Радиоэлектроника

Разработка автоматического устройства


    Вариант №. 8                             Контрольная № 2.

                     ОБЯЗАТЕЛЬНО  ПЕРЕПИСАТЬ ВРУЧНУЮ!!!

    Задание 1.
    Привести описание принципа действия с временной диаграммой и расчет
схемы автоколебательного мультивибратора транзисторно-транзисторной логики
(ТТЛ).

    Исходные данные:
    tи1 = 0,4  мкс ;              Т =  0,7 мкс  ;
    Uп ф/Uз ф = 0,78 B;           Серия ИС : К531.

    Основные параметры :
    U0n – пороговое входное напряжение соответствующее переходу элемента из
единичного  состояния  в нулевое;
    U1n – пороговое входное напряжение соответствующее переходу элемента из
состояния нулевого в единичное;
    I1 вх, R1 вх, = dUвх/diвх, U1вых , Е1вых, R1вых = dUвых/diвых –
входной ток,  дифференциальное  входное сопротивление,  входное
сопротивление нагруженной схемы,  дифференциальное  выходное сопротивление
соответствующие  единичному состоянию ИЛЭ
 I( ) вх, R( ) вх, U( ) вх, E( ) вых, R( ) вых – входной ток,
дифференциальное  входное сопротивление, входное напряжение ненагруженной
схемы, выходное сопротивление ненагруженной схемы, дифференциальное
выходное сопротивление соответствующие  нулевому состоянию ИЛЭ:
К = dUвых/dU вх – коэффициент  усиления ИЛЭ врежиме усиления.

РЕШЕНИЕ :

 1). Описание принцыпа действия.

В состав мультивибратора входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ
    И-НЕ DD1.1, DD1.2, резисторы R1, R2 и конденсаторы C1, C2
времязавдающие цепи (ВЗЦ), защитные (демпфирущие) диоды VD1, VD2.
    При работе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы DD1.1,
DD1.2,   поочередно находятся  в единичном  и нулевом состояниях. Время
прибывания инверторов  в нулевом или единичном состоянии определяется
временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2.Если ИЛЭ DD1.1 находится
в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t = 0), то конденсатор С1 заряжен
током, протекающим  через выход  ИЛЭ DD1.1 и резистор R1. К как диод VD1
при этом закрыт, то ток,  протекающий через него , как и входной ток ИЛЭ
DD1.2, пренебрежимо мал  и не оказывает существенного влияния  на процесс
заряда конденсатора . По мере заряда конденсатора С1 входное напряжение U(2
) вх инвертора DD1.2 уменшается по экспотенциальному закону с постоянной ?1
 , стремясь  к нулевому  уровню.
    Когда напряжение U(2 ) вх  достигает порогового напряжения U(1) n  ниже
которого дальнейшее уменьшение  входного напряжения  приводит к уменьшению
выходного  напряжения инвертора ТТЛ, в мультивибраторе  развивается
регенеративный процесс,  при  котором состояние элементов DD1.1, DD1.2
изменяются на противоположные (t = t1). Скачкообразное уменьшение выходного
 напряжения U(1 ) вых  ИЛЭ DD1.1 вызывает уменьшение выходного напряжения
U(2 ) вх , что приводит к быстрому разряду конденсатора  С2 с постоянной
времени ?2 в противоположной ветви мультивибратора  (t = t2).
    При периодически повторяющихся процессах , на выходах  ИЛЭ DD1.1, DD1.2
формируются два изменяющихся в противофазе импульсных напряжения с
длительностями tU1  и tU2  .

2). Расчет устройства.

Определим длительность выходного импульса :


    tИ2 = 0,3 мкс;

Так как  tИ1 ? tИ2,  мультивибратор несиметричен и С1? С2.

Выходные  импульсы мультивибратора по форме близки к прямоугольным.
Отношение амплитуд переднего и заднего фронтов выходного напряжения
определяется соотношением:



Где R = R1 для выходных импульсов ИЛЭ DD1.1, R = R2 для выходных импульсов
ИЛЭ DD1.2

Вычислим значения  резисторов R1, R2:
R = R1 = R2 =  35,455 кОм;

Вычислим значения  конденсаторов C1, C2:
Из выражений для длительности импульсов  на выходах мультивибратора:



Откуда:


С1 = 0,008 пкФ;        С2 = 0,006 пкФ;



Принципиальная схема мультивибратора:



Временная диаграмма:



Задание №  2.

