2-ma’ruza mavzu: Mantiqiy elementlar Reja: Mantiqiy elementlar. Invertorlar. Takrorlovchilar va buferlar

Shmitt triggeri.Shmitt triggeri ma’lum xususiyatli mantiqiy elementi bо‘lib, atayin kirishida uzuliksiz signal (analog) bilan ishlashga mо‘ljallangandir. Ular kirishdagi analog signalni chiqishda raqamli signalga о‘zgartirish uchun mо‘ljallangan. Bu kabi mikrosxemalarni paydo bо‘lishi birinchi navbatda aloqa yо‘llaridan о‘tish natijasida shakli о‘zgargan raqamli signalni shaklini tiklash zaruratidan kelib chiqdi. Bunday signallarning frontlari silliqlashgan bо‘lib, natijada signal shakli tо‘g‘ri tо‘rt burchak bо‘lish о‘rniga, uch burchakka yaqin yoki sinusoidaga о‘xshash bо‘lib qoladi. Shu bilan bir qatorda, uzoq masofalarga uzatiladigan signallar shovqin va xalallar natijasida juda о‘zgaradi. Ularni shaklini о‘z holidek tiklash va shovqin va xalallar ta’sirini yо‘qotish uchun aynan Shmitt triggerlari mо‘ljallangan.

Ifodalanishning birinchi va ikkinchi bosqichida (mantiqiy model va vaqt ushlanishlari bо‘lgan model) Shmitt triggerlari oddiy mantiqiy elementni tashkil etadi, ular ma’lum signal tarqalishini ushlanishi bilan kirishdagi raqamli signallar ustida mantiqiy funksiyalarni bajaradilar. Lekin ifodalanishning uchinchi bosqichida esa ularning oddiy mantiqiy elementlardan juda jiddiy farqi mavjud.

Agarda chiqish kuchlanishini kirish kuchlanishiga bog‘liqlik grafigini qurilsa (о‘tish kо‘rsatgichi), Shmitt triggeri uchun u oddiy elementga nisbatan ancha qiyin bо‘ladi (3.35-chizma).

3.35-chizma. Oddiy invertor va teskati chiqishli Shmitt triggerining о‘tish kо‘rsatkichlari.

Inversiyali oddiy element bо‘lgan holda (a) kirish kuchlanishining ma’lum ishlash ostonasidan past bо‘lganda chiqish signali yuqori qiymatga ega bо‘ladi, kirish kuchlanishi bu ostonadan yuqori bо‘lganda esa past qiymatga ega bо‘ladi. Bunda kirish kuchlanishi oshishi yoki kamayishining axamiyati yо‘q. Kirish signalining noldan ma’nba kuchlanishi qiymatiga yetguncha oshishida ishlash ostonasi ) boshqacha bо‘ladi, signalni ma’nba kuchlanishidan nolgachan kamayishida esa ishlash ostonasi ( ) butunlay boshqacha bо‘ladi, yani . Natijada esa grafikda о‘ziga xos sirtmoq hosil bо‘ladi. Kirish signalini avvalgi qiymatiga qaytishda, chiqish signali xolatini о‘zgartirishga xuddi kechikkandek tuyuladi. Bu gisterezis effekti deb ataladi (ushlanish).

Gisterezisning mavjudligi quydagilarga olib keladi, ( – ) qiymatdan kam bо‘lgan amplitudali har qanda yshovqin, har qanday xalallar kesib tashlanadi. Kirish signallarining har qanday frontlari, hattoki yassilari ham chiqish signalining tikka frontiga о‘zgartiriladi. Asosiysi – kirish signalining amplitudasi ( – ) dan katta bо‘lishidir. 3.36-chizmada oddiy invertor va teskari chiqishli Shmitt triggerining yassi frontli va shovqinli signalga qanday etibor qilishi keltirilgan.

Raqamli mikrosxemalarning standart seriyalarida Shmitt triggeri invertorlar (ТЛ2 – 6 ta invertorlar) va 2VA-YО‘Q elementlari orqali berilgan (ТЛ1 – 2 ta element). Bu mikrosxemalarning barchasi uchun ostana kuchlanishi 1,7 V ( ) atrofida va 0,9 V ( ) atrofidagi qiymatni tashkil etadi. Shmitt triggerining shartli grafik belgilanishi 3.37-chizmada keltirilgan.

3.36-chizma. Invertor (chapda) va teskari chiqishli Shmitt triggerining surilgan kirish signaliga eʻtibori.

3.37-chizma. Shmitt triggerlari.

Shmitt triggerining eng kо‘p tarqalgan tatbiqi – bu sxema manbasining yoqilishi bо‘yicha boshlang‘ich nol holatga о‘tqazish signalini hosil qiluvchi sifatida tarqalgan. Bunday nolga о‘tqazish sxemasiga zarurat quyidagi sabablar tufayli hosil bо‘lgan, manba yoqilganda ichki xotiraga ega bо‘lgan (masalan, registrlar, sanoq qurilmalar) murakkab mikrosxemalar xohishiy qiymatga ega bо‘lib qoladilar, bu esa noqulay va notо‘g‘ri holat. Ularni kerakli holatga keltirish uchun (kо‘pincha – ularni nol holatga о‘tqazish uchun) aynan dastlabki holatga о‘tqazish signali keltirilgan.

