Формирователь на интегрирующей RC цепи.

Формирователи импульсов.

Формирователь фронтов (спадов) — триггер Шмитта.

Часто при использовании интегрирующих RC - цепей имеем на конденсаторе медленно изменяющееся напряжение. Если такое напряжение подать на вход логического элемента, то этот элемент может возбудиться. Для ликвидации возбуждения это напряжение подают на вход устройства формирующего фронт или спад — триггер Шмитта(ТШ).

Рис. 95. Триггер Шмитта.

Триггер Шмитта построенный на операционном усилителе(ОУ) был рассмотрен в курсе “Электроника”. Но схемы использующие ОУ обладают недостаточным быстродействием для использования в цифровых схемах. Поэтому рассмотрим схему ТШ построенную на логических элементах см. рис. 95. Для анализа работы указанной схемы используем построение диаграммы распределения потенциалов на резисторах R0 и R1. Этот метод дает хорошие результаты при условии, что входной ток логического элемента значительно меньше тока протекающего по резисторам R0 и R1. Диаграмма распределения потенциалов показана на рис. а. Учитывая, что сопротивление равномерно распределено по длине резисторов на горизонтальной оси отложено суммарное сопротивление резисторов R1 и R0 , точка соединения выделена и оттуда восстановлена вертикальная ось — напряжение U1. По бокам горизонтальной оси установлены вертикальные, слева ось входных напряжений — Ui, справа ось выходных напряжений — Uo.

Масштабы по вертикальным осям как на рис. 96 а, так и на рис. 96б взяты одинаковыми. На оси U1 (вход логического элемента) показана характерная точка Up — напряжение переключения логического элемента В. Если возьмем входное напряжение Ui=0, то и выходное напряжение Uo=0, так как последовательное соединение двух элементов не приводит к изменению знака. Это состояние устойчиво.

а б

Рис. 96. Характеристики триггера Шмитта.

. Указанные особенности отражены как на графике распределения потенциалов, так и на графике рис. 93 б — переходная характеристика триггера Шмитта. Учитывая большую потребность в схемах триггеров Шмитта промышленность выпускает их в интегральном исполнении (микросхемы с обозначением ТЛ, например 155ТЛ2).

Схема устройства и временная диаграмма его работы приведены на рис. 97, и она состоит из двух логических элементов и интегрирующей RC цепи.

Рис. 97. Формирователь и временная диаграмма.

Пока не закончится время восстановления нежелательна подача запускающего сигнала, так как это приведёт к формированию выходного импульса неопределенной длительности. Для уменьшения времени восстановления можно резистор шунтировать диодом (диод включить параллельно резистору). Если требуется формировать выходной импульс длительностью большей чем входной, то в этой схеме длительность выходного импульса будет равна длительности входного импульса, т.е. в этой схеме выходной импульс обязательно короче входного. Учитывая вид переходного процесса (разряд конденсатора) можно записать , и учитывая: U2(t0) — высокий уровень выходного напряжения первого элемента (3,6В), U2(t1) — равно напряжению переключения Up=1,4В и , получим t1-t0=0,94RC и . Таким образом , по приведенной формуле можно рассчитать длительность сформированного импульса или после преобразований по заданной длительности можно определить параметры цепи.

Рассмотренная схема характерна ограничением применения в связи с указанными особенностями и это объясняется отсутствием обратной связи в схеме. Такие схемы относятся к простым формирователям. Значительно лучшими свойствами обладают схемы с обратными связями — одновибраторы, генераторы одиночных импульсов.