Лекция № 16. Электронные узлы на логических элементах.

Триггер – («спусковой крючок»)- устройство, обнад-щее двумя составляющими устойчивого равновесия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего куправляющего сигнала. Это состояние после включения может продолжаться очень долго, если включено питание.

Триггер – элемент памяти, хранит информацию.

Построение триггера на логических элементах.

• Асинхронные

• Синхронные

Асинхронные триггеры.

Построены на различных логических элементах:

• или – не

• и - не

R-S триггер

Рис.16.1

S – установка (установочный вход)

R – сбалансированный сигнал.

S	R	Q
1	0	1	0
0	1	0	1
1	1	20 НКм
0	0	Qн+1=Qн (режим хранения)	xp

Рис.16.2

Синхронные триггеры.

Схема синхронного RS – триггера

С – синхросигнал.

Рис.16.3

Временные диаграммы:

• Асинхронный триггер

Рис.16.4

• Синхронный триггер

1. Синхронизируемые уровнем

2. Синхронизируемые фронтом

1. Синхронный RS триггер

Рис.16.5

Синхронизируемый перепадом: ДД

Рис.16.6

2.

Рис.16.7

Эта схема триггеров более помехоустойчива.

Рис.16.8

Синхронизируется передним фронтом.

JK – триггер

Усовершенствованием RS – триггера является JK – триггер.

Логика работы и схема JK – триггера.

Рис.16.9

Таблица истинности.

J	K	Q
0	0	Qn+1=Qn=Qp
1	0	1
0	1	0
1	1	Qn+1= не Qn

На JK – триггерах построены счетчики.

Рис.16.10

На триггерах можно построить статическую память (например, ОЗУ)

Регистр и дешифратор.

Рис.16.11

STR	RESET	OE	Действия
1	0	0	X -> RG
0	0	1	RG -> z1
0	1	0	0 -> RG

Рис.16.12

Лекция № 17.

1.Операционные усилители в импульсных режимах. Компараторы.

Основным элементом современной инженерной техники на операционных усилителях является компаратор (осуществляют переключение уровня выходного напряжения, когда непрерывно изменяется во времени входной сигнал; на входе - непрерывно изменяется сигнал, на выходе – 0 или 1 (+ или -).

Однопороговый компаратор.

R

U_вх



U_o U_вых

R

U_оп

Рис17.1.

U_оп – опорное напряжение.

На неинвертирующий вход подается часть U_оп.

U

U_оп

t

U_вых

U_вых⁺

t

U_вых^-

Рис.17.2.

U_вх > U_оп , тогда U₀ < 0, U_вых = U⁺_вых;

U_вх = U_оп;

U_вх < U_оп , тогда U₀ > 0, U_вых = U^-_вых;

При скорости переключения V <= 1 U⁺_вых = 12В, U^-_вых = 12В, то переключение осуществляется за 24 мкс.

Существенно уменьшить значение временной задержки можно, если использовать интегральные схемы – компараторы (переключаются быстрее, так как при проектировании обеспечивается быстрый выход усилительных каскадов из режима насыщения).

Выходные схемы изменяются в пределах +- 5В, то есть можно работать с интегральными логическими схемами ТТП.

Схемы компараторных операционных усилитей существенно проще усилительных. Операционные усилители имеют примерно такие же параметры, например, I_см на входе, U_см0 - исходное напряжение смещения, k_и, время включения.

Компаратор – быстродействующий УПТ с большим усилением, малыми дрейфом и смещением нуля.

Коэффициент ослабления синфазной составляющей должен быть большим, кроме того, усилители должны выдерживать большие синфазные и дифференциальные составляющие напряжения при этом не попадать в режим насыщения.

К554СА2 – компаратор

Обозначение на принципиальных схемах:

ДА₁

Рис.17.3.

I_см = 75 мкА, t_вкл = 200нс.

Питается от напряжения E_пит = +12В, -6В.

К554СА3 – компаратор

I_см = 0.1 мкА, E_пит = +5В, U_вых = (2.4 - 4)В, I_вых = 200 мА.

рис.17.4.

КМ597СА1

I_см = 13 мкА, t_вкл = 6.5 нс, I_потр = (30 - 40)мА

Применяются компараторы как по прямому назначению для сравнения двух сигналов, так и в различных схемах формирователей, релаксационных или импульсных генераторов.

В случаях однопороговых компараторов могут возникнуть неприятности с дрожанием, особенно если в сигнале высокий уровень шумов. В этом случае применяют двухпороговые компараторы (триггер Шмитта).

U

U_оп

t

U_вых

t

Рис.17.5.

Триггер Шмидта просто переключат сигналы, но не запоминает их.

ДА₁

U_вх

U_вых

R₂

R₁

U_оп

Рис.17.6.

Включение ПОС:

1)уменьшает время переключения;

2)получается двухпороговый компаратор, который уменьшает дрожание при высокой заземленности.

U_вых 0.5В

U_оп=0 U_оп U_вх

U

U_ср Амплитуда выходного

напряжения (U_вых)

t

Рис.17.7.

U_ср – напряжение срабатывания

U_ср = U_оп +

U_отп – напряжение отпускания

U_отп = U_оп -

Процесс переключения ускоряется t_пер = 10 нс, улучшается помехоустойчивость.

Схема на триггере Шмитта, работающем на ОУ (схема с ОУ фотодатчика).

ДА₁

+Е_п



R₁ C_p

U_вых

R₂

R₄

R₃

Рис.17.8.

На выходе стоит усилитель с фоторезистором.

I

Ф₅

Ф₄

Ф₃

Ф₂

Ф₁

Ф=0

I_ko^*