност зависи от амплитудата на входния
сигнал, от продължителността на импулсите, от съпротивлението
на зарядната и разрядната верига и от капацитета на прехвърля-
щия кондензатор.
Потенциалът, който се подава на базата на транзистора се
получава като разлика от размаха на входния импулс и напреже-
нието Uc на кондензатора, в резултат на което нивото на сигна-
ла, действуващ на базата на транзистора, се премества в отрица-
телна посока (фиг. 1.84 г). Напрежението, което отпушва транзи-
стора през време на положителния импулс, е намалено с напре-
жението Uс и по такъв начин се влошава условието за насищане
на транзистора. За да се възстанови нормалното ниво на сигнала,
е необходимо кондензаторът да се разрежда през време на пау-
зата. За тази цел след кондензатора се включва фиксиращ диод
(на схемата на фиг. 1.84 а той е показан с пунктир). Полярността на
включване на диода трябва да е обратна на полярността на пре-
хода емитер — база на транзистора. Неговата задача е бързо да
разреди кондензатора през времето на паузата и по този начин
да се възстанови изходното състояние на прехвърлящата верига
(фиг. 1.84 д').
Диодът от фиг. 1.84 а фиксира сигнала на нулево ниво. Ако
последователно с него се включи токоизточник, през време на
паузата кондензаторът ще се презареди до напрежението на то-
зи токоизточник, т. е. сигналът ще се фиксира до това ниво.
За разлика от разгледаната тук фиксираща схема, конто в
същност се управлява от постъпващия сигнал (схемата се нари-
ча неуправляема), съществуват и управляеми схеми, в конто вре-
мето на отпушване на диода се определи от допълнителни спе-
циални импулси.
1.11.3. Импулсни селектори
Импулсните селектори са устройства, конто отделят части от
сигнала, отличаващи се с определени признаци. Например ампли-
гудните селектори отделят само сигнала, превишаващ определе-
ю ниво, временните селектори отделят сигнала в определени ин-
гервали от време, селекторите по продължителност отделят им-
105
пулей, по-продължителни от дадена стоиност, а честотните селек-
тори — това са честотните филтри, конто отделят само трептения
с определени честоти.
За импулени селектори се използуват схеми, по-голямата част
от конто вече са раэгледа-
ни по-горе.
Амплитудни селекто-
ри. Един често срещан слу-
чай на използуване на ам-
плитуден селектор е отде-
лянето на синхронизиращи-
те импулси от пьлпия те-
левизионеп сигнал (фиг.
1.85). Ролята на амплиту-
дни селектори изпълняват
амплитудни ограничите-
ли— диодни или транзис-
торни. Например, за да се
отделят телевизионните
синхроимпулси от видео-
сигнала, трябва да се из-
ползува ограничител, кой-
Фиг. 1.85. Отделяне на синхронизнращия
сигнал ог пълния телевизионен сигнал
1— синхрония пращи импулси; 2— гасящи импул-
си; 3—видеосигнал
то да пропуска само сигнали, превишаващи нивото на гасящи те
импулси, т. е. ограничител отдолу.
Ёдна разновидност на амплитудните селектори са компарато-
рите. Това са устройства, конто сравняват нивото на входния
сигнал с друго, зададено опорно ниво. На изхода на компаратора
се получава напрежение само когато нивото на входния сигнал
се изравни и превиши опорното напрежение. Понастоящем се из-
ползуват компаратори в интегралчо изпълнение, като най-разпро-
странена е интегралната схема (1А710.
Времеселектори. За отделяне на импулси в определен вре-
меинтервал се използуват схеми за съвпадение. На единия от
входовете се подава входният сигнал, а на другия — имп. лейте за
времеселекция. На изхода се получава само тази част от вход-
ния сигнал, конто по време съвпада с импулса за времеселек-
цията.
Селектори на импулси по продължителност. При тези уст-
ройства най-напред продължителността на импулса се преобразу-
ва в амплитуда, така, че колкото е по-продължителен импулсът,
толкова е по-голяма амплитудата. След това с помощта на ампли-
туден селектор се отдели сигналът, превишаващ определено пи-
во, т. е. тези импулси, чиято продължителност е над зададената.
106
За преобразуване продължителността на импулсите в амплитуда
се използуват генератори на трионообразно напрежение или про-
сто интегриращи вериги. Такъв случай вече е разгледан при от-
делянето на продължителните кадрови синхронизиращи импулси
от по-късите редови синхронизиращи импулси на телевизионния
сигнал (вж. фиг. 1.12).
1.11.4. Закъснителни линии
Известно е, че скоростта на разпространение на сигнала в коак"
сиален кабел, който е съгласуван в края си с характеристичного
си съпротивление, е
m/s,
където с е скоростта на светлината, а е — относителната ди-
електрична проницаемост на изолятора в кабела. Следователно
сигнал, подаден на входа на кабелната линия, ще пристигне на
изхода с някакво закъснение Тъ (фиг. 1.8b). Закъснението не за-
виси от формата и амплитудата на сигнала.
В импулсната техника често е необходимо да се задържи сиг-
нал за известно време. Закъснителни линии се използуват напри-
мер в осцилографите за задържане на сигнала така, че да може
да се наблюдава на екрана предният фронт на импулсите. Закъс-
нителните линии намират приложение в някои генератори, в кои-
l/2 L
Фнг. 1.86. Закъсняване
на импулси
Фиг. 1.87. Закъснителна линия със съсре-
доточени параметри
то периодът на трептенията е равен на двойното време на раз-
пространение на сигнала в лннията. Използуват се още и за из-
равняване по време на няколко сигнала, за формиране и за раз-
пределяне на импулси и т. н.
Кабелните линии предават сигнала без изкривявания, обаче за
да се получи голямо закъснение, трябва сравнително голяма дъл-
107
жина на кабела, което е неудобно. Разработени са специални ка-
бели, предназначени за закъсняване на сигнали, но въпреки всич-
ко те се използуват за закъснения до 1 p,s. За по-големи закъс-
нения се правят изкуствени линии със съсредоточени параметри.
(Кабелните линии се наричат линии с разпределени параметри, тъй
като индуктивността и капацитетът на линията са разпределени
равномерно по цялата им дължина.) Те са съставени от последо-
вателно свързани LC-звена—фиг. 1.87.
За да не се получи отразен сигнал на изхода, линията в края
си трябва да се натовари със съпротивление
ft
Величината /?т е важен параметър на закъснителната линия и се
нарича характеристично съпротивление.
Времето на закъснение, получено от едно АС-звено, е
/3 = <<LC,
а закъснението на цялата линия
T3 = n\!LC,
където п е броят на последователно свьрзаните закъснителни
звена. Тук L е в микрохенри, С— в пикофаради, а Т3— в микро-
секунди. От тазп формула може да се определи броят на необхо-
дим ите звена при зададено закъснение на линията и известии па-
раметри на звената.
Не е желателно много да се увеличава броят на звената, тъй
като с това се понижава максималната честота на пропускане
на линията. В действителност АС-звеното, а оттам и цялата ли-
ния, представлява филтър, който добре пропуска ниските честоти
и подтиска високите. Граничната честота на линията е
f = 1 = п
J‘P п \iLC wT3
За да се пропусне импулс с продължителност tu през линия-
та с минимални изкривявания, е необходимо параметрите й да се
изберат съгласно следните неравенства:
А<;О,ПИ/?Т, CsO.l и п>‘*.
ix т
ЗакъснителниТе линии обикновено се навиват върху цилин-
дрич но тяло от текстолит, ферит, полистирол или плексиглас с
108
диаметър от 5 до 15 mm, с проводник с лакова изолация. През
определепи разстояния се правят изводи и се запойват конденза-
тори към общия проводник. Първата и последната бобина имат
двойно по-малко навивки.
Закъснителните линии лесно се изработват саморъчно, като
за изчисляването им са достатъчни горните формули. Закъснение-
то може да се регулира, като сигнал се взема не от края, а от
междинните изводи на линията. При това обаче на изхода на ли-
нията винаги трябва да е включен резистор със съпротивление,
равно на характеристичното.
Закъснителните линии със съсредоточени параметри се изпол-
зуват за получаване на закъснения, не по-големи от 10p.s. За по-
големи закъснения съществуват линии, в конто сигналът се пре-
нася от ултразвукови вьлни. Скоростта на разпространение на
звука е около 105 пъти по-малка от скоростта на разпространя-
ване на електромагнитните вълни, така че ултразвуковите закъс-
нителни линии се получават малки по размер и позволяват да се
задържа сигналът за време от стотици до хиляди микросекунди.
Като звуконосител в тези линии служат живак, смес от вода и
спирт, кварц или пръчки от магнезиева сплав. Сигналът, който
се подава на линията, се модулира с висока честота и тогава по-
стъпва на линията. Пиезоелектричен преобразувател трансформира
този сигнал в механични трептения, конто се разпространяват в
звуконосителя. В някои линии звуконосителят има сложна форма
и сигналът многократно се отразява, като по този начин се по-
вишава закъснението при негодяи обем на линията. На изхода на
звукопровода механичните (звуковите) трептения отново се пре-
образуват в електрически. За преобразуване на електрическите
сигналт в механични и обратно освен писзоелектрични преобра-
зуватели се използуват в магнитострикционни преобразователи.
При тях се използ'ува свойството на някои метали, като никел,
кобалт и др., да изменят своите размери под действието на маг-
нитно поле.
Ултразвуковите закъснителни линии се използуват например в
телевизионните приемници за цветиа телевизия за закъсняване на
сигнала за цветност с 64 p.s (продължителността на един ред от
хоризонталната развивка).
109
1 12. ГЕНЕРАТОРИ НА СТЪПАЛООБРАЗНО НАПРЕЖЕНИЕ
Генераторите на стъпалообразно напрежение формират перио-
дично повтарящ се сигнал, който е образуван от следващи един
след друг повишавания (или намалявания) на амплитудата. Всич-
ките последователни нараствания (намалявания) са еднакви по го-
лемина, “като формата
на полученото напреже-
ние по външен вид при-
лича на стълба, откъде-
то идва и наименование-
то му (фиг. 1.88 е). Освен
равномерно нарастващо
стъпалообразно напре-
жение, макар и по-ряд-
ко, се използуват и на-
прежения с други закони
на изменение — напри-
мер логаритмични.
Стъпалообразни на-
прежения са необходими
в някон измервателни
уреди, в характериогра-
фите (такива са напри-
мер уредите за наблю-
даване върху осцило-
графен екран на семей-
ствата характеристики
иа транзисторите), къ-
дето те служат за мно-
гократно скокообразно
изменяне на един от па-
раметрите на транзисто-
ра. Стъпалообразно на-
прежение се използува
Фиг. 1.88. Генератор на стъпалообразно напре-
жение
също и за определяне
броя на възпроизвежданите яркостни градации в телевизионните
приемници.
