Радиоэлектронные устройства (справочник) (стр. 52 )

На схеме, изображенной на рис. 12.35, б, компаратор в исход­ном состоянии имеет на выходе положительное напряжение. Вход­ной сигнал отрицательной полярности заряжает конденсатор. В оп­ределенный момент компаратор переключается и на выходе появ­ляется нулевой потенциал. По окончании действия входного сигна­ла компаратор возвращается в исходное состояние.

На рис. 12.35, в изображена схема, где от входного сигнала по­ложительной полярности формируется на выходе компаратора им­пульсный сигнал отрицательной полярности. Схема на рис. 12.35, г позволяет получить задержанный сигнал положительной полярно­сти от входного сигнала отрицательной полярности. Во всех схемах время задержки выходного сигнала определяется выражением

t3 = R3C ln(R1+R4)/R1.

Рис. 12.34

Рис. 12.35

На рис. 12.35, д, е схемы увеличивают длительность выходного сигнала. Это достигается тем, что за время действия входного сигнала конденсатор заряжается до амплитудного значения этого сигнала. После окончания входного сигнала начинается процесс раз­ряда конденсатора через резистор R2. Длительность выходного сиг­нала определяется выражением tи = R2C lnU/Eo, где U — амплитуда входного сигнала; £о = 0,6, В — напряжение на инвертирующем входе компаратора.

6. СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

Двоичный счетчик. Счетчик на рис. 12.26, а построен a JK-триггерах. Запуск и сброс триггеров осуществляется отрицатель­ным перепадом сигналов. На рис. 12.36,6 показан счетчик на D-триггерах. Запуск триггеров осуществляется положительным перепадом напряжения. Сброс счетчика происходит при отрицатель­ном перепаде напряжения.

При построении многоразрядных счетчиков необходимо обра­щать внимание на время задержки выходного сигнала последнего триггера. Это время определяется временем срабатывания одного триггера, и приблизительно равно 100 не.

Рис. 12.36

Синхронный счетчик. Счетчик (рис. 12.37, а) построен на триг­герах типа JK. Входные импульсы подаются одновременно на все входы триггеров. Прохождение входных импульсов через триггер управляется сигналами от предыдущих триггеров. Существующее количество управляющих сигналов в интегральной микросхеме К155ТК1 позволяет создать четырехразрядный счетчик. Для увели­чения числа разрядов в счетчике необходимо применить дополни­тельные микросхемы, как показано на рис. 12.37,6, в. В этих счет­чиках триггеры срабатывают от положительного перепада входно­го сигнала. В синхронных счетчиках не происходит накопления за­держки выходных сигналов от разряда к разряду.

Рис. 12.37

Управляемый счетчик импульсов. Делитель частоты (рис. 12.38, а) построен на трех микросхемах DD1 — DD3. Тактовые импульсы по­даются на Вход 1 (контакт 5). Коэффициент деления счетчика мо­жет быть произвольным. В счетчике устанавливается произвольный код, с которого начинается счет. Внешний код записывается в счет­чик при подаче импульса на вход Уст. «О». Этот импульс проходит через микросхемы DD4.1 и DD4.2 и поступает на входы С микро­схем DD1 — DD3. С приходом этого импульса в микросхемах DD1 — DD3 записывается код, который в этот момент существует на входах VI, V2, V4, V8. С данного кода начинается счет импуль­сов. После того как счетчик достигнет состояния переполнения, на выходе «>9» микросхемы DD3 произойдет спад отрицательного импульса, который проходит через микросхемы DD4 и DD5. Корот­кий импульс отрицательной полярности с выхода микросхемы DD4.I поступает на входы С микросхем DD1 — DD3. В счетчик вдовь за­пишется внешний код.

Если тактовые импульсы подавать на Вход 2, счет будет осу­ществляться в обратном порядке. Входные импульсы будут умень­шать код, записанный в счетчике. Когда в счетчике будет число О, на выходе «<0» микросхемы DD3 возникнет отрицательный пере­пад, который пройдет через микросхемы DD4, DD5 и запишет в счетчик код, установленный на входах VI, V2, V4, V8. С установ­кой кода в счетчике формируется спад выходного импульса.

Установка внешнего кода осуществляется с переключателя или выходными сигналами логических схем. При постоянном коэффи­циенте деления входы внешнего кода можно подключить к «0» или +5 В через резистор 1 кОм. Неподключенные выходы микросхе­мы ограничивают быстродействие счетчика.

