Разработка автоматичного устройства

Варіант №. 8 Контрольна № 2.

ОБОВ’ЯЗКОВО ПЕРЕПИСАТИ ВРУЧНУЮ!!!

Завдання 1.

Привести опис принципу дії з тимчасової діаграмою і розрахунок схеми автоколебательного мультивибратора транзисторно-транзисторной логіки (ТТЛ).

Вихідні дані: tи1 = 0,4 мкс; Т = 0,7 мкс ;

Uп ф/Uз ф = 0,78 B; Серія ІВ: К531.

Основні параметри :

U0n — граничне вхідний напруга відповідне переходу елемента із одиничного стану в нулевое;

U1n — граничне вхідний напруга відповідне переходу елемента із стану нульового в единичное;

I1 вх, R1 вх, = dUвх/diвх, U1вых, Е1вых, R1вых = dUвых/diвых — вхідний струм, диференціальний вхідний опір, вхідний опір навантаженої схеми, диференціальний вихідний опір відповідні одиничному стану ИЛЭ I () вх, R () вх, U () вх, E () вых, R () вых — вхідний струм, диференціальний вхідний опір, вхідний напруга ненагруженной схеми, вихідний опір ненагруженной схеми, диференціальний вихідний опір відповідні нульового стану ИЛЭ: До = dUвых/dU вх — коефіцієнт посилення ИЛЭ врежиме усиления.

РЕШЕНИЕ :

1). Опис принцыпа действия.

В склад мультивибратора входять: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ.

И-НЕ DD1.1, DD1.2, резисторы R1, R2 і конденсатори C1, C2 времязавдающие ланцюга (ВЗЦ), захисні (демпфирущие) діоди VD1, VD2.

Працюючи мультивибратора в автоколебательном режимі інвертори DD1.1, DD1.2, по черзі перебувають у одиничному і нульовому станах. Час прибування інверторів в нульовий одиничному стані визначається часом заряду однієї з конденсаторів С1 чи С2. Если ИЛЭ DD1.1 перебуває поодинці стані, а DD1.2 в нульовому (t = 0), то конденсатор С1 заряджений струмом, протекающим через вихід ИЛЭ DD1.1 і резистор R1. До як діод VD1 у своїй закритий, то струм, протекающий нього, як і вхідний струм ИЛЭ DD1.2, пренебрежимо малий, і не надає істотно на процес заряду конденсатора. Принаймні заряду конденсатора С1 вхідний напруга U (2) вх инвертора DD1.2 уменшается по экспотенциальному закону із постійною ?1, прагнучи нульового уровню.

Коли напруга U (2) вх сягає порогового напруги U (1) n нижче якого подальше зменшення вхідного напруги приводить до зменшення вихідного напруги инвертора ТТЛ, в мультивибраторе розвивається регенеративный процес, у якому стан елементів DD1.1, DD1.2 змінюються на протилежні (t = t1). Стрибкоподібне зменшення вихідного напруги U (1) вых ИЛЭ DD1.1 викликає зменшення вихідного напруги U (2) вх, що зумовлює швидкому розряду конденсатора С2 із постійною часу ?2 на протилежному галузі мультивибратора (t = t2).

При періодично повторюваних процесах, на виходах ИЛЭ DD1.1, DD1.2 формуються два змінюються в протифазі імпульсних напруженості із длительностями tU1 і tU2 .

2). Розрахунок устройства.

Определим тривалість вихідного імпульсу :

tИ2 = 0,3 мкс;

Так як tИ1? tИ2, мультивибратор несиметричен і С1? С2.

Выходные імпульси мультивибратора формою близькі до прямокутним. Ставлення амплітуд переднього і заднього фронтів вихідного напруги визначається соотношением:

Где R = R1 для вихідних імпульсів ИЛЭ DD1.1, R = R2 для вихідних імпульсів ИЛЭ DD1.2.

Вычислим значення резисторів R1, R2: R = R1 = R2 = 35,455 кОм;

Вычислим значення конденсаторів C1, C2: З висловів для тривалості імпульсів на виходах мультивибратора:

Откуда:

С1 = 0,008 пкФ; С2 = 0,006 пкФ;

Принципиальная схема мультивибратора:

Временная диаграмма:

Задание № 2.

Привести опис принципу дії з тимчасової діаграмою і розрахунок схеми транзисторно-транзисторной логіки (ТТЛ).

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

РЕШЕНИЕ: Загальмованого мультивибратора з резисторно-емкостной зворотної зв’язком на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ одержимо з автоколебательного мультивибратора шляхом винятку, конденсатора С2, резистора R1 і діода VD2. У цьому виключена резистивно-емкостная зворотний замінюється безпосередньої зв’язком виходу ИЛЭ DD1.2. Як що запускає сигналу використовується негативний перепад потенціалів значень UВХ = ЕВЫХ, який вільний від тригерного включення вхід ИЛЭ DD1.1.

В вихідному безпечному стані і ИЛЭ ТТЛ DD1.1 DD1.2 перебувають у нульовому і одиничному станах відповідно. Під впливом що запускає імпульсу (в останній момент t = t1) логічні елементи змінюють статки на протилежні, времязадающий конденсатор починає заряжатся через вихід ИЛЭ ТТЛ DD1.2 і резистор R. Напруга UВХ2 не вдома ИЛЭ ТТЛ DD1.2 экспотенциально змінюється від Emax, прагнучи нулю. Формування робочого імпульсу длительностю tU закінчується при UВХ2(tU) = U1n, оскільки подальше уменшение вхідного напруги призводить до збільшення вихідного напруги ИЛЭ ТТЛ DD1.2. При t > t1 в мультивибраторе розвивається регенеративный процес, по закінченні якого ИЛЭ повертається у вихідне стан, а напруга UВХ2 уменшается стрибком від UВХ2 до (U1nЕ1вых). Далі мультивибратор в два етапу повертається у исходноое стан. Спочатку конденсатор З розряджається через усунутий у напрямку діод VD, та був після замикання діода перезаряжается вхідним що випливають струмом ИЛЭ, DD1.2, а напруга UВХ2 прагне значенням U1ВХ.

Для отримання прямокутної форми вихідних імпульсів загальмованого мультивибратора опір времязадающего резистора R має задовольняти условию:

Реальні значення знайдемо з соотношения:

R = 0,532 кОм;

Время востановления мултивибратора :

Де : — паралельное з'єднання резисторов.

UD — падіння напруги на відкритому диоде VD, однакову 0,6 В.

tB = 0,357 мкс;.

Длительность импульса:

С = 0,44 пкФ.

Чтобы мультивибратор встигав востанавливатся період повторення запускающих імпульсів виберемо наступним образом:

T > tИ + tВ > 0,757 мкс;

Временная діаграма: ———————————- [pic].

(.

).

.

.

'.

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.

UВХ2.

ЕMAX.

— UD.

UВЫХ1.

UЗ.Ф.

UП.Ф.

U1ВХ.

U1n.

t2.

t1.

t.

UВХ.

R.

C.

VD.

DD1.2.

DD1.1.

&.

&.

UВЫХ2.

UВЫХ1.

[pic].

(.

).

.

.

'.

ВХ Ф.

З Ф.

П.

R.

R.

R.

U.

U.

;

;

.

.

.

.

.

.

;

'.

;

'.

'.

'.

;

;

;

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.

(.

).

.

.

'.

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.

[pic].