Един от методите за формиране на стъпалообразно напреже-
ние е последователното импулсно зареждане на кондензатор. За
целта един кондензатор се зарежда частично през определени ин-
тервали от време, равни на продължителността на едно стъпало,
в резултат на което напрежението на коидензатора нараства стъ-
110
палообразно. Недостатък на този метод е непригодността му за
използуване при ниски честоти на повторение, така също и неед-
наквата височина на отделните стъпала. Свободен от тези недо-
статъци е методът, който използува превключването на резисто-
ри. При него подходящо свърэана мрежа от точни резистори се
превключва, като обикновено схемата се захранва от напрежение
с еталонна стойност, а превключването се осъществява от тран-
зисторни ключове, управлявани от тригерни броячи. Използуват се
различии видове свързвания на резисторите. По-надолу се разглеж-
да най-разпространеният метод, известен под наименование™ „схе-
ма с разрядни резистори".
Схемата на генератора е показана на фиг. 1.88 а. Тя е съста-
венаот тригерен брояч и разрядните резистори /?,, /?2 и /?з- Броя-
чът работи в режим на събиране. Формираното стъпалообразно на-
прежение има 2” стъпала, където п е броят на последователно свър-
заните тригери. Съпротивленията на разрядните резистори се из-
бират така, че всяко следващо съпротивление да е два пъти по-
малко от предходното. Продължителността на отделните стъпала
във формирания сигнал е равна на периода на повторение на так-
товите импулсн.
Действието на схемата се пояснява от времедиаграмите на
импулсите (фиг. 1.88). Ако изходното напрежение на тригерите е
нула, това е равносилно на свързване на съответния резистор с
общия проводник, а ако е равно на Е (Е е размахът на импулси-
те от тригерите), то се подава на съответния резистор. В изход-
но състояние на схемата всички тригери имат нулево изхоДно
напрежение, следователно изходното напрежение на генератора
«изи също е нула. След първия тактов импулс се превключва са-
мо първият тригер и на разрядния резистор се подава на-
прежението Е. Образува се делител, който в разглеждания на
фиг. 1.77 случай е съставен от резистора със съпротивление
10 kQ и паралелно евързаните резистори /?2 и /?3 с общо съпро-
тивленче 1,666 kQ, т. е. равно на една седма част от общото съ-
противление на делителя. В реэултат на това се формира първото
стъпало, чиято амплитуда е Е/Т. Следващият тактов импулс връ-
ща първия тригер в изходното състояние и се превключва вторият
тригер. Резисторите и /?3 се оказват свързани с общия проводник,
а резисторът /?2—към потенциала Е. Образува се делител от резисто-
ра /?2 със съпротивление 5 kQ и паралелно евързаните резистори
и /?3 със съпротивление 2 kQ. Изходното напрежение е равно
на 2Д/7 и съответно се формира второто стъпало. По същия на-
чин чрез последователни превключвания на тригерния брояч се
образуват и останалите стъпала на изходното напрежение.
111
ЧАСТ ВТОРА
ИМПУЛСНИ УСТРОЙСТВА
2.1. СИНТЕЗИРАНЕ НА ИМПУЛСНИ СХЕМИ
Мултивибраторите, тригерите, блокинг-генераторите, тригерите
на Шмит, логическите елементи и т. н. са градивните елементи на
импулсните устройства. Като се комбинират по съответен начин,
с тях може да се съставят схеми на разнообразны импулсни
устройства. При свързване на отделните схемни елементи изхоД-
ните сигнали на едни от тях служат за входнп на другпте. При
схемите, изпълнени с дискретни компоненти, важен въпрос е съв-
местната им работа, конто се изразява в изискването изходпите
сигнали на схемите сигурно да управляват съответните подчинени
схеми. Това се постига сравнително лесно, когато транзисторите
работят в ключов режим, при който се осигурява максимален
размах на изходния сигнал. Ако амплитудата на пускащите им-
пулси е малка, обикновено се включва допълнителен транзистор,
работещ в ключов режим (инвертор). Когато изходната мощпост на
сигнала е недостатъчна, трябва да се включи емитерен повторител.
При това е необходимо да се помни, че емитерният повторител
не изменя полярността на сигнала, а инверторите я изменят на
противоположна.
При използуването на ТТЛ интегрални схеми въпрос ьт за
съгласуването на входните и на изходните сигнали се решава авто-
матично, като единствено трябва да не се превишава коефициентът
на натоварвапе на отделните интегрални схеми. Например коефи-
циентът на натоварване на стандартните ТТЛ интегрални елемен-
ти е 10, което означава, че към един изход на логически елемент
или тригер могат да се свържат не повече от 10 входа на логи-
чески елементи. Съгласуване на входните и изходните сигнали е
необходимо само при съвместна работа на интегрални схеми от
различен тип.
При свързването на отделните схеми трябва особено внима-
телно да се следи за полярността на импулсите. Най-често им-
пулсните схеми (тригери, мултивибратори) са симетрични и имат
два изхода — прав и инверсен, което позволява Да се получат сиг-
нали с различна полярност. В повечето случаи не е без значение
112
от кой изход на схемата се взема сигнал. Например на фиг. 2.1
е показан сигналът на изходите на един тригер. Ако на изхода
Q има положителен импулс, на изхода Q импулсът е отрицателен-
Ако с този сигнал се пуска чакащ мултивибратор, който се за-
Фиг. 2.1. Влияние на полярността на
входния импулс при пускане на чакащ
мултивибратор, който се задействува
от положителния фронт
Фиг. 2.2. Печатна платка за изработва-
не на макета с интегрални схеми
действува от положителния фронт на сигнала (прехода логическа
О—логическа 1), то когато пускащите импулси се вземат от изхо-
да Q, се формира импулсът А, а когато се взема от изхода Q—
импулсът Б. Вижда се, че разположението във времето на двата
импулса е различно.
Изборът на необходимата полярност на импулса се извършва
с помощта на пълната времедиаграма на проектираното устрой-
ство. Впоследствие при настройката на устройството се доуточ-
нява правилността на избора. За целта обаче в повечето случаи
е необходим осцилограф.
Проектирането на импулените устройства става в следната
последователност:
1. Уточняват се изходните условия, т. е. определя се точ-
но каква функция ще изпълнява устройството, начинът на рабо-
тата му и параметрите на входните и изходните сигнали.
2. Начертава се блоковата схема на устройството. В нея
отделните елементи — тригери, мултивибратори, логически схеми
и т. н., се означават с квадрати. Задачата при съставянето на
блоковата схема е да се определят взаимните връзки между от-
делните стъпала на устройството.
8 Импулсии схеми 113
3. Избират се схемите на отделните стъпала (блокове),
който участвуват в блоковата схема и се начертава време-
диаграмата на импулсите в общата схема. Обикновено се за-
почва от задаващия генератор или от входовете на схемата. При
избора на схемите за отделните блокове трябва да се имат пред
вид най-вече резервите от радиочасти, конто притежава радиолю-
бителят, или възможността да се намерят избраните елементи.
4. Съставяне на принципната схема.
5. Проверка на схемата. На този етап обикновено се внасят
корекции в принципната схема и даже в (локовата схема. При
проверката цялата схема се изпълнява на монтажна платка от
гетинакс, върху конто са закрепени клеми или лайстни и са про-
карани шини за токозахранването. При направата на макети с ин-
тегралнп схеми е целесъобразно да се използуват цокли или спе-
циално подготвени печатни платки. На фиг. 2.2 е дадена такава
печа! на платка за най-разпространения тип интегрални схеми с 14
извода. Големината на печатната платка, т. е. броят на интеграл-
ните схеми, се избира в зависимост or сложността на макета. В
този тип макетни печатни платки обикновено интегралната схема
се запоява от страната на печатните провтдници, аврьзките меж-
ду отделните изводи се осъществяват с изолира.i проводник, кой-
то се прокарва от обратната страна на платката. За всеки извод
на интегралната схема са предвидеии по Два отвора за свързвапе
съответно на два проводника. При макетирането е желтгслно да
няма висящи спойки. Всички спойки трябва да са направени вър-
ху клеми или върху печатна платка. Това прави спойките сигурни
и облекчава замяната на детайлите при настройкат.. Транзисторите
и интегралните схеми е желателно да се запояват така, че в съ-
щата спойка да няма други радиочасти. Това облекчапа замяната
им. Същото се отнася и за детай ли, чиято стойност се избира при
настройката. Проверката трябва да завърши с потвърждаване на
пълпата работоспособност на съставената схема.
След проверката може да се пристъпи към направата на пе-
чатна платка и на конструкцията на устройството. 3i предпочи-
тане е при направата на печатната платка да се използуват съ-
щите радиочасти, с конто е извършвано макетирането па устрой-
ството. Формата и размерите на платката се избират в зависимост
от големината на схемата и предполагаемого й разположепие в
корпуса. Готовата платка също се проверява и донастройва.
При направата на устройствата обикновено не е задължително
да се използуват резистори и кондензатори точно с тази стой-
ност, конто е получена при изчисляването или е показана при
използуването на готови данни. В повечето случаи може да се
114
поставят близките стан 1артни стойкости. Известно изключение
правят честотнозадаващите вериги и резисторите. определящи ре-
жима на транзисторите. Тези вериги обикновено се донастройват
при включването на печатната платка.
След като се направи печатната платка, се събират всички не-
обходими части на устройството — изправител, превключватели,
измервателни уреди и т. н., и се изработва корпусът на устройство-
то, като предварително се начертава разпределението на дет йли-
те в корпуса. Тази последователност осигурява правилното раз-
пределение па отделните схемни елементи и части в корпуса.
Направата на устройството без предварителна проверка може
да се позволи само ако схемата е взета от реномирано списание
и се използуват препоръчаните там схемни елементи или ако
схемата е проверена от друг радиолюбител и се използуват него-
вите рез'^лтати. Но даже и в тези случаи за предпочитане е пред-
варителна проверка—това ще спести много време и нерви на ра-
диолюбителя.
Последователността на проектирането на едно импулсно устрой-
ство ще се поясни с пример за конструиране на електронен ча-
совник.
Електронният часовник се състои от три основни блока—за-
даващ генератор, от който се получават импулси с еталонна
честота 1 Hz (период 1s), брояч на секундите, минутите и часо-
вете и индикация (фиг. 2.3). Освен това в часовника трябва да
има и схема за сверяване и блок за захранване.
