МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет “Львівська політехніка”
Лабораторна робота № 3 Дослідження автоколивних генераторів імпульсів прямокутної форми з дисципліни “Комп’ютерна схемотехніка”  Львів – 2007/08 навч. рік  Мета роботи - вивчення принципів роботи і дослідження формувачів інтегральних сигналів, виконаних на інтегральних логічних елементах з використанням додаткових ємностей та резисторів. 1. Загальні положення. Для отримання імпульсів прямокутної форми широко використовуються релаксаційні автогенератори (мультивібратори), побудовані на основі підсилювачів з додатнім зворотнім зв'язком. Терміном "автогенератор" називають пристрій, що генерує незатухаючі коливання без будь-якого запуску із-зовні і немає стійких станів рівноваги. Релаксаційний характер коливань вихідної напруги вказує на те, що умови самозбудження виконуються в широкому діапазоні частот. Релаксаційні генератори, в яких позитивний зворотній зв'язок створюється з допомогою кіл, називаються мультивібраторами. Якщо додатній зворотний зв'язок створюється з допомогою імпульсного трансформатора, то такі релаксаційні генератори називаються блокінг-генераторами. Релаксаційні генератори можуть працювати в двох режимах: автоколивному (мультивібратор) і чекаючому (одновібратор). В автоколивному режимі схема має два квазістійких стани, тривалість кожного з яких визначається часовизначною ланкою. В чекаючому режимі схема має один стійкий стан, в якому може знаходитись необмежене довго. Під дією короткого запускаючого зовнішнього імпульсу схема скачком переходить в квазістійкий стан, а потім самостійно повертається в початковий стан, формуючи імпульс заданої тривалості. При проектуванні мультивібраторів і одновібраторів в якості елементної бази використовують біполярні і цифрові мікросхеми. Останніми частіше за все є операційні підсилювачі і логічні елементи. Мультивібратори на основі логічних інтегральних мікросхем (ІМС), як правило, застосовують в цифровій апаратурі, бо при цьому найбільш повно забезпечується уніфікація елементної бази. Крім цього, в цьому випадку не потрібне узгодження рівнів сигналів релаксаційних генераторів та інших пристроїв апаратури. На рис.1 представлена схема автоколивного мульвібратора на логічних елементах І-НІ. Вона складається з мультивібратора на елементах DD1.1 і DD1.2 з перехресними додатніми зворотніми зв'язками через конденсатори С1 і С2.
Рис.1 В цій схемі при включенні живлення можливий варіант наявності на обох виходах “1”. При цьому конденсатори С1 та С2 зараджені. Відповідно виводи конденсаторів, які йдуть на вхід, маєть потенціал “0”. На рис.3 представлена вдосконалена схема за допомогою ланок ДД1.3 – ДД1.4 і переключенням резистора R1 від загальної шини до виходу ДД 1.4. Коли виходи інверсні (1(0 або 0(1) на виході ДД1.3 – “1”, вихід ДД 1.4 – “0”.У випадку Uвих1=Uвих2 ДД1.3 має “0”, ДД1.4 – “1”. “1” на виході ДД1.2 примусово змінить “0” на вході ДД1.2 (це є режим м’якого самозбудження). Часові діаграми, які характеризують роботу схеми в режимі автоколивань, приведені на рис.4. В момент часу t1 напруга Uвх2 змінюється від рівня U0вих, що відповідає логічному нулеві, до рівня U1вих - логічної одиниці. У зв'язку з тим, що С2 представляє собою в момент t1 часу коло, замкнуте накоротко (напруга на конденсаторі скачком змінитися не може), то Uвх1(t1)=U1вих і, як наслідок Uвих1(t1)=U0вих. Різка зміна напруги Uвих1 від значення U1вих до значення U0вих через конденсатор С2 передається на вхід елемента DD1.2 і створює небажаний від'ємний викид напруги Uвх1. Цей від'ємний викид може привести до пробою відповідного входу. Тому у всіх серійних мікросхемах ТТЛ з додатньою логікою всі входи мають захисні діоди, що входять в принципові схеми елементів. Після моменту часу t1 конденсатор С1 починає...