Конспект по «Импульсной Технике» (стр. 6 )

D-триггер применяется для задержки и хранения информации. Он имеет 2 входа: информационный вход –D и синхровход или тактовый-С.

Как все триггеры он имеет 2 выхода-прямой и инверсный. При С=1 состояние триггера определяется сигналов на входе D. При С=0 триггер находится в режиме хранения. Он состоит из синхронного RS-триггера дополненного инвертором. RS - триггер вместе с логическими схемами «И» образует синхронный RS-триггер. При С=1 потенциал D входа передается на S вход триггера. Потенциал D входа через инвертор и схема подается на вход R, т. е. сигналы на входе S, R взаимно инвертируемые. Если D=1 на вход S подается 0, а на вход  R-1. Таким образом при С=1. D-триггер является повторителем. На выходе Q повторяется сигнал со входа D, но происходит это только при подаче на синхровход 1, т. е. задержкой. При С=0 схема «И» находится в нулевом состоянии и отключает триггер от входа D. При этом триггер хранит информацию кот. поступила при С=1 с D входа.

На рис. 3 изображен 2-степенчатый или 2-тактный D-триггер. 1 ступень представляет собой обычный 1-ступенчатый D-триггер состоящий из синхронного RS-триггера и инвертора. 2 ступень синхронный RS-триггер синхровход кот соединен со входом С через инвертор D входа предается на выход 1 ступени по переднему фронту тактового импульса 2 ступень принимает состояние 1 ступени с окончанием тактового импульса т. е.  по его заднему фронту. Если после каждого переключения обеспечивать смену уровня потенциала на D-входе, то с каждым импульсом на С-входе.

Для этого соединим  вход Q’ с входом D. при этом D-триггер работает в счетном режиме.

15.2.Триггер со счетным запуском (Т-триггер).

Триггер со счетным запуском должен переключаться каждым импульсом на счетном входе Т (счетным импульсом).

Т-триггер можно выполнить на базе RSC-триггера, если перед приходом каждого тактового импульса иметь на информационных входах потенциалы, кот. после переключения должны быть на входах Q и Q’.

Т-триггер на основе одноступенчатого RSC-триггера не будет нормально функционировать: переключение триггера и вследствие этого смена потенциалов на S и R входах происходят за столь короткое время, за кот. импульс на тактовом входе не успевает закончиться.

15.3.Двухступенчатый RSC-триггер.

С появлением тактового импульса триггер Т1 1-ступени переключается в состояние, противоположное сост. триггера Т2. Это не вызывает изменения потенциалов на выходах Q и Q’.

  В Т–триггере, как и в двухступенчатом тактируемом RSC-триггере, первая ступень переключается по переданному фронту входного, а 2-по сразу.

16.Мультивибратор.

Мультивибратор является релаксационным генератором. Релаксационными колебаниями являются такие изменения сигнала, при которых медленные изменения сигнала чередуются с лавинообразными опрокидываниями схем:

-генераторами прямоугольных импульсов (мультивибратор)

-генераторами пилообразного напряжения (ГЛИН).

Мультивибратор может работать в режиме автогенерации или синхронизации.  Как во всяком автогенераторе в мультивибраторе в автоколебательном режиме должны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз. Мультивибратор состоит из 2 симметричных ключей, каждый из кот. представляет собой транзисторный ключ, кот. включен в цепь положительной обратной связью 2 ключа.

Коллектор одного транзистора соединяется с базой другого т. к. ключ поворачивает фазу на 1800 , то изменение напряжения на коллекторе одного транзистора совпадает с изменением напряжения на базе другого транзистора, т. е. выполняется условие положительной обратной связи.

Положительная обратная связь  действует только во время переходного процесса, когда происходит лавинообразное опрокидывание схемы и оба транзистора открыты.

В начальный момент времени при включении напряжения питания-ток 1 транзистора (например VT2) несколько больше, чем ток транзистора VT1 следовательно падение напряжения на Rk2>чем на Rk1 следовательно потенциал коллектор, эмиттер VT2 меньше по абсолютной величине, чем потенциал коллектор-эмиттер VT1. Этот положительный скачок передается на базу VT1,еще больше уменьшая его ток. В результате лавинообразного процесса транзистор VT2 открыт и насыщен, потенциал его коллектора близок к 0, внутреннее сопротивление VT2 близко к 0.VT1-закрыт, потенциал его колектора=-Ек, внутреннее сопротивление =.

В результате разряда конденсатора С2 по сути положительная обкладка С2, Rб1, - Ек открытый транзистор VT2, левая обкладка. Потенциал на базе VT1 уменьшается до 0 и начинается лавинообразный процесс опрокидывания схемы, в результате которого VT1 открывается, а VT2 закрывается.

16.1.Мультивибратор с корректирующими диодами.