Задаващият генератор трябва да е съставен от тактов генера-
тор и делител па честота (фиг. 2.4 а). Тактовият генератор форми-
ра импулси с еталонна честота, а делителят раздели честотата им
Фиг. 2.3. Функционална схема на електронен часовник
до 1 Hz. Следователно коефициентът на деление на делителя се
определи от честотата F на тактовия генератор и е К—F, кьде-
то честотата F е в херци. По принцип вместо тактов генератор
може да се използува напрежение с честота 50 Hz от осветител-
115
ната мрежа. Това значително опростява схемата на делителя
(коефициентът му ще е само 50), но има недостатъка, че мрежо-
вата честота не е строго постоянна и обикновено часовникът по-
казва грешно — разликата може да достигне до 10 минути на де-
Фиг. 2.4. Задаващ генератор за електронен часовник
а — функцнонйлна схема; б — принципна схема
нонощите. Затова се предпочита използуването на кварцово ста-
билизирани генератори. Честотата на кварцовия генератор в ръч-
ните часовници най-често е 32 768 Hz. В този случай делителят
трябва да има коефициент на деление 32 768 и се образува от
15 последователно свързани тригера, тъй като 216=32 768. Обик-
новено в радиолюбителските изработки тактовият генератор се
осъществява с кварц за честота 1 MHz, (такива кварцове са мно-
го разпространени) и коефициентът на делителя е 1000 000=10®,
116
т. е. образува се от шест последователно свързани делителя на
дес т.
Кварцов генератор се реализира, като вместо кондензатор в
мултивибратора от фнг. 1.42 а се включи кварцов резонатор
(фиг. 2 46—логнческите елементи ЛЕг и ЛЕ2). В известии граници
честотата на формираните импулси може да се изменя и да се
настройва чрез тример-кондензатор, свързан последователно на
кварца.
Най-добре е като делител на десет да се използува интеграл-
ната схема 7490 (вж. фиг. 1.67 6). За тази цел може да се изпол-
зува и дру1а схема, например схемата от фиг. 1.64 и т. н. На
фиг. 2.4 б е дадена схемата в случая, когато делителят с коефи-
циент 106 е изграден с интегрални схеми от типа 7490. В тази
схема импулсите с честота 1 MHz управляват първия делител на
десет — интегралната схема ИСХ. На нейния изход импулсите са
с честота 1000 kHz. Те управляват втория делител—интегрална-
та схема ИС2 и т. н. На изхода на интегрзлната схема ИС0 се
получават импулси с честота 1Hz. Освен импулси с честота 1Hz,
от делителя се извеждат още и импулси с честота 10, 100, 1000
и 10 000 Hz, конто са необходими за сверяването на часовника.
Във всяка една интегрална схема 7490 тактовите импулси се
подават на входа на първия тригер — извод 14, а пзходният сиг-
нал се получава от изхода на четвъртия тригер —11. Изходът на
първия тригер се свързва външно с входа на втория тригер —
извод /2 с извод 1. Нулиращите входове (изводи 2 и 3) и уста-
новяващите входове (изводи 6 и 7) се свързваг към общия про-
водник.
Броячът на електронния часовник се образува от последова-
телно евързаните броячи на секундите, минутите и часовете. Броя-
чът на секундите трябва да има коефициент на броене 60 и е
образуван от два последователно свързани брояча за единиците
секунди с коефициент десет и десетките секунди с коефициент
шест. По същия начин трябва да е устроен и броячът на минути-
те. Броячът на часовете трябва да има коефициент на броене 12
или 24 в зависимост от това, колко цифрп е избрано да се по-
казват на цифровия индикатор. В първия случай трябва да се
евържат последователно два брояча с коефициенти десет и две,
а във втория случай — с коефициенти десет и три.
На фиг. 2.5 е показан един от начините за изпълнение на броя-
ча на часовника. В тази схема като брояч на десет е използува-
на интегралната схема 7490, а като брояч на шест — интегрална-
та схема 7492. Схемата 9492 е брояч на 12 и е образувана от
четири тригера. На първия тригер са изведени входът (извод 14)
117
и изходът (извод 12). Следващите три тригера са свързани после-
дователно и са обхванати от обратни връзки, така че, техният
коефициент на броене да е шест. Изведен е входът на втория
Секунда Десетици Секунда Единица
Фиг. 2.5. Брояч на секунднте, минутите и часовете
с— функцнонална сх ма; 6 — принципна схема
тригер (извод /) и изходите на тригерите — изхоД Qa (извод 11),
изход Qc (извод 9) и изход Qn (извод 8). Броячът има два нули-
ращи входа — изводите 6 и 7. В разглеждания случай е удобно
118
като брояч на шест да се използуват от втория до четвъртия
тригер на интегралната с>ема 7490. За целта сигнал трябва да
се подаде на извод 1. Изходните сигнали QA, Qa и Qc съответно
се получават от изводите 11, 9 и 8.
Вместо интегралната схема 7492 за брояч на шест може да се
използува 7493, свързана по подходящ начин (вж. фиг. 2.20 в).
В схемата на фиг. 2.5 броячът на часовете е избран коефициент
на броене 12. Обаче за да могат отделно да се показват едини-
ците и десетиците от часовете, той трябва да е образуван от два
брояча — на десет и на две. След показване на цифрата 12, т. е.
когато броячът на десетиците е в състояние 1, а броячът на еди-
ниците в състояние 2 (Q4 = 0, Qa= 1, Qc 0, Qn=0), ин щкаторът
трябва да покаже 01, т. е. броячът на десетките да се нулира,
а броячът на единиците да се установи в състояни 1 1 (Фл=1>
Qfi=0. Q^O.Q^O).
Най-удобно е такъв брояч да се образува от пнтегралнпте
схеми 7472 (един J-K-тригер) и от брояча на десет 7490. Тези две
схеми трябва да се обхванат от обща обратна връзка, така че
вместо цифрата 13 (брояч на десетиците: Qzl=l; брояч на едини-
цитг: QA—1, QB= 1, Qc=0, QZJ = 0) да попова 01. Това се пости-
га с един тривходов логически елемент, на който се подават сиг-
налите Qa от брояча на десетиците и Q4 и QB от брояча па еДи-
ницчте. Изходният сигнал от логический елемент трябва да нули-
ра брояча на десетиците и да устанэ <п брояш на единиците в
състояние 1. Броячът 7490 има нулиращ вл эд и вход за устано-
вяване в състояние 9. Следователно такава схема (т. е. брояч,
койго да може да се установява в състояние 1) може да се на-
гради само ако първият тригер в брояча на десет е извън инте-
гралната схема 7490. Затова в съставената схема (вж. фиг. 2.5)
броячьт на единиците се осъществява от интегралната схема 7472,
конто изпълнява ролята на пьрвия тригер, и от интегралната схе-
ма 7490, от която се използуват вторият, третият и четвъртият три-
гер. Броячът. на десетиците се осъществява от първия тригер в
интегралната схема 7490.
В първия момент, след като броячът на часовете се установи
така, че на индикатора да се покажат цифрнте 13 (юзи момент
е толкова кратък, че не се забелязва от око го) на входа на ло-
гический елемент ЛЕГ се появяват едновременно три сигнала ло-
гическа 1, а съответно на нулиращия вход (изводи 2 и 3) на 7490
се появява сигнал 1 ичетирите тригера се нулират. По този начин се
осъществява нулирането на брояча на десетките (първият тригер на
11 Q
7490), а броячът на единиците остава в състояние QA=1 (тъй
като тригерът 7472 остава в състояние логическа 1), QB=0, Qc=
= 0 и QD—0 (тъй като тригерите на 7490 се нулират). С това се
започва нов цикъл на броене на часовете от 1 до 12.
Вместо отделна интегрална схема 7472 по-правилно е да се
използува свободният тригер на една от интегралните схеми 7492.
Индикацията може да се осъществи с газоразрядни цифрови
лампи или със седемсегментни светодиодни инднкаторни елемен-
ти. Типът на индикаторните лампи може да бъде най-различен.
Самият индикатор може да е четиризнаков — за часовете и мину-
тите, или шестзнаков — за часовете, минутите и секундите.
Газоразрядните цифрови инднкаторни лампи се управляват по-
средством интегралната схема 74141 (фиг. 2.6 а). За целта изходите
Qa,Qb, Qc и Qd от брояча на десет 7490се свързватс входовете
Хд, X в, Хс и XD (изводите 3, 6, 7 и 4) на интегралната схема
74141. Изходите за цифрите от 0 до 9 на 74141 се свързват със
съответните електроди на индикаторната лампа. Аиодът на инди-
каторната лампа през товарен резистор със съпротивление от 30
до 60 kQ се включва към източник на анодно напрежение. Анод-
ноТо напрежение се избира в завнсимост от типа на индикатор-
ната лампа.
От брояча на шест се получават само три сигнала, конто се
свързват съответно с входовете Хд< Хв и Хс на 74141. Входът
XD (извод 4) се свързва с общия проводник.
Броячът на десетиците на часовете управлява само две циф-
ри от индикаторната лампа — 0 и 1. За този случай е нецелесъ-
образно използуването на интегрална схема 74141. По-практично
е да се свържат два транзистора от типа 2Т3531 или други по-
добии, като емитерите им се включат към общия проводник, а
колекторите — към електродите съответно на цифрата 0 или 1.
Транзисторът, включен към електрода 7, се управлява в базата
си от сигнала QA а транзисторът, включен към електрода 0—от
сигнала QA (за целта Q4 трябва да се инвертира). Сигналите QA
и Q4 се подават в базите на транзисторите чрез резистори със
съпротивление 1 kQ.
Схемата на индикатора със светлинни диоди е дадена на
фиг. 2.6 б.
Снерянане'О на часовника става чрез подаването към броячите
на по-висока честота от 1 Hz, при което цифрите на часовете или
на минутите започват да се изменят по-бързо. Това дава възмож-
120
+180V
\5ik
51k
VQB71
VQB71
a
5
Фиг. 2.6. Схема на индикатора
а — с газоразрядни цифрови лампи; б — със светлиини диоди
ноет за бързо установяване на часовника в желано положение.
Импулси за бързо изменяне на показаинето на часовника се по-
лучават от делителя на задаващия генератор. Изборът на често-
тата на импулсите става с превключвател (фиг. 2.7). Известно е,
Фиг. 2.7. Схема за сверяване
че сбикновено при включване и изключване контактните пластин-
ки на превключвателите вибрират, което подава голям брой до-
пълнителни импулси и затру днява сверяването. Затова в схемата
за сверяването се добавя допълнителен R-S-тригер, управляван от
бутон (Б), който забранява постъпването на тактови импулси към
броячите в момента на превключването на ключа П.