Привести описание принципа действия с временной диаграммой и расчет схемы
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).

Исходные данные:
tи2 =   мкс;
Uп ф/Uз ф =   В;

РЕШЕНИЕ:
Заторможенного мультивибратора с резисторно-емкостной обратной связью на
ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получим из автоколебательного мультивибратора путем
исключения, конденсатора С2, резистора  R1 и диода VD2. При этом
исключенная резистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной
связью выхода ИЛЭ DD1.2. В качестве запускающего сигнала используется
отрицательный перепад потенциалов значений
UВХ  = ЕВЫХ, который подается на свободный от тригерного включения вход ИЛЭ
DD1.1.



В исходном состоянии и ИЛЭ ТТЛ DD1.1 DD1.2 находятся в нулевом  и единичном
состояниях соответственно . Под действием запускающего импульса (в момент t
= t1) логические элементы изменяют свои состояния на противоположные ,
времязадающий конденсатор начинает заряжатся через выход ИЛЭ ТТЛ DD1.2  и
резистор R.
Напряжение UВХ2 на выходе ИЛЭ ТТЛ DD1.2 экспотенциально изменяется от Emax,
стремясь к нулю . Формирование рабочего импульса  длительностю tU
заканчивается при UВХ2(tU) = U1n , так как дальнейшее уменшение входного
напряжения приводит к увеличению выходного напряжения ИЛЭ ТТЛ DD1.2.
При t > t1 в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по
окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное состояние , а напряжение
UВХ2 уменшается скачком от UВХ2  до (U1n -Е1вых). Далее мультивибратор в
два этапа возвращается в исходноое состояние . Сначала конденсатор С
разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, а затем после
запирания диода перезаряжается входным вытекающим током ИЛЭ, DD1.2, а
напряжение UВХ2 стремится к значению U1ВХ.

Для получения прямоугольной формы выходных импульсов заторможенного
мультивибратора сопротивление времязадающего резистора R должно
удовлетворять условию:


Реальные значения найдем из соотношения:



R = 0,532  кОм;

Время востановления мултивибратора :


Где :                           -- паралельное соединение резисторов

         UD – падение напряжения на открытом диоде VD, равное 0,6 В.

tB = 0,357 мкс;.

Длительность импульса:



С = 0,44 пкФ.

Чтобы мультивибратор успевал востанавливатся период повторения запускающих
импульсов выберем следующим образом:

T > tИ + tВ > 0,757 мкс;



Временная диаграмма:
-----------------------
[pic]

(

)

1

.

.

+

’

ВХ

Ф

З

Ф

П

R

R

R

U

U

[pic]

[pic]

[pic]

R2

R1

C2

C1

VD2

VD1

DD1.2

DD1.1

&

&



UВЫХ1


UВЫХ2

tU2

tU1

U1ВХ

UВХ(tU)

t

0

UВХ2

ЕMAX

-UD

0

UВЫХ1

UЗ.Ф

UП.Ф

U1ВХ

U1n

t2

t1

t

UВХ


R

C

VD

DD1.2

DD1.1

&

&



UВЫХ2

UВЫХ1

[pic]

(

)

1

.

.

+

’

ВХ

Ф

З

Ф

П

R

R

R

U

U

;

1

1

;

1

1

.

.

1

1

.

.

1

1

1

1

.

.

-

?

?

?

?

?

?

?

?

’

?

-

?

?

?

?

?

?

?

?

’

+

’

+

’

?

?

?

?

?

?

?

?

?

-

-

-

Ф

З

Ф

П

ВХ

Ф

З

Ф

П

ВХ

ВХ

ВХ

Ф

З

Ф

П

U

U

R

R

U

U

R

R

R

R

R

R

R

U

U

(

)

1

.

.

+

’

ВХ

Ф

З

Ф

П

R

R

R

U

U

[pic]

[pic]

[pic]

tВ

tU

UП.Ф

UЗ.Ф

Т

U1n

-UD

ЕMAX

UВХ2

UВЫХ1

UВХ

ЕВЫХ

U1ВХ

t1

t2

t3

t

t

t

0

0

0

[pic]




смотреть на рефераты похожие на "Разработка автоматического устройства"