Максимальный коэффициент деления счетчика с использовани­ем микросхем К133ИЦ6 составляет 10n, а с микросхемами К133ИЕ7 — 16n, где n — число микросхем. Интегральная микросхе­ма К133ИЕ8 позволяет создать счетчик на число 64n. Схема вклю­чения последней приведена на рис. 12.38,6. Счетчик позволяет по­лучить на выходе импульсы от 1 до 4095 при подаче на вход 4096 импульсов. Входные тактовые импульсы поступают на кон­такт 9. Счет происходит по фронту. В нулевое состояние схемы устанавливаются при подаче на контакт 13 положительного импуль­са. Если на контакт 11 подать высокий логический уровень, то произойдет запрет счета. При подаче на входы VI — V32 положи­тельных потенциалов происходит управление выдачей «отрица­тельных» импульсов на выходе S1 (контакт 5), которые совпадают по времени с входными импульсами. При одновременной подаче потенциалов на входы V8 и V32 на выходе S1 появляется 40 им­пульсов, неравномерно расположенных по времени. На выходе «>63» появляется импульсный сигнал, фронт которого совпадает со спадом 63-го входного импульса, а спад — со спадом 64-го им­пульса.

Рис. 12.38

Рис. 12.39

Декадный счетчик. На рис. 12.39 изображен декадный счетчик, построенный на интегральных микросхемах К155ИЕ1. Каждая мик­росхема делит входную последовательность импульсов на 10. По­лярность входных импульсов отрицательная. На выходе формирует­ся импульсный сигнал отрицательной полярности с длительностью, равной длительности входных импульсов.

Делители на интегральной микросхеме К155ИЕ2. Микросхема К155ИЕ2 состоит из триггера со счетным входом и счетчика с ко­эффициентом деления 5. При соединении этих элементов между собой можно получить двоично-десятичный счетчик, работающий в коде 1 — 2 — 4 — 8 (рис. 12.40, а). Полярность входных импульсов по­ложительная. Состояние счетчика переключается в момент заднего фронта импульса.

С помощью этой микросхемы можно построить счетчик с коэф­фициентом деления на 6 (рис. 12.40,6) и на 7 (рис. 12.40, в). В пер­вой схеме после прихода шестого входного импульса к контактам 2 и 3 будет подано положительное напряжение (высокий логический уровень), которое установит в счетчике нуль. Во второй схеме после суммирования шести импульсов счетчик переходит в состоя­ние «9». Очередной входной импульс установит в счетчике состоя­ние «10» или «О».

Двухтактный регистр сдвига. Один триггер в разряде является основным, другой — триггер памяти. Между собой тактовые им­пульсы имеют задержку. Тактовые импульсы, которые идут с за­держкой, должны поступать на основные триггеры. Информацион­ный сигнал переписывается в триггер памяти, а затем списывается с основного (рис. 12.41).

Рис. 12.40

Рис. 12.41

Глава 13

КОМПАРАТОРЫ, СРАВНИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА, ОГРАНИЧИТЕЛИ

Базовым элементом большинства приборов автоматики явля­ются пороговое или сравнивающее устройство. Основой этих уст­ройств является усилитель с большим коэффициентом усиления и с ПОС. Выходной сигнал пороговых устройств может быть как переменным, так и постоянным. Устройства разрабатывают различ­ными способами с привлечением самых разнообразных элементов. Однако все они могут быть разделены на две основные группы. В схемах сравнения применяют линейные и нелинейные элементы. Линейные схемы сравнения выполняют на резисторах с ОУ. Усилитель увеличивает рассогласование сравниваемых сигналов. В момент равенства сигналов меняется полярность выходного сигнала усилителя. Линейные схемы сравнения, в частности с нуле­вым опорным уровнем, являются ограничителями исследуемого сиг­нала. В этих схемах входной сигнал преобразуется в сигнал релей­ного вида. Порог срабатывания может устанавливаться на любом уровне.

Нелинейные схемы сравнения имеют ПОС. При незначительном переходе исследуемым сигналом опорного уровня на выходе уси­лителя рассогласования возникает сигнал, который поступает на вход и увеличивает рассогласование. Эти схемы обладают большей чувствительностью, чем линейные. Однако нелинейные схемы из-за ПОС имеют характеристику гистерезисного типа.

Сравнивающие устройства, применяемые в качестве ограничите­лей, имеют ряд специфических особенностей. Эти устройства поз­воляют убрать паразитную AM высокочастотных колебаний при приеме ЧМ сигнала. Кроме того, их применяют при дискретных (цифровых) методах обработки. В этом случае гармонические ко­лебания преобразуются в импульсные сигналы.

Схемы включения ОУ, которые используются в устройствах, по­казаны в гл. 1.

1. ОГРАНИЧИТЕЛИ

Ограничитель на транзисторах в схеме с ОБ. Устройство (рис. 13.1) ограничивает входной сигнал по двум уровням (±1 В). Эти уровни задаются напряжениями в базах транзисторов. По­ложительный: уровень устанавливается на базе транзистора VT1, а отрицательный — на базе VT2. Когда входной сигнал превышает +1 В, открывается транзистор VT1 и через эмиттерную цепь ог­раничивается входной сигнал. Внутреннее сопротивление этого ог­раничителя составляет 10 Ом.