Основные параметры импульсов

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

           

Мультивибратор – это один из видов генераторов прямоугольных импульсов.

Электрический импульс – это кратковременный всплеск электрического напряжения или силы тока в определённом, конечном временном промежутке.

Импульсный сигнал – это последовательность импульсов, несущая информацию.

Импульсное устройство - это устройство, предназначенное для генерирования, формирования, преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов.

 

Виды импульсов

Различают видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Видеоимпульс — это кратковременное отклонение напряжения или тока в цепи постоянного тока.

Различают прямоугольные, трапецеидальные, пилообразные, остроконечные и другие виды видеоимпульсов.

Радиоимпульс — кратковременное отклонение напряжения или тока в цепях переменного (синусоидального) напряжения.

Радиоимпульс не имеет постоянной составляющей, а его огибающая имеет форму видеоимпульса. Частота синусоидального напряжения или тока в радиоимпульсе называется несущей или частотой заполнения (f_н).

Основные параметры импульсов

Реальные прямоугольные импульсы отличаются от идеальных:

Основные параметры прямоугольных импульсов:                                                       

       - амплитуда Um – максимальное напряжение импульса

- длительность tи – время от начала до конца импульса

- период T – время между началами двух импульсов

- частота f = 1/T – это число импульсов в секунду

 

Дополнительные параметры импульсов:

       - пауза между импульсами tп

       - длительность фронта tфр

       - длительность среза tср

- спад плоской вершины DU

- коэффициент заполнения g = tи/T

       - скважность q = 1/g                                       

       - мощность импульса Pи = W/tи (где W – энергия импульса).

 

Классификация мультивибраторов

 

       1) по наличию входа:

- автоколебательные – генерируют импульсы при включении источника питания;

- ждущие – генерируют один импульс при поступлении скачка напряжения на вход.

 

2) по элементной базе: транзисторные, на операционных усилителях, на логических элементах

Ждущий мультивибратор на ОУ

В ждущих мультивибраторах на операционных усилителях имеется вход, на который поступают импульсы запуска. Каждый запускающий импульс вызывает прямоугольный на выходе схемы. За счёт диода VD1 следующего прямоугольного импульса на выходе не возникает и схема возвращается в исходное состояние.

ТРИГГЕРЫ

 

Триггеры – это устройства, способные длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних импульсов. Переключение их состояний происходит скачкообразно.

Триггеры используются как ячейки памяти.

Различают:

- асинхронные и синхронные триггеры;

- статические и динамические триггеры.

 

Асинхронные RS-триггеры

 

 

             УГО RS-триггера                           Внутреннее строение

           на элементах ИЛИ-НЕ         RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ                                          

 

Во всех RS-триггерах вход R является входом установки в ноль, S – входом установки в единицу. Q – неинвертирующий выход. Q – инвертирующий выход.

RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ переключается в заданное состояние при поступлении единицы на соответствующий вход.

Например, если на R поступает логическая единица, а на S – логический ноль, то на неинвертирующем выходе Q будет логический ноль, а на инвертирующем выходе – логическая единица.

Если на S поступает логическая единица, а на R – логический ноль, то на неинвертирующем выходе Q будет логическая единица, а на инвертирующем выходе – логический ноль.

Если на R и на S поступают нули, то состояние триггера не меняется.

Комбинация R=1, S=1 – запрещённая комбинация.

 

            УГО RS-триггера                         Внутреннее строение

          на элементах И-НЕ               RS-триггера на элементах И-НЕ

 

 

           

 

RS-триггеры на элементах И-НЕ переключаются в заданное состояние при поступлении на соответствующий вход логического нуля.

Если R=0, S=1, то Q=0.

Если R=1, S=0, то Q=1.

Если R=1, S=1, то состояние не меняется.

R=0, S=0 – запрещённая комбинация.

Синхронные RS-триггеры

        УГО синхронного                                          Внутреннее строение            

             RS-триггера                                          синхронного RS-триггера           

 

 

В синхронных RS-триггерах, помимо информационных входов R и S, есть также синхронизирующий вход С.