Захранването на електронния часовник трябва да се изпълни
особено внимателно, като се предвидят развързващи кондензатори
в захранващата верига. Това е необходимо, за да се предотврати
постъпването на смущаващи ежнали през захранващата верига,
конто могат да изменят показанието на часовника. За да не се
губи показанието на часовника при прекъеване на мрежовото
напрежение, трябва да се предвиди и буферно захранване на зада-
ващия генератор и на броячите от малък акумулатор или от
батерия.
2.2. РАБОТА С ИМПУЛСНИ СХЕМИ
След като се изработи дадено устройство, се пристъпва към
включването, изпнтването и настройката му Преди включването
е необходимо схемата внимателно да се провери. Особено внима-
122
ние трябва да се обърне на правилното включване на захранва-
щото напрежение, на транзисторите и на интегралните схеми.
Трябва да се каже, че неправилното свързване на транзисторите
рядко довежда до повреждането им, но винаги е причина устрой-
ството да не работи. ТТЛ интегралните схеми се повреждат
при обратно свързване на захранването и при подаване на поло-
жителния полюс на захранването към изход на логически елемент.
Линейните интегрални схеми обикновено се повреждат при непра-
вилно свързване.
Съществува прост начин за бързото и сигурно определяне из-
водите на транзисторите. За целта е необходим обикновен стрел-
кови омметър с обхват от нула до 1—5 kQ. На омметъра обаче
трябва да се знае поляритетът на изходните клеми. На някои от
уредите, конто имат отделни изводи за омметъра, полярността е
означена. Ако няма означение, необходимо е това да се извърши
самостоятелно, като за целта се използува постояннотоков волт-
метър. В комбинираните уреди, при конто клемите на омметъра и
на волтметъраса общи, о эначената полярност се отнася за волтме-
търаи тя е противоположна на полярността на омметъра. Батерий-
ката на омметъра трябва да е с напрежение, не по-високо от 1,5 V. То-
ва е необходимо, за да не се повредят при измерването тези тран-
зистори, конто имат ниско допустимо обратно напрежение меж-
ду емитера и базата.
За определяне на изводите на транзисторите трябва да се из-
вършат следннте операции:
1. Определяне извода на базата.
Единият проводник на омметъра се съединява към един от
изводите на транзистора, а другият се допира последователно до
останалите дна. Тази операция се извършва дотогава (възможни-
те варианти са шест), докато при пърното и второто допиране
стрелката се отклони еднакво, обикновено до втората половина
на скалата, като показанието е около 10—100 Q. Изводът, кой-
то при това измерзане е съединен с уреда, е базата на транзисто-
ра Ако базата е включена към минусовата клема на омметъра,
транзисторът е от типа PNP, а ако е съединен към плюсовата
клема —NPN (фиг. 2.8 айв).
След това е необходимо да се свърже базата към другия про-
водник на омметъра, т. е. към положителната клема на транзисто-
ри от типа PNP и към отрицателната — за NPN транзистори
(фиг. 2.8 б и г), а с първия проводник се допират последова-
телно останалите два извода на транзистора. При това стрелката
ца измервателния урец трябва и при двете допирания или
да се отклонява малко, или въобще да не се отклонява. Вто-
123
рото нзмерване повече е необходимо, за да сепокаже изправност-
та на транзистора и да се потвърди, че определеният извод е ба-
зата.
2. Определяне изводите на колектора и на емитера
При транзисторите от типа PNP измерването се осъществява
по схемата, показана на фиг. 2.8 д и е. Когато колекторът е свър-
Фиг. 2.8. Определяне изводите на емитера, базата
и колектора на транзистор
зан към минусовата клема на измервателния уред, стрелката се
отклонява значително (фиг. 2.8 <Э). Ако колекторът е включен към
положителната клема — отклонението е малко (фиг. 2.8 е), т. е.
при по-голямото отклоняване на стрелката изводът на транзисто-
124
ра, който e свързан с отрицателната клема на омметъра, е ко-
лекторът. Естествено останалият трети извод е емитер. Съпро-
тивлението на резистора, включен между минусовата клема
на измервателния уред и база-
та трябва да е от 10 до 20 kQ.
При NPN транзистори от-
клоняването на стрелката е по-
голямо при включване на ко-
лектора към положителната
клема (фиг. 2.8 ж) и отклоня-
ването ще е незначително при
обратното включване (фиг. 2.8 з).
Разгледаните схеми за из-
мерване позволяват не само да
се определят изводите, но дават
и възможност да се оцени из-
правността на транзистора с
проверка на пробив и на пре-
късване на изводите. Омметъ-
рът показва „нула“ при пробив
на преходите на транзистора, а
при прекъсване на преходите —
показанието е „безкрайност".
При измерването обаче трябва
да се внимава да не се пипа с
пръсти около и по клемите на
уреда, защото ще се измени по-
казанието.
Освен разположението на из-
водите в процеса на работа е
необходимо да се знаят и някои
от параметрите на транзистори-
те, тъй като от тях до голяма
степей зависи режимът на рабо-
та на цялата импулсна схема.
Например от коефициента на
усилване р зависи степента на
насища е на транзистора в схе-
мата. Обратните токове опреде-
Фиг. 2.9. Бърэа оценка на параметра
те на транзистор с омметър
а— на емитерния обратен ток; б—на колек-
торния обратен ток; в — на колекторния ток;
г— на коефициента на усилване
лят шунтиращото действие на
транзистора в схемата и следователно поставят ограничения върху
стойностите на съпротивленията в схемата. При мултивибратори-
те, тригерите и в останалите симетрични схеми е необходимо два-
та транзистора да имат еднакви параметри.
125
Параметрите на транзисторите могат да се измерят със стрел-
кови уреди. В радиолюбителската литература са описани разно-
образии схеми, подходящи за тази цел. Тук се дават няколко на-
чина за бърза оценка на по-главните параметри на транзисторите
Фиг. 2.10. Проверка изправността иа ТТЛ интегрални схеми
а — логически елемент И-НЕ; б — логически елемент ИЛИ-HE; в — трнгер
и начини за подбиране иа транзистори с еднакви параметри. За
целта също се използува омметър. Начините за измерване са по-
казани на фиг. 2.9. Схемите на свързване са дадени за транзисто-
ри от типа PNP и NPN, като измерванията служат за контроли-
ране на следните параметри: фиг. 2.9 а — измерване на обратния
ток на емитера; б— обратния ток на колектора; в — началния ток
на колектора и г—оценка на коефициента на усилване (стрелката
се отклонява повече при по-голям коефициент). При измерване на
началния ток се откриват и транзисторите, на конто колекторният
ток самопроизволно се увеличава с времето.
Тези измервания позволяват да се подберат транзисторите с
еднакви параметри. Два транзистора имат еднакви параметри, ко-
гато при съответните измервания стрелката на измервателния уред
се отклонява еднакво или почти еднакво. Съответните токове мо-
гат да се определят от зависимостта
където Uo е напрежението на батерийката на омметъра;
Го — вътрешното съпротивление на омметъра (измерва се
или се определи от схемата на уреда);
Rt—показанието на омметъра при измерването.
Раэбира се, описаните проверки на транзисторите могат да се
извършат и с микроамперметър и външна батерийка.
За да се проверят ТТЛ интегралните схеми те трябва най-на-
пред да се включат към захранващо напрежение 4-5 V. Към из-
126
хода на логический елемент се свързва индикатор на ниво — волт-
метър или осцилограф (фиг. 2.10). При логическите елементи
И-НЕ проверката става, като всеки един от входовете последо-
ватели© се свързва към общия проводник и към захранването чрез
резистор със съпротивление около 5 kQ (фиг. 2.10 а). Може, вме-
сто да се включи към положителния полюс на захранването, вхо-
дът да се остави отворен (висят). При изправен логически еле-
мент в първото положение на ключа изходното напрежение е в
границите от 3,5 до 4,5 V, а във второто положение — от 50 до
150 mV. При логическите елементи ИЛИ-HE всички входове
освен проверявания трябва да са свързани към общия проводник
(фиг. 2.100). За проверка на тригерите и на мултивибраторите
трябва на тактовия им вход да се подаде импулс, който се полу-
чава от бутон и свързан след него R-S-тригер (фиг. 2.10 в).
В схемите, изградени с ТТЛ елементи, се допуска кратковре-
менно свързване на входовете на логическите елементи с общия
проводник. Това позволява проверка изправността на един логи-
чески елемент при условие, че на входа му се подава ниво логи-
ческа 1. Абсолютно е недопус-
тимо подаването на захранващо
напрежение към входовете на
включени в схема ТТЛ елемен-
ти, тъй като това щедоведе до
повреда на изходната верига на
логический елемент, към който
е включен този вход.
ОперационнИте усилватели
се проверяват с постановката,
показана на фиг. 2.11. При вър-
тене на потенциометъра около
средната му част изходното
напрежение на операционния
усилвател трябва със скок да
се изменя от максималното из-
ходно отрицателно до максимал-
ното изходно положително напрежение (около 0,9 Есс)-
2.2.1. Включване на схемнте
Съществуват два начина за разработване, проверка и включва-
не иа устройствата. При първия начин се монтира схемата на ця-
лото устройство и тогава се пристъпва към проверката, включва-
нето и настройването му. При втория начин включването става на
Фиг. 2.11. Бърэа проверка изправност-
та на операционен усилвател
127
етапи за отделки части от схемата на устройството. Независимо
от привидната бързина на първия метод, на практика обикновено
вторият метод е по-ефективен и по-бързо довежда до цялостно
изготвяне на разработваното устройство, тъй като по-бързо и лес-
но се откриват грешките и неточностите.
Преди включването на проверяваното устройство трябва доб-
ре да се познава действието му, за да може правилно да се пре-
цени неговата работа. Самото включване започва с проверка на
правилното свързване на схемата към клемите на токозахранване_
то. Ако токоизточникът е с регулируемо напрежение, трябва да
се провери дали правилно е установено захранващото напрежение.
След включването най-напред трябва да се измери токът, който
консумира схемата. Ако той значително надвишава очакваната
стойност, това свидетелствува или за грешка при монтиране на
схемата, или за дефектен транзистор или интегрална схема.
Обикновено най-напред схемата се проверява в статичен ре-
жим, т. е. без подаване на входни сигнали и на тактови импулси.
С волтметър се проверяват напреженията на наситените и на за-
пушените транзистори и съответно на входовете на логическите
елементи и импулсни схеми. Понякога обаче схемата се пуска из-
цяло и ако не работи, се правят измервания.
Един от проблемите при проверка на импулсните схеми е да
се установи дали те работят и съответно да се определи коя част
от схемата е неизправна. Тук са неприложими простите и извест-
ии методи, конто се използуват в радиоприемната техника за от-
криване на дефекта.
