И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

1 ,
m

-H-

Uc

A

Шмитта. Длительность-выходного импульса /у, очевидно, равна:
y-rot_x-\-т. Формирователь будет работать и при замене триггера Шмитта на обычный логический элемент. Однако при этом задний перепад выходного импульса будет иметь искаженную форму.
Более совершенный формирователь с длительностью выходного импульса, не зависящий от длительности входного, можно собрать на одновибраторе. При испольаовании КМДП элементов схема од- новибратора получается достаточно простой (рис. 3.18, а). Напря­жение в различных точках одновибратора показано на временных диаграммах (рис. 3.18, б). Разрядка конденсатора С проходит через открытый диод VD, а зарядка идет через большое сопротив­ление /?; поэтому время зарядки и разрядки существенно отли­чается. Так как в КМДП схемах сопротивление R может достигать 10 МОм, то легко получить импульсы длительностью даже в десятки секунд.
В состав 155-й серии входит микросхема 155АГЗ, в одном корпу­се которой содержится два отдельных одновибрдтора (рис. 3.19, а). Каждый одновибратор имеет три управляющих входа, прямой и ин­версный выходы и выводы для подключения внешних времязадаю- щих цепей. Как видно из диаграмм (рис. 3.19, в), одновибратор может запускаться или положительными, или отрицательными пере- падами_входного напряжения, подаваемого соответственно на вход С или С. Длительность выходного импульса зависит от параметров внешней времязадающей цепи и приблизительно равна: t„^0,3RC. При С^1000 пФ (рис. 3.19, а) можно использовать R не менее 5 кОм и не более 50 кОм, при С>1000 пкФ необходимо в схему включить диод (рис. 3.19, б); при этом максимальное сопротивление внешнего резистора не должно превышать 30 кОм. Наличие входа

П . _Jl . ...
				t
				t
	■*ь-		J»*	\ t tU*>

R1

S
R
I:

Q
t Q
t

сброса R позволяет прекратить в нужный момент выходной им­пульс (/*
Формирователь импульсов с запуском от механических переклю­чателей широко используется в цифровой технике. Он, например, необходим во всех клавишных устройствах ввода данных: клавиа­туре микрокалькулятора и дисплея, пульте устройств управления и т. д. Особенностью механических переключателей является дре­безг контактов в момент замыкания или размыкания контактной пары. Дребезг, т. е. многократный переход от замкнутого состояния к разомкнутому и обратно, обычно длится 8...12 мс. В результате вместо одиночного импульса на входе цифрового устройства может появиться пачка коротких импульсов. Для устранения дребезга после контакта устанавливаются специальные формирователи. На рисунке 3.20, а изображен формирователь на /^S-триггере. Форма сигналов на входе и выходе формирователя изображена на рисунке 3.20, б. /^S-триггер срабатывает по первому импульсу пачки, и последующий дребезг уже не изменяет его состояния.
Если кнопка не имеет контактов на переключение, а работает только на замыкание или размыкание, приходится использовать D-триггер с динамическим управлением (рис. 3.20, в). При этом на С-вход подаются тактовые импульсы с периодом следования не менее. 15 мс. Как видно из диаграмм (рис. 3.20, г), преиму­ществом этого способа является временная привязка момента появ­ления выходного сигнала по тактовым импульсам.

1., ..			1
^01	►-<		иг

1,	►н		1 ,
U1		—	02

ТТЛ-R =200...820Ом ТТЛ-R-200...820On

КМДП-RSOkOm .10 МОм

Сопротивление резисторов в рассмотренных схемах на тригге­рах ТТЛ серий составляет 1...2 кОм, КМДП серий— 100...300 кОм.
Генераторы импульсов. На базе логических элементов можно сконструировать разнообразные генераторы импульсов. Наиболее широко применяются несимметричные и симметричные мультивибра­торы. На рисунке 3.21 приведены схемы мультивибраторов:
а) на базе инвертирующего триггера Шмитта (один элемент ИМС К155ТЛ1 или К155ТЛ2); .
б) на двух инвертирующих логических элементах (НЕ, ЛА, ЛЕ) ИМС К155;
в) на двух инвертирующих элементах (НЕ, ЛА, ЛЕ)
ИМС К561 или К176;
г) на двух элементах типа ЛЕ КМДП с двумя У?С-цепями;
д) на /^S-триггере (один элемент ИМС К176ТМ2).
Генераторы, схемы которых изображены на рисунках а, б, в, соз­дают колебания с Т\шТ2 (рис. 3.21, ж). Частота генерируемых колебаний равна: /ж(3/?С)~ .
В генераторах на основе /^S-триггеров (г, д) имеется возмож­ность независимой регулировки длительности импульса и периода следования (рис. 3.21, е). Частота колебаний равна: f=l/(/?l - Cl +R2-C2).
Генератор с изменяемой частотой следования импульсов можно получить, заменив в рассмотренных схемах постоянный резистор на переменный. При этом диапазон изменения частоты генерируе­мых импульсов (/С=/макс//мин = -/?макс//?мин) ДЛЯ ГенерЭТОрОВ НЭ ТТЛ элементах не превышает 4...5, а для генераторов на КМДП элемен­тах может достигать 1000.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. 
   Используя теоремы алгебры логики:
   

• 
  докажите, что А@В=А-В-\-А -В\
  
• 
  установите, справедливо ли равенство
  

А®В=(А+В)-(А+В);

• 
  спроектируйте двухвходовое устройство, которое в зависи­мости от уровня напряжения (1,0) на одном из входов (управляющем) может либо инвертировать сигнал, посту­пающий со второго входа (сигнального) на выход, либо передавать его на выход без инверсии. Найдите схему такого устройства и соответствующего логического элемента на рисунках 3.8 и 3.7.
  

2. 
   Опишите работу элемента, показанного на рисунке 3.11, е, аналитическим и графическим способами. Докажите, что С'= 1 только при C=V=X, где X может принимать значение либо 0, либо 1.
   
3. 
   Почему мощность, потребляемая логическим элементом от ис­точника питания, в динамическом режиме (Р_Д) больше, чем в
   

любом из двух статических состояний (Р° или Р¹)? Почему Р_д зависит от частоты переключений?

4. 
   /?5-триггер, находившийся в запрещенном состоянии, перевели в режим хранения информации. Проанализировав схемы и диаграммы (рис. 3.10), установите, от чего зависит вид ин­формации (0 или 1), записанной в триггер для хранения.
   
5. 
   Рассмотрите возможность создания /^S-триггера на элементе И либо ИЛИ.
   
6. 
   Разработайте схему синхронного /^S-триггера. Опишите его работу при помощи временных диаграмм.
   

3:7. На рисунке 3-16 приведена схема формирователя короткого им­пульса. Будет ли работать такой формирователь при числе элементов задержки (рис. 3.16, о), равном 1, 2, 4, 5? Если да, то как изменятся параметры сформированного импульса?
Как надо изменить схему формирователя, чтобы короткий им­пульс формировался не по фронту, а по срезу входного сиг­нала?

8. 
   Почему в формирователе длинного импульса (рис. 3.17, а) на входе используется элемент с открытым коллектором? Бу­дет ли работать такой формирователь, если на это место поста­вить обычный инвертор?
   
9. 
   Подберите в литературе схемы игровых устройств, доступных для повторения в кружках технического творчества школьни­ков V—VII классов: а) на логических элементах; б) с исполь­зованием триггеров; в) с применением одновибраторов и муль­тивибраторов.
   

Глава 4