Dastlabki holatga о‘tqazish signalini hosil qilish uchun oddiy RC- zanjir ishlatiladi va katta qiymatli sig‘im olinadi. Ma’nba yoqilganda sig‘imda kuchlanish sekin oshadi, buning natijasida Shmitt triggeri chiqishida musbat front hosil bо‘ladi (3.38-chizma). Bu sxemani joriy etish uchun oddiy invertordan foydalanish tavsiya etilmaydi.

3.38-chizma. Manbani yoqilishi bо‘yicha boshlang‘ich holatni о‘rnatish impulsni hosil qilish.

Xuddi shuningdek Shmitt triggerlarini sig‘im yordamida chо‘zilgan, yassi frontli signallar hosil qilingan barcha hollarda tatbiq etish tavsiya etiladi. Odatdagi mantiqiy elementlardan Shmitt triggerlarining farqi ular har doim ishonchli va turg‘un ishlashni ta’mindaydi. Tо‘g‘ri, hisobga olish kerakki, Shmitt triggerlari oddiy mantiqiy elementlarga qaraganda bir muncha katta ushlanishga ega.

Shmitt triggerlarini tadbiqiga yana bitta misol – impuls generatorlarini qurish. Odatdagi invertorlarda qurilgan generatorlardan (3.1 bо‘limga qaralsin) bu holdagi generatorning farqi u ancha sodda kо‘rinishda hosil bо‘ladi, faqat bitta invertlovchi Shmitt triggeri, bitta qarshilik (qiymati yuzlab Om atrofida) va bitta sig‘imdan iborat bо‘ladi (3.39-chizma). Sig‘imning bitta oyoqchasi umumiy simga (“yerga”) ulanganligi juda qulay. Bu esa katta sig‘imli elektrolitik sig‘imni va shuningdek о‘zgaruvchi sig‘imni qо‘llash imkoniyatini yaratadi. Ikki kirishli Shmitt triggerlarini ishlatilsa, boshqarish signali yordamida signal xosil qilinishini oson taqiqlash va ruxsat etish mumkin bо‘ladi. Boshqarish kirishida mantiqiy bir bо‘lgan holda signal hosil qilinishiga ruxsat etiladi, mantiqiy nol bо‘lgan holda esa signal hosil qilish taqiqlanadi.

3.39-chizma. Shmitt triggeridagi boshqariluvchi generator.

Nostandart Shmitt triggerini qarshilik orqali teskari ulanishli oddiy mantiqiy elementlarda ham qurish mumkin. Bunda qarshiliklarning qiymatini tanlash orqali Shmitt triggerining ostona kuchlanishining qiymatini tanlash mumkin bо‘ladi.

M isol tariqasida 3.40-chizmada nol qiymatga nisbattan simmetrik bо‘lgan kirish signallarida ishlovchi invertorlarda qurilgan Shmitt triggeri keltirilgan. Bunday signallar bо‘lishi mumkin, masalan, transformatorli ajratilgan uzatuvchi kabelda. Ushbu holda Shmitt triggeri nafaqat о‘zgargan signal shaklini tо‘g‘rilabgina qolmay, u yana signalni kuchaytiradi va shuningdek signalning qiymatini standart qiymatlar kо‘rsatgichigacha yetqazib beradi.

3.40-chizma. Oddiiy mantiqiy elementlarda qurilgan Shmitt triggeri.

Ammo, kо‘pincha standart Shmitt triggerlarining imkoniyatlari yetarli bо‘lib, tashqi elementlarning ulanishi talab etilmaydi va kafolatlangan kо‘rsatgichlarga ega. Nihoyasida, biz bu yerda kо‘rib chiqqan Shmitt triggerlarining oxirgi tatbiqiga misol qilib, kontaktlarda hosil bо‘luvchi titrashlarni yо‘qotish sxemasini olamiz. Har qanday mexanik kontakt (tugmalarda, tumblerlarda, о‘chirib yoquvchi moslamalarda va hokazo) tez ulanmaydi va tez, juda tez uzilmaydi ham. Har qanday ulanish va uzulish bir necha tez bо‘ladigan ulanishlar va uzulishlardan iborat bо‘ladi, bu jaroyon parazit qisqa impulslarning paydo bо‘lishiga sababchi bо‘ladi, ular esa sxemadagi raqamli elementlarning keyingi ishini buzushi mumkun. RC-zanjirli Shmitt triggerlari kirishda bu hodisani bartaraf etishi mumkin (3.41-chizma).

S ig‘imning zaryadlanishi va razryadlanishi yetarli darajada sekin kechadi, buning natijasida qisqa impulslar bosiladi va Shmitt triggerining chiqishiga yetib kelmaydi. Sxtmaning tepasidagi qarshilikning qiymati bu holda pastdagi qarshilikning qiymatidan 6-7 marta katta bо‘lishi kerak, sababi qarshilikli bо‘luvchi ulangan tumbler holatida Shmitt triggerining kirishiga mantiqiy nol berishi uchun qarshiliklarning qiymati yuzlab Om dan – bir necha kilomgacha bо‘lishi mumkin. Sig‘imning qiymati esa aniq tumblerning titirashining davomiyligidan kelib chiqqan holda tanlanadi.

3.41-chizma. Kontaklarning titrashi (yuqorida) va uni Shmitt triggeri yordamida yо‘q qilinishi (pastda).