Универсален измервателен уред, който позволява да се про-
веряват и да се настройват импулсните схеми, е осцилографът.
Освен това е необходим и импулсен генератор (в повечето от слу-
чайте е напълно достатъчен генератор, построен пг схемата от
фиг. 2.31 или от фиг. 2.32). Осцилографите, предназначени за из-
мервания в импулсни схеми, имат чакаща развивка. При тях гене-
раторът за хоризонтално отклонение се управлява от наблюдава-
ния сигнал, което осигурява от една страна, неподвижност на из-
ображение™ на екрана и от друга — попадане на импулса върху
екрана. Последното е важно за импулси с малък коефициент на
запълване. Осцилографите без чакаща развивка също са много
полезни при настройка. Техен недостатък е това, че по-трудно се
синхронизират при наблюдаване на импулси с малък коефициент
на запълване, и е невъзможно да се видят на екрана фронтовете
на импулсите.
С осцилографа най-напред се проверява задаващият генератор
или входният сигнал на схемата и след това се проследява по-
128
следователно сигналът в цялата схема. По този начин«бързо се
открива неработещата част. Както бе показано по-горе, при им-
пулените схеми е от значение взаимного разположение на импул-
сите във времето. Това може да се определи само с осцилограф,
като се използува чакаща развивка с външна синхронизация. На-
пример, ако импулсите А и Б са разположени един спрямо друг,
както е показано на фиг. 2.12, осцилографът трябва да се синхро-
низира от положителния фронт на сигнала А. Ако при това на вхо-
да на осцилографа се подаде импулсът А, той ще се наблюдава
в началото на лъча. Импулсът Б ще започва от това място на
екрана, където е завършил импулсът А.
С осцилограф може да се определят амплитудата, честотата
на повторение и продължителността на импулсите. За измерване
на размаха на импулсите на входа на осцилографа се подават им-
пулси с познат размах. Регулаторът на вертикалното усилване се
поставя в такова положение, че чувствителността на осцилографа
да е цяло число на сантиметър или на деление от мрежата на
екрана. След това се подава измерваният сигнал, като размахът
на импулсите в сантиметри (или в деления на мрежата), умно-
жен ci чувствителността на осцилографа, дава размаха на импул-
сите във волтове. През цялото измерване обаче не трябва да се
измени положението на регулатора на усилването. Може да се
превключва усилването с грубия регулатор, като естествено това
се взема пред вид при определяне на чувствителността на осцило-
графа. Импулси с еталонна амплитуда се получават от мултиви-
братор. на изхода на който има включен транзисторен ключ, захран-
ван с еталонно напрежение (например 5 V). За получаването па
импулси с по-малък размах трябва да се предвиди делител от
два резистора, конто се включват в изхода на ключа.
При проверката на схеми, изградени с ТТЛ елементи, е удобно
осцилографът да има постояннотоков вход, за да може да се
контролира нивото на сигнала. Също така е практично, ако осци-
лографът е двуканален или двулъчев. На фиг. 2.13 е дадена схе-
ма, позволяваща наблюдаването на два ТТЛ сигнала с еднолъчев
осцилограф. Тази приставка позволява да се оцени полярността на
сигналите и временного им положение. Тя не дава представа за
истинската форма на импулсите, тъй като те преди подаването
им на входа на осцилографа преминават през логическите еле-
менти ЛЕЪ ЛЕ2, ЛЕъ, ЛЕо и разширчтеля ЛЕ-.
Приставката работи по следния начин. Входните сигнали след
инвертирането в логическите елементи ЛЕг и ЛЕ2 се подават на
схемите за съвпадение ЛЕЪ и ЛЕ& на втората трупа от входове
на конто постъпва сигнал от тригера Тр. По този начин сигнали-
9 Имчулсни схеми
129
те от4входовете 1 и 2 последователно през логический елемент
ЛЕ1 постъпват към входа на осцилографа. Елементите ЛЕП и ЛЕв
са разширители от типа 7460. Те са свързани с общ товар в еми-
терната си верига (резистора /?4), от който се снема сигнал за
А
Б ------- ----------
Фиг. 2.12. Наблюдава-
не на импулси върху
осцилографен екран
Фиг. 2.13. Приставка
към осцилограф за
наблюдаване на два
ТТЛ сигнала с еднолъ-
чев осцилограф
осцилографа. Входовете на разширителя ЛЕ8 са свързани към из-
хода Q на тригера Тр, така че, когато към осцилографа се про-
пуска сигнал от входа 7, изходният транзистор в ЛЕ8 да се от-
пушва и през резистора /?4 да протича ток, който създава пад
на напрежение. Този пад на напрежение предизвиква повдигане
на изображението върху екрана на осцилографа и то се появява
над изображението на сигнала от входа 2. Когато сигналът Q е
логическа 0 към изхода на схемата постъпват импулсите от входа
2, като изходният транзистор в разширителя ЛЕа е запушен, т. е.
върху резистора /?4 изчезва допълнитения пад на напрежение, по-
вдигащ изображението на сигнала от входа 7.
Отстоянието между двете осцилограми може да се регулира
чрез изменяне на с ьпротивлението на резистора /?3. Тригерът Тр
се превключва от импулси от тактовия генератор, образуван от
логическите елементи ЛЕ3 и ЛЕ±. Честотата на тактовия генера-
тор се избира достатъчно висока, за да не се забелязва на екра-
на на осцилографа превключването на сигналите от двата входа
на приставката.
Приблизително честотата на повторение на импулсите в про-
веряваната схема може да се сравни с честотата на външен им-
130
пулсен генератор. Затова най-напред се наблюдават импулсите с
иеизвестната честота, а след това импулсите от сигналгенератора,
без да се изменя честотата на развивката на осцилографа. Че-
стотата на сигналгенератора се нагласява така, че да съвпадне с
честотата на наблюдаваните импулси и след това се отчита. Точ-
но честотата на импулсите може да се измери с помощта на си-
нусоидален сигналгенератор, който се включва към входа на хори-
зонталния усилвател на осцилографа. На входа на вертикалния
усилвател се подава измерваният сигнал. Честотата на сигналге-
нератора се изменя, докато на екрана се получи една затворена
линия. При това положение честотата на сигналгенератора е рав-
на на честотата на повторение на импулсите. Наблюдаваната на
екрана линия е с неправилна форма и зависи от вида на входни-
те импулси.
В повечето случаи обаче радиолюбителите имат на разполо-
жение само комбиниран измервателен уред и с иегова помощ
трябва да се настроят схемите. Ако схемата е в статично съ-
стояние (т. е. без да се подават входни и тактови импулси), с
волтметъра се регистрират само напреженията на отпушените и
запушените транзистори в изходните вериги на логическите еле-
менти. В работещите схеми, т. е. в тези, в конто логическите еле-
менти и тригерите се превключват с някаква честота, с волтме-
тър се измерва напрежение, чиято стойност е между нула и на-
прежението на захранването (нивото на логическата единица). Ко-
гато честотата на превключване е няколко херца или по-ниска,
стрелката на уреда ще се отклонява в такт с превключването.
При по-високи честоти волтметърът показва средната стойност на
импулсното трешение (постоянната съставна на импулсната поре-
дица). Средната стойност на нмпулсната последователност се по-
лучава, като площта на импулса /„ Е се разпретеля равномерно
през целия период Тк :
= f Е,
• II
където Е е размахът на импулсите. При правоъгълни импулси
напреженито U, което се измерва с волтметъра, е равно на про-
изведението на коефициента на запълване у и размаха Е. Напри-
мер, ако импулсите са симетрични, измереното напрежение е 0,5 Е
(фиг. 2.14а). При малък коефициент на запълване (фик 2.14 в) из-
мереното напрежение е по-малко, а при голям коефициент на за-
пълване (фиг. 2.14 б) то се приближава до напрежението Е, т. е.
от това измерване освен за изправната работа на схемата се по-
лучава и дру1а важна информация — за стойността на коефициента
на запълване.
131
Честотата на повторение на импулсите може да се измери с
несложна приставка към измервателния уред (фиг. 2.15). Пристав-
ката се включва към обхвата 100 mA и има четири положения за
Фиг. 2.14. Определяне на средната съ-
ставна на имлулсни сигнали
и 100 kHz. Тези обхвати се
превключват с ключа П.
Принципът на работа на
приставката се базира на то-
ва, че при подаваие на право-
ъгълни импулси с честота / и
размах Е на паралелно свър-
зани кондензатор С и резис-
тор R върху резистора се
получава пад на напрежение
U=ERCf~kf. Това напреже-
ние се измерва с измервател-
ния уред, като скалата за от-
читане на честотата е линей-
на.. Коефициентът на пропор-
ционалност е
k=ERC.
Транзисторът 7\ в схемата
на фиг. 2.15 е емитерен по-
вторител, чиято задача е да намали влиянието на стрелковия уред
върху работата на схемата. След емитерния повторител сигналът
Фиг. 2.15. Измерител иа честота (приставка към стрелкови изме-
рителен уред)
132
се подава на транзистора Тг, който работи в ключов режим ифор-
мира импулс с амплитуда, равняваща се практически на стойност-
та на захранващото напрежение ЕСс- Потенциометърът R6 служи
за калибровка на честотомера. Калибровката се осъществява за
Фиг. 2.16. Логически пробник
обхвата 100 Hz, като при калибрирането на входа на приставка-
та се подава напрежение с амплитуда от няколко волта с мрежо-
ва честота 50 Hz.
При разработването на схеми с ТТЛ елементи е удобно из-
ползуването на логически пробници, конто със светлинна индика-
ция показват нивото на сигнала в допряната точка от схемата —
логическа 0 или логическа 1 (разбира се, само в статично състоя-
ние на схемата). На фиг. 2.16 е даден един прост вариант на ло-
гически пробник, изграден с интегралната схема 7413—тригер на
Шмит. Когато входното ниво е логическа 0 на изхода на тригера
на Шмит ЛЕ1, нивото е високо, транзисторът 7\ се насища и
светлинният диод светва— това е индикация, че нивото в
контролираната точка е логическа 0. Когато входното ниво е ло-
гическа 1, високо ниво има на изхода на тригера на Шмит ЛЕ2
и съответно светва диодът Д3 — индикатор за ниво логическа 1
във входа на пробника.
Пробникът се монтира в подходяща кутийка с два извода за
эахранване, конто се свързват към проверяваната схема и с на-
крайник за входа. Диодът Дг е германиев и предпазва интеграл-
ната схема 7413 от грешно свързваие на захранването. Резисто-
рите /?2 и Rt трябва да имат съпротивление
133
където Ел и /д са напрежението и токът на изпэлзуваните свет-
ЛИННИ ДИОДИ.
