9201_Рауан_ЛР2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: Мультивибраторы на логических элементах

Студент гр. 9201		Рауан М.
Преподаватель		Симон В. А.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы – исследуются схемы мультивибраторов на ЛЭ 74HC14, 74HC00, 74HC02. При исследовании собранных схем использовался цифровой осциллограф.

Основные теоретические сведения:

Самой простой схемой мультивибратора на логических элементах является схема, которую можно построить на инвертирующем триггере Шмидта. По логике работы она очень похожа на схему мультивибратора на аналоговом компараторе с гистерезисом, которая подробно описана в аналоговой схемотехнике.

Обычный элемент НЕ логически похож на инвертирующий аналоговый компаратор без гистерезиса, опорным напряжением для которого является пороговое напряжение ЛЭ .

Среди стандартных микросхем практически любой серии, однако, встречаются несколько необычные элементы, входные каскады которых имеют гистерезис, т.е. являются триггерами Шмидта. Для таких элементов, рассматривая пример инвертора, переход из лог. 0 в лог. 1 по выходу происходит при меньшем уровне входного напряжения, чем обратный переход при .

Рис. 1. – Гистерезис инвертирующего триггера Шмитта.

Для таких элементов, рассматривая пример инвертора, переход из лог. 0 в лог. 1 по выходу происходит при меньшем уровне входного напряжения, чем обратный переход при . Разница входных напряжений, при которых происходит изменение выходного логического уровня, т.е. , является шириной петли гистерезиса триггера Шмидта.

Схема мультивибратора на инвертирующем триггере Шмитта показана ниже.

Рис. 2. – Мультивибратор на инвертирующем триггере Шмитта

После включения питания конденсатор разряжен, и на вход ЛЭ поступает напряжение ниже величины . Это означает, что на выходе формируется напряжение лог. 1 и начинается заряд конденсатора током, протекающим через резистор из выхода ЛЭ. Когда напряжение на его верхней обкладке достигает уровня , выходное напряжение схемы скачкообразно изменяется на , и начинается разряд конденсатора током, протекающем через резистор , но уже в выход ЛЭ. Таким образом, возникает устойчивая генерация прямоугольных импульсов на выходе схемы.

Другая схема мультивибратора на ЛЭ строится с использованием инвертеров без гистерезиса, или, чаще, с использованием наиболее распространенных универсальных ЛЭ, работающих в роли инверторов. Данная схема более популярна.

Рис. 3. – Мультивибратор на ЛЭ 2И-НЕ.

Рис. 4. – Мультивибратор на ЛЭ 2ИЛИ-НЕ.

После включения схемы оба конденсатора разряжены. Оба входа ЛЭ подтянуты резистора к земле, т.е. на обоих выходах ЛЭ должен сформироваться уровень лог. «1». Как только на выходе первого из двух ЛЭ возникнет это уровень лог. «1», напряжение через конденсатор, который не может перезарядиться мгновенно, поступит на вход второго ЛЭ, и на его выходе возникнет уже уровень лог. «0». Поскольку ЛЭ не идентичны, их быстродействие разнится, и один ЛЭ после включения питания «опередит» второй, сформировав лог. «1» на выходе. После подачи питания они, таким образом перейдут в разные состояния.

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ

Рис. 5. – Протокол наблюдений.

Ход работы:

1. Мультивибратор на инвертирующем триггере Шмитта.

Расчет значений импульса и паузы:

Практические значения:

Рис. 6. – Осциллограмма №1.

2. Мультивибратор на ЛЭ типа 2И-НЕ.

Расчет значений импульса и паузы:

Практические значения:

Рис. 7. – Осциллограмма №2.

3. Мультивибратор на ЛЭ типа 2ИЛИ-НЕ.

Расчет значений импульса и паузы:

Практические значения:

Рис. 8. – Осциллограмма №3.

Вывод: в данной лабораторной работе мы исследовали схемы мультивибраторов на ЛЭ. Были рассчитаны значения импульса и паузы для трех случаев. Также были сфотографированы их осциллограммы.

В случае мультивибратора на инвертирующем триггере Шмитта наблюдаем наибольшее значение длины импульса, это связано с тем, что его быстродействие связано с зарядкой конденсатора. Различие рассчитанных и полученных в эксперименте значений обусловлено неосторожностью при снятии.

Тоже самое можно сказать про различия в значениях в случаях с мультивибратором на ЛЭ типа 2И-НЕ и типа 2ИЛИ-НЕ.