На этот вход с определённой частотой поступают синхронизирующие импульсы. Триггер может переключаться в какое-либо состояние только в том случае, если на входе C – логическая единица. Если на входе C – логический ноль, то триггер своего состояния не меняет.

В остальном принцип работы данного триггера не отличается от принципа работы асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ.

 

Двухступенчатые RS-триггеры

УГО двухступенчатого                           Внутреннее строение

     RS-триггера                             двухступенчатого RS-триггера

 

 

В двухступенчатых триггерах имеется 2 ступени, которые, за счёт наличия элемента НЕ, работают поочерёдно.

Когда на синхронизирующем входе C – логическая единица, информация записывается в первую ступень. При этом со второй ступени она ещё не может считываться. Со второй ступени считывается информация предыдущего такта.

Когда C=0, информация переписывается из первой ступени во вторую. При этом она уже может быть считана со второй ступени. А на первую ступень новая информация записаться не может.

JK-триггеры

 

 

        УГО JK-триггера               Внутреннее строение JK-триггера                        

 

 

 

В JK-триггерах вход J является входом установки в единицу, K – входом установки в ноль.

В отличие от RS-триггеров, в JK-триггерах нет запрещённой комбинации.

Если J=1, K=0, то триггер переключается в состояние Q=1.

Если J=0, K=1, то триггер переключается в состояние Q=0.

Если J=0, K=0, то триггер не меняет своего состояния.

Если J=1, K=1, то триггер переключается в противоположное состояние.

 

T-триггеры

УГО T-триггера                                  Внутреннее строение T-триггера

 

В T-триггерах есть только один информационный вход T и один синхронизирующий вход C.

Если на T поступает логический ноль, то состояние триггера не меняется.

Если на T поступает логическая единица, то состояние триггера меняется на противоположное.

 

D-триггеры

 

 

УГО D-триггера                                  Внутреннее строение D-триггера

 

В D-триггерах также имеется только один информационный вход T и один синхронизирующий вход C.

Если на вход D поступает логический ноль, то триггер переключается в состояние Q = 0.      Если на вход D поступает логическая единица, то триггер переключается в состояние Q = 1.

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ

Электронный ключ представляет собой электронный узел, работающий в двух состояниях. При наличии напряжения на входе, напряжение на его выходе отсутствует. При отсутствии напряжения на входе, напряжение на выходе появляется.

 

Ключ на полевом транзисторе

Использование полевых транзисторов вместо биполярных позволяет повысить КПД и температурную стабильность ключа. Однако это снижает быстродействие, так как полевые транзисторы обладают большой входной ёмкостью, из-за чего, при переключениях ключа, тратится время на её заряд и перезаряд.

 

 

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

           

Мультивибратор – это один из видов генераторов прямоугольных импульсов.

Электрический импульс – это кратковременный всплеск электрического напряжения или силы тока в определённом, конечном временном промежутке.

Импульсный сигнал – это последовательность импульсов, несущая информацию.

Импульсное устройство - это устройство, предназначенное для генерирования, формирования, преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов.

 

Виды импульсов

Различают видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Видеоимпульс — это кратковременное отклонение напряжения или тока в цепи постоянного тока.

Различают прямоугольные, трапецеидальные, пилообразные, остроконечные и другие виды видеоимпульсов.

Радиоимпульс — кратковременное отклонение напряжения или тока в цепях переменного (синусоидального) напряжения.

Радиоимпульс не имеет постоянной составляющей, а его огибающая имеет форму видеоимпульса. Частота синусоидального напряжения или тока в радиоимпульсе называется несущей или частотой заполнения (f_н).

Основные параметры импульсов

Реальные прямоугольные импульсы отличаются от идеальных:

Основные параметры прямоугольных импульсов:                                                       

       - амплитуда Um – максимальное напряжение импульса

- длительность tи – время от начала до конца импульса

- период T – время между началами двух импульсов

- частота f = 1/T – это число импульсов в секунду

 

Дополнительные параметры импульсов:

       - пауза между импульсами tп

       - длительность фронта tфр

       - длительность среза tср

- спад плоской вершины DU

- коэффициент заполнения g = tи/T

       - скважность q = 1/g                                       

       - мощность импульса Pи = W/tи (где W – энергия импульса).