2.3. ОБЩИ ПРИНЦИПИ НА КОНСТРУИРАНЕТО НА ИМПУЛСНИ
УСТРОЙСТВА
От това, как е построена схемата, до голяма степен зависи
нейната надеждност, т. е. способността й да работы, без да се по-
врежда. Добрата конструкция опростява настройката и ремонта
на уреда. Всички части трябва да се разполагат така, че да са
лесно достъпни. Това е необходимо, за Да може да се измерват
напреженията и съпротивленията между изводите им, а така съ-
що да позволява при необходимост те бързо да се подменят.
Схемата може да бъде монтирапа върху плочка с клеми или
да се използува печатен монтаж. Обикновено печатнпят монтаж
позволява схемата да се построй върху по-малка площ, с което
се осигурява добра механична здравина hi спойките, достъпност
до всички елементи, а също така — нещо, което не е без значе-
ние — приятен външен вид. Печатиият монтаж трябва винаги да
се предпочита, особено когато се отнася за уред или за устрой-
ство, което ще се използува по-продължително.
Когато устройството трябва да се изработи бързо или няма
условия за изпълнение на печатен монтаж, схемата може да се
изпьлни и с „висящ" монтаж. Всички спойки обаче трябва да бъ-
дат направени върху клеми. Спойките, направени „във въздуха“
обикновено донасят впоследетвие много неприятности.
При изработването на печатпа татка както с „оправодеи“,
монтаж, така и с печатен монтаж, предварите ано е необходимо
да се обмисли разположението на частите и да се уточни разме-
рът на птатката. При това най-напред се взема пред вид разполо-
жението на входовете и на изходите, а отделните схемни компо-
ненты се разполагат така, че съединителните прово дници или пи-
сти между тях да са възможпо най-къси. Ако в схемата има по-
големи детайли, като потенциометры, кондензатори с готям капа-
цитег, трансформатори и т. н., те трябва да бъдат добре закре-
пени върху платката, така че техните изводи да не носят меха-
нични натоварвания.
Когато устройството е голямо, то не може да се събере на
една печатна платка и се налага схемата да се разпредели иа ня-
колко платки. Желателно е на всяка една от платките да се раз-
положи по възможност отделен функционален възел и връзките
между отделните платки Да са минимални. Платките се свързват
134
към устройството чрез куплунги (съединители)— това позволява
при необходимост да се изваждат бързо.
В корпуса на устройството платките трябва да се разполагат
вертикално, за да се облекчи температурният режим на елемен-
тите. В корпуса трябва да се предвидят също така и вентила-
ционни отвори. Затворени корпусы може да се правят или само
за схеми, съставени от няколко транзистора, за схеми, конто рабо-
тят в лек температурен режим, или за устройства, конто ие рабо-
тят продължително.
2.4. ТИПОВИ И ПРИМЕРИМ ИМПУЛСНИ СХЕМИ
За да се облекчи конструирането на импулените устройства, в
настоящата глава се дават типови схеми за най-често срещаните
импулени елементи — мултивибратори, тригери, тригерни броячи,
и т. н., като схемите са така подбрани, че да са подходящи за
повечето от срещаните случаи
в практиката. След това се да-
ват примеры за използуването
на тази схема в прости устрой-
ства, конто могат да бъдат по-
вторени от радиолюбителите.
Мултивибратор с интеграл-
ната схема 74121 за продъл-
жителни импулси. Чакащият
мултивибратор 74121 позволява
формирането на импулси с про-
дължителност до 28 s. По-голя-
ма продължите тност може да
се постигне, ако времезадаваща-
та верига се включи посредст-
вом буфере и транзистор фиг.
2.17. В тази схема съпротивле-
нието на резистора вьв вре-
мезадаващата верига може да
се избира до 1 MQ.
Мултивибратор с PNP тран-
зистор и два инвертора
(фиг. 2.18). Мултивибраторът от
Фиг. 2.17. Получаване на про-
дължителни импулси с чакащия
мултивибратор 74121
фиг. 1.42 поради малкото си
елементи се използува широко. Негов недостатък е нискоомното
съпротивление във времезадаващата верига и съответно необхо-
димостта от повишен капацитет на коидензатора. Този недоста-
135
тък се отстранява чрез включването на транзистор по схема с
общ колектор между времеразрядната верига и входа на логи-
ческий елемент ЛЕХ. Съпротивлението 7? в гтози случай може да
се изменя от 200 Q до 30 к2.
Фиг. 2.18. Автогенериращ мулти-
вибратор с PNP транзистор и два
инвентора
Фиг. 2.19. Мултивибратор със
закъснителна линия
Мултивибратор със закъснителна линия (фиг. 2.19). Перио-
дът на трептенията в този мултивибратор е равен на двойного
време на разпространение на сигнала в закъснителна~а линия,
конто свързва изхода с входа на логическия елемент. Тази схема
се характеризира с добрата стабилност на трептенията и оше с
това, че при работа в старт-стопен режим всички импулси в паке-
та имат еднаква продължителност. Закъснителната линия трябва
да е с характеристично съпротивление 600 Q.
Асинхронни броячи с D-тригери. В ТТЛ интегрално изпълне-
ние най-разпространен D-тригер е интегралната схема 7474. В един
корпус са вградени два D-тригера. От тригера са изведени такто-
вия вход (изводи 3 и 77), нулиращ вход (изводи 7 и 73), D-вход
(изводи 2 и 72), вход за установяване в 1- (изводи 4 и 10} и прав
(изводи 5 и 9) и инвертиран изход (изводи 6 и 8). Общият провод-
ник е извод 7, а положителният полюс на захранването се пода-
ва на извод 14. Тригерът се превключва от положителния фронт
на тактовия импулс. През време на превключването на нулиращия
вход и на входа за установяване в състояние 1 сигналът трябва
да е на ниво логическа 1.
Броячите с коефициент, неравен на 2", се изграждат с въвеж-
дането на обратна връзка. При брояч с коефициент на броене три
сигналът на обратната връзка се взема от изхода Q2 на втория
тригер и се подава на входа D на първия тригер (фиг. 2.20 а). При
по-голям коефициент на броене за формирането на обратната връэ-
136
+5v
Qt
Q,
Вход
1ч 13 12 11 10 9 8
। 7474
1 234567
a
Фиг. 2.20. Асинхронен брояч с D-тригери от типа 7474
а — брояч на три; б — на пет; а — на шест; г — на седем; д — на девет; е — на единадесет;
ж — на дванадесет
137
ка се използува логически елемент (вж. т. 1.9.2). Сигналы на об-
ратната връзка се подава иа нулиращнте входове на тригерите на
брояча.
На фиг.'2.20 са дадени схемите на асинхронни >броячи с кое-
фициенти на броене от три до дванадесет.
ж
Фиг. 2.20 II
Брояч с програмируем коефициент на броене. Програмируем
коефициент на броене може да се осъществи, ако за формиране
138
на сигнала на обратната връзка'се използува л-входов логически
елемент, където п е броят на тригерите. Изменянето на коефици-
ента на броене се постига със съответно включване на входовете
на логический елемент към изходите на тригерите.
Фиг. 2.21. Асинхронен брояч с програмируем коефициент на броене
(от две до десет)
За формиране на сигнала на обратната връзка много по-удобно
е да се използува дешифратор, който в същност е образуван от п
логически елемента (при пълните дешифратори), включени към
всички изходи на тригерите. В този случай подбирането на коефи-
циента на броене става чрез превключване на изхода на дешифра-
тора към нулиращия вход на тригерите (фиг. 2.21). Кондензаторът
С, свързан към обратната врьзка, служи за отстраняване на пара-
зитни пикове, възникнали в изходите на дешифратора.
Синхронните броячи се изграждат с J-K-тригери. Най-разпро-
странен J-K-тригер в ТТЛ интегрално изпълнение е 7472. В един
корпус има само един тригер с по три J и К- входа (изводи 3, 4 и
139
5, и съответно 9,10 и 11). Освен това от тригера са изведени так-
товият вход,(извод 12), нулиращият вход (извод 2) и входът за
установяване в 1 (извод 13), прав изход (извод 8) и инверсен из-
ход (извод 6).
в
Фиг. 2.22. Синхронии'броячи с J-K-тригери от типа 7472
а — с коефициент на броене три; б — пет; в — шест
При синхронните броячи тактовите входове се свързват заедно
и на тях се подават тактовите импулси. Различните коефициенти
на броене се получават чрез съответно свързване на входовете J
140
и К към изходите на предходните тригери. На"фиг. 2.22 са дадени
схемнте на броячи с коефициент на броене три, пет и шест, а на
фиг. 2.23 — на брояч с коефициент десет.
Фиг. 2.23. Синхронен брояч с
циент на броене десет
J-K-тригери от типа 7472 с коефи-
Фиг. 2.24. Асинхронни броячи с интегралната схема 7493
а — с коефнциеит на броене девет; б — десет; в —- дваиадесет
141
Асинхронен брояч с интегралната схем0 7493. Тази инте-
грална схема е образу вана от четири тригер^ (в», фиг. 1.67 а). Тя
има два нулиращи входа, обединени с ло^ическата операция И,
Фиг. 2.25. Асннхронни броячи с интегралната схема 7493
с коефициент на броене седем (а) и единадесет (б)
което в някои случаи опростява изграждането на веригата на об-
ратната връзка. Самата обратна връзка се осыцествява по същия
начин, както и при броячите с D-тригери.
При броячите с коефициент девет, десет и дванадесет за из-
пълнение на обратната връзка са достатъчни двата нулиращи вхо-
да (фиг. 2.24). При броячите на седем, единадесет, тринадесет, че-
тиринадесет и петнадесет за получаването на сигнала на обратната
връзка се използува допълнителен двувходов или тривходов логи-
чески елемент и свързан след него инвертор (фиг. 2.25 и фиг. 2.26).
142
a
Q; Q:
%
Вход
2 M
li ?3 72 77 M ? J
) 74 93
1 13 0-567
+5v
74 13 /2 11 10 9 в
1 7410
7 2 J 4 5 6 7
t5v
6
Фш. 2.26. Асинхронни броячи с интегралната схема 7493
а—коефициент на броене 13; б — четиринад°сет; в — петнадесет
2.5. ПРИМЕРНИ ИМПУЛСНИ УСТРОЙСТВА
Генератор на мигаща светлина (фиг. 2.27 а). Лампичката Л е
включена в колекторната верига на транзистора Т3. Захранващото
напрежение се подбира в зависимост от напрежението на ла.мичка-
143
та, а транзисторът — от номиналния ток на лампичката. При данни-
те на компопентите, посоченп на схемата, честотата на миганията
е около 1 Hz.