В основной схеме мультивибратора передний фронт отрицательного импульса получается похожим за счет заряда конденсатора. В то время как один конденсатор разряжается-2 конденсатор заряжается. Заряжаться он должен быстрее, чем разряжаться с тем чтобы фронт импульса получился более крутым. Включение диодов в цепь заряда заметно улучшает форму импульса, т. е. конденсатор заряжается не через большое сопротивление Rk, а через малое сопротивление R1.

Для тока заряда конденсатора диод включен встречно и не пропускает его. Прохождению лавинообразного процесса не препятствует, т. к. он включен в направлении передачи скачка. При передачи скачков с коллектора одного транзистора на базу другого, диоды открыты, т. к. их катоды имеют более отрицательный потенциал, чем аноды. Предположим транзистор VT1–открыт и насыщен, на его коллекторе нулевой потенциал. На аноде диода VD1 тоже нулевой потенциал, а на катоде потенциал –Ек, кот. прикладывается через резистор R1.

В ходе опрокидывания потенциал коллектора VT1 не достигает уровня –Ек, по этому диод остается открытым.

16.2. Ждущий мультивибратор.

Для автоколебательного режима работы мультивибратора характерное отсутствие устойчивого состояния вследствии чего схема непрерывно формирует импульсы.

В ряде случаев необходимо получить одиночные импульсы в определенные моменты времени. Для решения такой задачи мультивибратору надо обеспечить 1 устойчивое состояние. Обычно его получают затиранием усилительного элемента в 1 из плеч мультивибратора в следствии чего схема не может вести из такого состояния самостоятельно. В этом случае для возникновения генерации необходим внешний запускающий импульс. Поскольку схема ждет такой же пульс, мультивибратор называется ждущим.

Ждущие мультивибраторы могут использоваться как элементы задержки.

Исходное состояние схемы однозначно: транзистор VT1 заперт источником смещения +Eб а VT2 насыщен. При этом конденсатор С1 имеет возможность заряжать по цепи транзистора Т2-С1-Rk1(-Ек).

Для генерации импульса схему необходимо вывести из устойчивого состояния. С этой целью на базу транзистора VT1 через разделительный элемент конденсатор Ср подают отрицательный запускающий импульс. При двух запертых транзисторах развивается лавиной.

16.3.Синхронизированный мультивибратор.

Синхронизированный режим работы мультивибратора состоит в том, что частота генерируемых колебаний изменяется и становится равной или кратной частоте синхронизирующего генератора. Синхронизирующий генератор может быть как генератор синусоидальных колебаний, так и релаксационный генератор.

Причем генератор синусоидальных колебаний может быть с кварцем. Обычно синхроимпульсным подаются на базу VT1 до поступления синхроимпульса мультивибратор генерирует колебания с периодом Т. Синхроимпульсы имеют отрицательную полярность. Если синхроимпульс поступает на базу когда положительное напряжение запирающее транзистор велико, то сумма положительного напряжения базы и отрицательное напряжение синхроимпульса оказывается недостаточным для отпирания VT1. VT1 остается запертым, а VT2 открытым и насыщенным С2 разряжается по пути земля – эмитор – коллектор VT2 –C2-Rб, с минус Ек. Когда в результате разряда конденсатора VT1 открывается, т. к. на его базе 0, происходит опрокидывание схемы как в обычном мультивибраторе.

       2 импульс также не вызывает опрокидывания схемы, т. к. на базе VT1 сохраняется высокий положительный потенциал. Импульсы 3,4,5 и 6 поступают  на базу открытого VT1 и по этому на вызывает опрокидывания схемы. 7 импульс поступает в тот момент, когда положительный потенциал на базе VT1 по абсолютной величине меньше амплитуды отрицательного синхроимпульса. VT1 открывается и начинается лавинообразный процесс опрокидывания схемы в результате кот. VT1- открывается, а VT2- закрывается. Таким образом 7 импульс  производит опрокидывание схемы раньше, чем оно произошло бы в результате разряда конденсатора. Продолжительность открытого состояния VT1 зависит только от времени разряда С2 следовательно опрокидывание схемы произойдет раньше и к поступлению 9 импульса на базе VT1 будет малое положительное напряжение и опрокидывание схемы произойдет под действием синхроимпульса. То же самое произойдет с проходом 9,10 и т. д. импульсов, т. е. схема начнет работать в режиме синхронизации. При этом длительность запертого сост. VT1 определяется частотой поступающих синхроимпульсов, а длительность открытого состояния VT1 определяется временем разряда С2. В целом период колебаний определяется частотой следования синхроимпульсов. Следовательно начиная с 7 импульса мультивибратор работает в режиме синхронизации. Устойчивая синхронизация происходит когда частота следования синхроимпульсов больше частоты собственных колебаний мультивибратора. Обычно частоту синхронизации выбирают большую частоту мультивибратора в 1,2-1,4. В момент включения питания происходит лавинообразное опрокидывание схемы, не связанное опрокидывание схемы, не связанное с синхроимпульсами, а зависящее только от соотношения токов 2 открытых транзисторов. Если частота синхронизации много больше собств. частоты мультивибратора, то мультивибратор работает в режиме деления частоты. На выходе мультивибратора частота колебаний в целое число раз меньше частоты следования синхроимпульсов.

