Формирователи импульсов. Комбинационные логические устройства. Логические интегральные микросхемы

1.

Кафедра Энергетика
Предмет
ЭЛЕКТРОНИКА
Тема лекции
Старший
преподаватель
Сиверская Татьяна
Ивановна
Формирователи импульсов.
Комбинационные логические
устройства. Логические
интегральные микросхемы.

2.

Виды и параметры импульсных сигналов
Современная электроника характеризуется широким применением импульсных устройств. Напряжения и
токи в таких устройствах имеют импульсный характер, нередко импульсы отделены друг от друга весьма
длительным интервалом паузы. Можно назвать основные причины, способствовавшие развитию импульсной
техники.
Во-первых, многие производственные процессы имеют импульсный характер: пуск и остановка агрегатов,
изменение скорости и торможение, сброс нагрузки, срабатывание защиты и т. д. Большинство технологических
процессов разбивается на ряд операций («тактов»), и их чередование также обуславливает импульсный
характер работы устройств. Для управления работой агрегатов с импульсным характером функционирования
требуется создание специфических импульсных электронных узлов.
Во-вторых, передача информации в виде импульсов, разделенных паузами, позволяет уменьшить
мощность, потребляемую от источника питания, при сохранении достаточной мощности импульса. Это
особенно важно при использовании источников питания ограниченной мощности (батареи, аккумуляторы),
например, на подвижных (в том числе космических) объектах. Но и в стационарной аппаратуре повышение КПД
значительно улучшает технико-экономические показатели электронных устройств.
В-третьих, передача информации в виде импульсов позволяет значительно разгрузить каналы связи.
В-четвертых, передача информации в импульсной форме позволяет значительно повысить
помехоустойчивость, точность и надежность электронных устройств. При передаче непрерывного сигнала
точность снижается из-за существования дрейфа нуля усилителей, влияния напряжения смещения нуля и
входных токов, различных помех.

3.

tм
Рис. 1.1. Различные
способы передачи информации с помощью
импульсов
а)
t
б)
t
в)
t
г)
t
Существует
множество
способов
передачи
непрерывного сигнала (рис. 1.1, а) в виде
прямоугольных импульсов
(рис. 1.1, а–г). При
tп
осуществлении
Um
tи амплитудно – импульсной модуляции
(АИМ)
амплитуда
импульсов
пропорциональна
t
входному сигналу (рис. 1.1, б). При таком способе
а)
Tп
передачи информации
вредное влияние дрейфа нуля
усилителей и других перечисленных факторов на
0,9U
m
точность
сохраняется. При использовании широтноимпульсной модуляции (ШИМ) амплитуда и частота
0,1Um
повторения
импульсов
постоянны,
но
ширина
t текущему значению
импульсов
tф tи пропорциональна
tс
б)
входного сигнала (рис. 1.1, в). При частотноимпульсной модуляции (ЧИМ) (рис. 1.1, г) входной
сигнал определяет частоту следования импульсов,
Рис. 1.2. Основные параметры
которые
имеют постоянную длительность и амплитуду.
прямоугольных импульсов

4.

а)
t
tп
При ШИМ и ЧИМ дрейф нуля усилителей не влияет на
Um
tи
точность передачи входного сигнала, которая в данном случае
зависит только от точности фиксации временного положения
б)
t
а)
tм
импульсов. Наибольшую точность
и помехоустойчивость
Tп
обеспечивают число – импульсные методы: информация
передается
в
виде
числа,
которому
соответствует
0,9Um
определенный набор импульсов (код), при этом существенно
в)
t
только наличие или отсутствие импульса. Импульсы
0,1Um
прямоугольной формы наиболее часто применяются в
tф
tс
электронной технике. На рис. 1.2, а приведена периодическая
б)
последовательность прямоугольных импульсов, а на рис.
г)1.2, бt
показана система параметров, которая позволяет описать
импульсы.
Рис. 1.1. Различные
Рис. 1.2. Основные параметры
Импульс характеризуется
следующими
параметрами:
способы
передачи
инпрямоугольных импульсов
Um – амплитуда импульса;
формации с помощью
tи – длительность импульса;
импульсов
1
tп – время паузы;
F
Частота следования импульса
Т – период импульса;
T
Скважность (2-10)
q
T
tn
Коэффициент заполнения
KЗ
1 tn
q T
t
t

5.

Наряду с прямоугольными импульсами в электронной технике широко применяются импульсы
пилообразной (рис. 1.3, а), экспоненциальной (рис. 1.3, б) и колоколообразной (рис. 1.3, в)
формы.
U
Обычно импульсы следуют периодически.
а)
t
2
U
1
tи
б)
t
в)
t
tп
Um
T
Рис. 1.3. Формы импульсных сигналов
1 – фронт импульса,
2 – вершина импульса
3 – срез импульса.
Рис. 1.4. Последовательность импульсов
3
t

6.

Формирователи и генераторы импульсов
В цифровых устройствах на микросхемах большую роль играют различные
формирователи импульсов - от кнопок и переключателей, из сигналов с пологими фронтами,
дифференцирующие цепи, а также мультивибраторы.
Как известно, непосредственная подача
сигналов от механических контактов на входы
интегральных микросхем допустима не всегда изза так называемого «дребезга» - многократного
неконтролируемого замыкания и размыкания
контактов в момент их переключения. Если
входы,
на
которые
подается
сигнал,
нечувствительны к дребезгу, например входы
установки
триггеров
и
счетчиков,
непосредственная подача сигналов допустима.
Подача сигналов на счетные входы требует
специальных мер по подавлению дребезга, без
них возможно многократное срабатывание
триггеров и счетчиков.

7.

Логический синтез комбинационных цифровых устройств.