Мултивибраторът от фиг. 2.27 а е симетричен, т. е. продължи-
телността на светенето и нссветенето на лампата са еднакви. На
Фиг. 2.27. Генератор за мигаща светлина
Фиг. 2.28. Генератор за мигащи светлини с ТТЛ интегрални схеми
фиг. 2.27 б е даден мултивибратор, на който паузата между свет-
ванията е по-продължителна от времето па светването. С помощта
на потенциометъра /?4 може да се регулира продължителността
144
на паузата. С пойазаните на фигурата стойкости на компонентит
паузата се изменя от 3 до 40 s, а времето на светенето е около
1,5 s.
Ако е необходимо лампата да е по-силна, тя трябва да се
включи в колектора Иа трети транзистор със съответна мощност,
който се свързва към транзистора Г2 по същия начин, както и в
схемата на фиг. 2.27 а. За управляване на по-мощни лампи може
да се използува и реле, което се включва в колекторната верига
на транзистора.
Тези схеми могат да се използуват за получаване на светлин-
ни ефекти в детски играчки, макети и т. н. а също ив превоз-
ните средства.
Фиг. 2.29. Генератор за преместваща се светлина
Генератор на мигаща светлина с интегрални схеми (фиг. 2.28).
Схемата е образувана от брояч до 16, съставен от четири после-
дователно свързани D-тригера (две интегрални схеми 7474). Броя-
чът се превключва посредством импулсите от мултивибратор, из-
граден с интегралната схема 7400 и транзистора 7\. Честотата на
превключване може да се регулира с потенциометъра Ра в широ-
10 Импулсни схеми
145
ки граници. Лампичките се превключват от транзисторите Т2 — Тъ,
конто се управляват от тригерите, така че втората лампа ще свет-
ва два пъти по-рядко от първата, третата — четири пъти по-рядко,
а четвъртата — осем пъти по-рядко. Захранващото напрежение, към
което се свързват лампичките, се подбира в зависимост от напре-
жението па лампичките. Когато лампичките, конто трябва да се
у правляват от един транзистор, са повече, в колекторната му вери-
га се свързва реле, което от своя страна включва лампичките. Пара-
лелно на релето трябва да се включи диод с катода към положи-
телния полюс на захранването.
Схемата от фиг. 2.28 може Да се използува за осветление на
елха. За тази цел е ефектно използсването на генератор на пре-
местваща се светлина (фиг. 2.29). Схемата е образувана от брояч
до десет (интегралната схема 7490), към който е включен деши-
фратор 7442. От изходите на дешифратора през логическите еле-
менти ЛЕл—ЛЕХ0 се управляват транзисторите 7\— TiQ, превключ-
ващи лаглпичките —Л10.
Звуков генератор (фиг. 2.30 а). Схемата се състои от задаващ
генератор — транзисторите 7\ и Т2, и изходно стъпало — транзисто-
рът Т3. Задаващнят генератор е построен по схемата на мултивиб-
ратор, който формира импулси със звукова честота. При означените
на схемата стойкости на компонентите честотата на повторение на
импулсите е около 800 Hz. Вместо високоговорител може да се
включи без трансформатор високоомна сл/шалка.
Генераторът може да се използува за из-чаване на морзовата
азбука, като морзовият ключ К се включва във веригата на захран-
ването.
Аналогична схема на звуков генератор може да се иэпълни и с
ТТЛ интегрални схеми (фиг. 2.30 6). Генераторът в тази схема е
осъществен с интегралната схема 7420 (два четиривходови логи-
чески елемента), като може да се използуват и други видове ло-
гически елементи. Съпротивлението /? може да се изменя от 180
до около 300 Q. За високоговорител се използува телефонен
капсул.
1 енератор на еталонни честоти. При настройката и проверка-
та на импулсните схеми е необходим импулсен генератор. За целта
може да се използува генератор, изпълнен по една от схемите от
фиг. 1.42, 1.43 или 2.18. Удобно е използуването на кварцовоста-
билизирани генератори, от конто чрез деление могат да се получа-
ват импулси с различии еталонни честоти.
На фиг. 2.31 е дадена схема на кварцов генератор на честота
10 MHz. Генераторьт е изпълнен по схемата от фиг. 1.42, в която
кондензаторът е заменен с кварц. Импулсите от кварцовия генера-
146
тор се подават па делител на десет — интегралната схема 7490.
От нея се получават импулси с честота 5 MHz и 1 MHz. Импулси
с по-ниска честота могат да се получат от схемата, дадена на
фиг. 2.4 б.
Фиг. 2.30. Звуков генератор
Импулсен генератор (фиг. 2.32). Генераторът е изграден с един
операционен усилвател, включен като тригер - на Шмит (вж.
фиг. 1.47). Честотпата корекция е така подбрана, че да се постигне
сравнителпо висока честота па гепериране. Генераторът има четири
обхвата, конто се превключват с ключа К: 1 от 2 до 20 Hz; 2 —
от 20 до 200 Hz; 3- от 200 до 2000 Hz ч 4— от 2 до 20 kHz. Че-
стотата на формиранпте импулси се регулира с потенциометъра /?,,
147
а коефициентът на запълване — с потенциометърад?3. За да се по-
виши товароспособността на схемата, на изхода й може да се вклю-
чи емитерен повторител.
оЮМНгЗМНто oZ/Wz
14 13 12 И 10 9 8
) 7400
Фиг. 2.31. Генератор на еталоинн чесгни
/4 13 12 11 10 9 8
7490
1 234582
u UTJ и 11 и и
+5v
-15V
Фиг. 2.32. Генератор на правоъгълнн импулси
Честотомер. С помощта на интегрални схеми практически лес-
но се правят честотомери. На фиг. 2.33 е дадена схема на честото-
мер, изпълнена с чакащ мултивибратор от типа 74121. Чакащият
мултивибратор се пуска от входните импулси. Тъй като във всеки
148
обхват на измерение чакащият мултивибратор генерира импулси с
постоянна продължителност, в зависимост от честотата на входния
сигнал се изменя коефициентът на запълване на изходните импул-
—II—°"
С,1Г0,47
C2*47nF
Фиг. 2.33. Аязлогов честотомер
си. Със стрелковия измерителен уред се измерва постоянната състав-
на на изходните импулси, която е пропорционална на честотата на
входните импулси. Честотомерът има четири обхвата, конто се пре-
включват с ключа К: 1—от 0 до 100 Hz; 2—от 0 До 1 kHz; 3—от
О до 10 kHz и 4—от 0 до 100 kHz. Честотомерът се настройва с
подаване на импулси с еталонна честота чрез потенций метрите
/?а—/?б. Диодите Дг и Д2 предпазват входа на мултивибратора от
напрежения, по-високи от 5 V, и от отрицателни входни напреже-
ния. Тъй като във входа на чакащия мултивибратор 74121 има
включен тригер на Шмит, освен правоъгълни могат да се подават
и входни импулси с производна форма. Когато входният сигнал е с
размах, по-малък от 3 V, на входа трябва да се включи усилвател
На фиг. 2.34 е дадеиа схемата на цифров честотомер. Изпълнен
е с шест последователно свързани броячи до десет —5fl) от ти-
па 7490. На входа на броячите се подават импулсите, на конто се
измерва честотата. Измерването трае 1s — броячът преброява
броя на импулсите в 1 s, така че отчитането е директно в херци.
Резултатът се покаэва иа шестцифрови газоразрядни лампи, кон-
то се управляват с интегралната схема 74141. За Да не премигват
149
индикаторните лампи при преброявЛаето на импулсите, състоянието
на броячите се запомня в междинна памет — интегралните ехе-
ми 7475. Цикълът на броене и на индикация общо продължава
10 секунди и се управлява от брояча на десет ь7 и свързания към
Фиг. 2.34. Цифров честотомер
него дешифратор 7442. Сигналът от извода 2 на дешифратора нулира
тригерите на броячите —Бе. След 1 s по времето на импулса на
изхода 4 на дешифратора (с продължителност 1 s) входните импул-
си постъпват към брояча. След още една секунда състоянието на
брояча се записва под действието на импулса на изхода 6 на де-
шифратора в междинната памет и измереният резултат се показва
на индикаторните лампи. Ново измерване и съответно смяна на по-
казание™ на индикатора ще настъпи след 10 s.
150
За да е точно измерването, честотата на импулсите, постьпва-
щи на входа на брояча Б1г трябва да е точно 1 Hz. Тези импулси
се формират от схемата на фиг. 2.4 6.
2.5.7. Реле за време (фиг. 2.35 а)
Схемата е съставена от тригер на Шмит (транзисторите Г3 и Г4)
и зарядната верига — резисторите и /?2 и електролитния кон-
дензатор Сх. Транзисторите 7\, и образуват съставен емитерен
повторител с високо входно съпротивление и неговата задача е
да отдели времезадаващата верига от ниското входно съпротив-
ление на тригера на Шмит.
В изходно положение кондензаторът С3 е разреден до нула
При натискане на бутона Б към схемата се подава захранващо
напрежение. Тъй като напрежението на базата на транзистора 7\
в първия момент е нула, съответно и входното напрежение на
Фиг. 2.35. Реле за време
а — схема; б — превключване на времезадаващата верига
тригера на Шмит също е нула (базата на транзистора Г3). Сле-
дователно транзисторът Т3 се запушва, а Г4 се насища. Релето Р
се включва и с контакта си pi шунтира бутона Б. Контактът р\\
е работен и включва съответния уред. Тригерът ще остане в то-
ва положение, докато кондензаторът не се зареди до праго-
вото напрежение на тригера на Шмит. Тогава схемата се пре-
151
включва и релето се изключва. Контакты на релето р\ прекъсва
захранващата верига и кондензаторът Сх бързо се разрежда през
включените последователно преходи емитер—база на транзистори-
те 7\ и Г2 и резистора и след около 3—4 s схемата е гото-
ва за ново включване. С потенциометъра Rx се изменя времекон-
стантата на зареждане, а следователно и времето на задейству-
ване. При стойностите на компонентите, дадени на схемата на
фиг. 2.35 а, изменението е от 30 s до около 6 минути.
Разгледаното реле за време може да се използува за фото-
графски цели или за определяне продължителността на различии
процеси. В този случай към копчето на потенциометъра Rx тряб-
ва да се постави стрелка, която да показва времето на задържа-
не на релето. Разграфяването на скалата трябва да се изпълни
експериментално. За да бъде скалата линейна, трябва и потенцио-
метърът също да е с линеен закон на изменение.