16.4.Мультивибратор на логических элементах.

  В основной схеме мультивибратора, каждое плечо является инвертором, кот. может быть построен на элементах – «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ». В мультивибраторе на логических элементах во время лавинообразного процесса опрокидывания, действует положительная обратная связь. Обычно логические элементы строятся на м/с серии ТТЛ, т. к. мы используем схемы И-НЕ чтобы построить инвертор надо закоротить их входы. Выход 1-го элемента соединяется со входом 2-го элемента цепью  С1 R2 и С2 Rh. VD1 и VD2 защищают м/с от значительных отрицательных перепадов напряжения кот. могут вывести м/с из строя. Так же как и в основной схеме длительные импульсы определяют t перезарядки конденсаторов.

17.Последовательный регистр.

В последовательных регистрах число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Разряды такого регистра соединены последовательно. Каждый разряд выдает информацию из предыдущего.

Для этого каждый разряд должен иметь 2 запоминающих элемента. В 1 передается информация из предыдущего разряда, одновременно 2 передает свою информацию в последующий разряд: затем информация, принятая первым элементом передается во 2, а 1 освобождается для приема новой информации.

Двухстепенный триггер представляет совокупность 2 запоминающих элементов, по этому он 1 может составлять разряд последовательного регистра.

Левый триггер предназначен для хранения старшего разряда числа, а правый для хранения младшего разряда.

18.Блокинг-генератор.

Может работать в режиме автогенератора в ждущем режиме и в режиме синхронизации. Предназначен для генерации кратковременных прямоугольных импульсов большой скважности. В блокинг-генераторе, как в любом автогенераторе должны выполняться условия баланса амплитуд и баланса фаз.

Баланс фаз обеспечивается импульсным трансформатором с встречным включением базовой и коллекторной обмоток, намотанных на общий ферритовый сердечник.

Напряжение в нагрузке может сниматься с помощью нагрузочной обмотки или с коллектора. При изменении коллекторного тока в ферритовом сердечнике наводится переменное поле, ветки которого охватывают коллекторные и базовые обмотки. За счет этого поля базовой обмотки наводится ЭДС, которая прикладывается к базе в такой полярности, что изменение базового тока способствует еще большему изменению тока коллектора.

Начнем рассмотрение работы блокинг-генератора с момента времени T1, когда напряжение на разряжающемся конденсаторе спадает до нуля и транзистор открывается. Возрастающий коллекторный ток создает переменное магнитное поле, силовые линии которого охватывают базовые и коллекторные катушки. Этот магнитный поток наводит ЭДС в базовой обмотке, которая способствует еще большему увеличению коллекторного тока. Положительная обратная связь действует только во время лавинообразного процесса опрокидывания. За короткий интервал времени от Т1 до Т2 транзистор из режима усиления, в котором происходило опрокидывание переходит в режим насыщения при котором ток коллектора остается почти постоянным и не зависит от изменения напряжения на базе. Потенциал коллектора открытого транзистора близок к нулю. За время Т1, Т2 потенциал базы лавинообразно достигает большого отрицательного значения. Во время формирования вершины импульса конденсатор заряжается через переход база эмиттер открытого транзистора т. к. сопротивление эмиторного перехода мало, то напряжение на конденсаторе возрастает быстро, увеличивается t, приложенный к базе следовательно уменьшается базовый ток.

Уменьшение тока базы приводит к ускоренному рассасыванию избыточного заряда в базе. Транзистор выходит из насыщения формирования плоской вершины завершается,  начинается  лавинообразный процесс опрокидывания. Транзистор находится в активной области отрицательный потенциал базы уменьшается. Ток через индуктивность не исчезает и не появляется скачком. По этому на базе и коллекторе появляются выбросы напряжений. Колебательный контур образованный катушками индуктивности между витковыми емкостями, паразитными емкостями транзистора создает условия для возникновения свободных колебаний. Чтобы срезать нежелательные выбросы, создаваемые этими колебаниями параллельно коллекторной обмотки включается цепочка из диода VD и R шунта.

R дополнительное в цепи базы включается, если необходимо увеличить время зарядка конденсатора перезаряжается конденсатор при закрытом транзисторе через базовую обмотку и источник коллекторного питания.