Генераторы и формирователи импульсных сигналов на логических элементах

Применение микросхем позволяет создать устройства с лучшими параметрами и дополнительными функциональными возможностями.

Формирователь прямоугольных импульсов из колебаний произвольной формы можно создать на основе триггера Шмитта. Этот триггер в соответствии с рисунком 87 образован двумя последовательно соединенными инверторами с резисторной R 2-цепью обратной связи.

Рисунок 87

Входной сигнал подается через резистор R 1. За счет обратной связи характеристика прямой передачи имеет крутую гистерезисную петлю, ширина которой зависит от величины R 1 /R 2.

Формирователь коротких импульсов служит для создания коротких импульсов в момент перепада входного сигнала большой длительности. Схема такого формирователя приведена в соответствии с рисунком 88.

Рисунок 88

Три первых элемента (D 1, D 2и D 3 ) инвертируют входной сигнал и задерживают его. Схему формирователя можно представить в виде схемы в соответствии с рисунком 89, состоящей из двух элементов: инвертирующего элемента задержки и логического элемента И-НЕ.

Рисунок 89

Длительность выходного импульса формирователя можно дополнительноно увеличить на время, равное 3 RC, если между элементами D 1и D 2включить удлиняющую RC -цепь в соответствии с рисунком 90.

Рисунок 90

Формирователь длинных импульсов, длительность которых должна превышать длительность запускающих импульсов, собирают на базе устройств с удлиняющими RС -цепями. Схема из элемента с открытым коллектором, RС -цепи и триггера Шмитта, показана в соответствии с рисунком 91.

Рисунок 91

При поступлении входного импульса выходной транзистор логического элемента D 1 открывается и быстро разряжает конденсатор С. После окончания входного импульса начинается заряд конденсатора, и через время, приблизительно равное t» RC, напряжение на нем достигает порогового напряжения включения триггера Шмитта. Длительность выходного импульса будет равна сумме длительности входного импульса и t.Формирователь будет работать и при замене триггера Шмитта на обычный логический элемент, но задний перепад выходного импульса будет иметь искаженную форму.

Формирователь с длительностью выходного импульса, не зависящий от длительности входного, можно собрать на одновибраторе в соответствии с рисунком 92.

Рисунок 93

Разрядка конденсатора С проходит через открытый диод VD, а зарядка идет через большое сопротивление R, поэтому время зарядки и разрядки существенно отличается.

Формирователь импульсов с запуском от механических переключателей широко используется в цифровой технике. Он, например, необходим во всех клавишных устройствах ввода данных: клавиатуре микрокалькулятора и дисплея, пульте устройств управления и т. д. Особенностью механических переключателей является дребезг контактов в момент замыкания или размыкания контактной пары. В результате вместо одиночного импульса на входе цифрового устройства может появиться пачка коротких импульсов.

Для устранения дребезга после контакта устанавливаются специальные формирователи. В соответствии с рисунком 94 изображен формирователь на RS -триггере. RS -триггерсрабатывает по первому импульсу пачки, и последующий дребезг уже не изменяет его состояния.

Рисунок 94

Если кнопка не имеет контактов на переключение, а работает только на замыкание или размыкание, приходится использовать D-триггер с динамическим управлением в соответствии с рисунком 95.

При этом на С-вход подаются тактовые импульсы с периодом следования не менее 15 мс. Преимуществом этого способа является временная привязка момента появления выходного сигнала по тактовым импульсам.

На базе логических элементов можно сконструировать разнообразные генераторы импульсов, такие как несимметричные и симметричные мультивибраторы.