Много по-удобно е, ако зарядната вернга се пострси по начи-
на, показан на фиг. 2.35 б. Времето на закъснение на релето се
определи от положението на ключовете Кх—Къ, като при отва-
ряне на всеки следващ ключ закъснението се увеличава два пъ-
ти. Например, ако всички ключове са затворени, зарядното съпро-
тивление е съставено само от резистора Rx и закъснението е 0,5 s.
При отваряне на ключа Кх зарядната верига се образува от свър-
заните последователно резистори Rx и R2 и закъснението е 1,5 s.
Ако са отворени ключовете Кх, К3 и К5, закъснението е 0,5 + 1 +
+ 4 + 16 = 21,5 s. По този начин, като се набира с положението
на ключовете съпротивлението на зарядните резистори, може да
се получат всички стойности на закъснение на релето от 0,5 до
31,5 s през 0,5 s. Освен това с ключа Кв може да се превклю-
чи зарядният кондензатор от 100 (1F на 1000 pF и да се увели-
чи закъснението 10 пъти.
Описаното реле е подходящо така също и за направа на елек-
тронен стълбищен автомат или за изключване на електродомакин-
ски уреди, например на перални. В този случай обаче контактите
на релето трябва да са в състояние да превключват необходимия
ток. Ако релето, включено в колекторната верига на транзистора
Г4, не може непосредствено да включва и изключва съответния
уред, трябва да се включи второ реле, например от типа
КО—220 V/50 Hz, намотката на което се захранва от мрежата.
Схема на цифрово реле за време е дадена на фиг. 2.36. Тази
схема в същност представлява програмируем брояч с коефициент
от 1 до 99. На входа на схемата се подават импулси с честота
1 Hz или с период 1 минута, като в първия случай времето на
закъснение може да се превключва до 99 секунди, а във втория
152
случай — до 99 минути. Релето се пуска с натискане на бутона 5,
при което тригерът Трх пропуска само един тактов импулс през
логический елемент ЛЕХ. Този тактов импулс с положителния си
фронт превключва тригера Тр2 и се разрешава броенето на вход-
Фиг. 2.36. Цифрэво реле за време
ните импулси с честота 1 Hz. Моментът на изключване на реле-
то се определи от положеннето на ключовете KY и А'2. С ключа
К2 се установяват единиците секунди (минути), а с К2 — дессти-
ците секунди (минути). През времето па броене в изхода Q на три-
гера Трг има ниво 1, което насища транзистора 7\ и се задействува
релето Р. Контактите на релето включват изпълнителната верига.
При иэработване на схемата трябва да се обърне внимание
на отстраняване на смущенията, конто се предизвикват от включ-
ването на релето. За целта |рябва да се предвидят достатъчно
блокиращи кондензатори в захранващата верига.
Импулси с честота 1 Hz могат да се получат от задаващия
генератор на електронен часовник или от тактов генератор, из-
пълнен по схемата от фиг. 1.42. Във втория случай точността на
релето е много по-ниска.
153
2.5.8. Приставка към стрелкови измерителен уред за измерване
на високоомни съпротивлення
Повечето от комбинираните измервателни уреди имат специа-
лен обхват за измерване на високоомни съпротивлення, при което
обаче е необходим допълнителен източник на напрежение. В за-
висимост от типа на уреда необходимого напрежение е от 10 до
200 V. Приставката към автометрите, конто е дадена на фиг. 2.37 а,
позволява да се получи необходимото повишено напрежение, без
да се използува допълнителна високоволтна батерия. Тя пред-
ставлява еднотактов преобразувател на напрежение със самовъз-
буждане. Захранва се от една суха батерия 1,5 V или от мало-
габаритен акумулатор. Хубаво е, ако е въэможно, да се използу-
ва вътрешната батерийка на омметъра.
Преобразувателят работи с право включване на изправителния
диод, тъй като това позволява да се постигне постоянство иа
повишеното напрежение при измерване на различии по стойност
съпротивлення. Трансформаторът Тр е намотан на два сложени
един върху друг феритни пръстена Ф 1000 с размери 10x6x2 mm.
Намотката wc има 30 навивки, а намотката на обратната връз-
Фиг. 2.37. Приставка към омметър за измерване на високоомни съпротивлення
ка wb— 10 навивки. Те са изпълнени с проводник ПЕЛК-0,12
При тези данни на трансформатора преобразувателят работи на
честота около 30 kHz.
Броят на навивките wt във вторичната намотка се определя
в зависимост от необходимото напрежение по формулата
Wr = l,15.F0 wc ,
154
където Uo е необходимого повишено напрежение;
Ев—напрежението на захранващата батерийка;
Wc—броят на навивките в първичната намотка (в случая
30).
В зависимост от конструкцията на измервателния уред при-
ставката може да се монтира вътре в него или да се оформи в
отделна кутийка. Когато е необходимо да се получи иэходно
напрежение, по-високо от 20 V, за сърцевина на трансформатора
трябва да се използува феритен пръстен с по-големи размери или
Ш-образни феритни сърцевйни, запазвайки съотношението на броя
на навивките.
Приставката се включва с ключа К само по време на измер-
ване. Преди началото на измерването уредът се калибрира също
както и при другите обхвати. При правилно избрано изходно на-
прежение на приставката допълнителна калибровка на омметъра
при преминаване към високоомния обхват не е нужна.
Омметрите, конто нямат спецнално предвиден обхват, също
могат да се използуват за измерване на високоомни съпротивле-
ния. За тази цел трябва да се превключи уредът на съществу-
ващия най-високоомен обхват и последователно на измерваното
съпротивление да се включи описаната по-горе приставка и до-
пълнителен резистор. При това обаче трябва да се съблюдава по-
лярността — положителната клема на приставката се свързва към
отрицателната клема на омметъра (правилността на включването
се проверява с волтметър). Съпротивлението на допълнителния
резистор /?д се определи по формулата
/?д =(/«-1)Го,
а изходното напрежение на приставката
Uo = (m—Y)U.
Тук т е кратността на разширяване на измервателния обхват
г0 — вътрешното съпротивление на омметъра в използу
вания обхват;
U — напрежението на вътрешиата батерийка на уреда.
Удобно е коефициентът на разширяване на измервателния об-
хват да се приеме 10 или 100. По този начин се използува съ-
ществуващата скала за отчитаие резултата от измерването. Вът-
решното съпротивление се определи с помощта на друг омметър,
като при измерването вътрешната батерийка на омметъра се из-
важда и клемите на включването й се свързват накъсо.
155
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговор.............................................................. 3
Въведенне.............................................................. 5
Част първа............................................................. 7
Импулсна техника
1.1. Параметри и характеристики на импулсите........................... 7
1.2. Преходни процеси..................................................11
1.2.1. Преходни процеси в /?С-вериги...............................12
1.2.2. Въздействие на правоъгълни импулси на напрежение върху/?С-ве-
риги...............................................................15
1.3. Диференцираши вериги..............................................18
1.4. Интегриращи вериги................................................19
1.5. Транзисторите в импулсните схеми..................................22
1.5.1. Транзистории ключове........................................22
1.5.2. Емитерен повторител........................................31
1.6. Основии логически схеми...........................................33
1.6.1. Логически схеми с дискретни диоди и транзистори.............33
1.6.2. Транзисторно-транзисторни логически елементи................39
1.7. Мултивибратори ...................................................41
1.7.1. Автогенериращи мултивибратори...............................41
1.7.2. Чакащи мултивибратори.......................................46
1.7.3. Чакащи мултивибратори с ТТЛ интегрални схеми............... 49
1.7.4. Автогенериращи мултивибратори с ТТЛ интегрални схеми .... 57
1.7.5. Мултивибратори с операционни усилватели.....................61
1.8. Генератори с трансформаторна обратна връзка.......................65
1.8.1. Блокинг-генератори..........................................65
1.8.2. Преобразуватели на напрежение...............................69
1.8.3. Препоръки по настройката на блокинг-геиераторите............73
1.9. Тригери. Тригерни броячи..........................................73
1.9.1. Тригер с две устойчиви състояния............................73
1.9.2. Приложение на тригерите. Тригерни броячи....................81
1.9.3. Тригер на Шмит..............................................88
1.10. Генератори на линейно изменящо се напрежение.....................93
1.11. Схеми за преобразуване на импулси...............................99
1.11.1. Амплитудни ограничители ... 99
1.11.2. Фиксатори на ниво........................................103
1.11.3. Импулсни селектори.......................................105
1.11.4. Закъснителни линии........................................107
1.12. Генератори на стъпалообразно напрежение.........................110
156
Част втора
Импулсии устройства
2.1. Синтезиране^на импулсни схеми.....................................112
2.2. Работа с импулсни схеми...........................................122
2.2.1. Включване на схемите........................................127
2.3. Общи принципи на конструирането на импулсни устройства............134
2.4. Типови и примерни импулсни схеми................................. 135
Мултивибратор с интегралната схема 74121 за продължителни им-
пулси ........................................................135
Мултивибратор с PNP транзистор и два инвертора................135
Мултивибратор със закъснителна линия..........................136
Асинхронни броячи с D-тригери.................................136
Брояч с програмируем коефициент на броене.....................138
Асинхронен брояч с интегралната схема 7493 .................. 142
2.5. Примерни импулсни устройства......................................143
Генератор на мигаща светлина..................................143
Генератор нз мигаща светлина с интегрални схеми...............145
Звуков генератор..............................................146
Генератор на еталонни честоти.................................146
Импулсен генератор............................................147
Честотомер....................................................148
2.5.7. Реле за време...............................................151
2.5.8. Приставка към стрелкови измерителен уред за измерване на високо-
омни съпротивлення.................................................154
157
ИМПУЛСНИ СХЕМИ
В РАДИОЛЮБИТЕЛСКАТА ПРАКТИКА
Автор к.т.н. инж. Карил Иванов Конов
Рецензенти; ст. н. с. к.т.н. ннж. Живко Борисов Паскалев
к.т.н. инж. Ата нас Иванов Шишков
Второ издание
Иоя ач 9533123211
К°Д 03 3172=61=81
Издателски № 12610
Научен редактор ниж. Басил Д. Терзиев
Художник Ру мен Пенев
Художник-редактор Стефан Десг о )ов
Технически редактор Дора Мечкова
Коректор Инка Петрова
Дадена за печаг на 5. II. 1981 г.
Подписана за печат на 30. IV. 1981 г.
Излвэла от печат на 30. VI. 1981 г
Печатни коли 10*00 Издателски коли 9.33 УИК 9.92
Формат 60|84]16 Тираж 9090 Цена 0,77 лв.
Държавно издателство «Техника", София, бул. Руски № 6
Държввм печатница «А. Стратнев’ — Хасково
ЦЕНА(КЭЛЕВА