- •Рецензенты:
- •И19 Электроника и микропроцессорная техника: Учеб, пособие / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2000. 50 с.
- •© Пермский государственный технический университет, 2000
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •1.ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
- •1.1 Полупроводниковые приборы
- •1.1 АТиристоры
- •1.1.6. Интегральные микросхемы (ИМС)
- •1.2. Устройства промышленной электроники
- •тггХ
- •1.2.2: Генератор прямоугольных колебаний.(мультивибратор)
- •2.ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ 2.1., Логические функции и логические схемы
- •2.2.2. D-триггер
- •2.2.3. Г-триггер
- •2.3. Регистры
- •2.4. Счётчики
- •2.4.1. Трёхразрядный двоичный счётчик на сложение
- •2.4.2. Трёхразрядный двоичный счётчик нэ вычитание
- •2.4.3. Десятичные счётчики
- •2.6. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
- •2.7. Комбинационные устройства
- •2.7 1. Дешифратор
- •2.7.2. Мультиплексор
- •2.7.3. Сумматор
- •2.7.4. Цифровая схема сравнения (компаратор)
- •2.8. Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
- •2.9. Микропроцессор
- •2.10. МикроЭВМ
Задавая соответствующие R{ и Roc, можно получить требуемый коэффициент усиле ния. Схема инвертирующего усилителя йредставлена на рисЛ.67, б. При анализе инверти рующего усилителя пренебрегаем /0 и U0 вследствие их малости. По первому закону Кирх гофа имеем
|
|
/вх +/ос - /о = 0, /вх = -/ос- |
|
||
Найдем эти токи по закону Ома: |
|
|
|
||
т |
_ ^ RI |
г _ ^ОС |
и п |
Uос |
|
/ в х ^ — , |
/ о с - — |
, Х |
= |
||
Пренебрегая (/о, получаем |
Um = С/вх, £/ос =^вых, тогда , |
|
|||
Е/вх |
Е/вьгх |
, откуда |
вых |
|
|
Л, |
^ос |
|
|
|
Знак «-» означает, что усилитель инвертирующий.
Суммирующий усилитель (рис.1.68) построен на базе инвертирующего усилителя. Ма
тематическая операция, которую он должен будет выполнять такова: l/вых |
а,/Л. |
Для входной цепи имеем |
|
1\ + /2 +/з +/ос - /о —0.
Используя соотношение, полученное для инверти рующего ОУ, имеем
Л + /г +/з = -/ос;
U\/R\ +^/2/^2 + {/3/^3 = - £/вых^ос; (Дос//?,)£/, + (Дос/л2)£/2 + (Roc/RiW i = -г/вых; а, C/i + а 2 £/2 +а317з = -С/вых;
Дос
К «4
тггХ
Л / з
1
Рис. 1.68
Если Я| = Д2 = Д3 = Лос» то cti = а 2 = а 3 = 1 и UBых =
= -1 /7 /. Для того чтобы избавиться от минуса, можно последовательно включить еще один инвертирующий усилитель с К - 1.
Интегрирующий усилитель (рис. 1.69) должен выполнять операцию t/вых ~ К fa |
■ |
||
|
|
о |
|
Используя соотношение для инвертирующего усилителя, имеем 1Х+ /с = /о. |
|
||
Пренебрегая /0, получаем /1 = -/с. Учитывая, что |
|
||
|
7 - C dU |
|
|
имеем |
1е' с |
~ а ’ |
|
|
|
|
|
1/вх/Д, = -CdUaux/dt; |
1/вх * /(ЛiQ = - dl/вых; |
|
|
|
/ |
|
|
1/вых = — — |
Гс/вхЛ + 1/(0), где 1/(0) - начальные условия! |
|
|
R\C |
о |
.»* |
|
На рис. 1.70 приведен пример интегрирования сигнала.
сJ o c ^ o
L/TXV♦—Ч ' 1 I
1 |
|^ВЫХ |
Рис. 1.69
г у р м а ДВУХТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ (рис.1. 71V В двухтактном усилителе используется два транзистора разных типов проводимости с одинаковым коэффи циентом усиления. Поскольку цепь смещения отсутствует, транзисторы работают в режиме В, усиление сигнала осуществляется за два такта: в первую половину периода VT1 открыт, VT2 -закрыт(рис. 1.72). Усиление сигнала осуществляется транзистором VT1. Во вторую
Рис. 1.71
половину периода VT1 закрывается, открывается VT2. Вторая половина сигнала усиливает ся вторым транзистором. По нагрузке протекает ток 7ц от их транзисторов, поэтому сигнал на выходе повторяет сигнал на входе, но усилен по мощности.
1.2.2: Генератор прямоугольных колебаний.(мультивибратор)
Рассмотрим мультивибратор на операционном усилителе. Работа мультивибратора основана на использовании компаратора.
Пвых
+ </«« , |
и2 |
Функция компаратора заключается в сравнении
сигналов U] и ГД (рис. 1.73). При этом, если |
<U2, то |
|||
£Лзых = + ^ 7 ^, |
если |
U\ >U2, то |
£/шх = - U mts; если |
|
Г/, = (/2, то происходит переброс с - (/тч на+ ( J ^ |
||||
Операционный |
усилитель |
усиливает |
разность |
|
■<-пм входных сигналов Uhxп и £/Вхи, |
поданных соответст |
|||
венно на прямой и инверсный входы, поэтому изменение |
||||
выходного сигнала будет в точке, |
где Г/вхп - £ /Вхи = 0 , |
|||
т.е. Г/вх11=^нхи |
Таким образом, операционный усили |
ло
тель с |
идеализированной характеристикой можно использовать для сравнения сигналов |
(/ вхи |
и Uих и . Подавая на прямой вход опорное напряжение, получаем схему сравнения на |
пряжений (У „х и и on (рис. 1.74).
Рис. 1.74
Компаратор на операционном усилителе с положительной обратной связью (рис. 1.75). Вводим в операционный усилитель положительную обратную связь через рези
сторы Roc |
и Л ,. Подаем на вход отрицательное напряжение -С/Вх >тогда |
UBhlx = + 1 /^ , |
||||||
f/oni =<Лх- = ф и я |
Uoc - |
Uвых R\ |
Р = |
и о |
•. При увеличении (/вх пе- |
|||
Roc +R\ |
и о; |
|||||||
Roc "Ь R\ |
|
|||||||
реброс компаратора |
будет |
вЛ 704X6 ^вх ~ 4 >п г После переброса |
^вых = -г/- - |
|||||
(/0п: = (/<>• = “ Р* Umt>: |
Теперь, если уменьшать (/вх, переброс компаратора будет в точке |
|||||||
Uвх = (/оп: |
Таким образом, |
при увеличении |
Uвх |
компаратор перебрасывается в точке |
UBX =Uon | , а при уменьшении (/вх - в точке £/вх = Uon 2.
Переходный процесс подключения ёмкости под постоянное напряжение (заряд ёмко сти) показан на рис. 1.76.
Uс =Е 1 - е 1 х =R-C — постоянная времени.
V.j
Скорость изменения Uc зависит от постоянной времени т. Чем меньше т, тем быстрее
растёт напряжение на конденсаторе.
Схема и принцип действия мультивибратора (рис. 1.77). Работа мультивибратора ос нована на использовании компаратора на операционном усилителе с положительной обрат ной связью К инверсному входу подключена ёмкость, напряжение на которой сравнивается с опорным напряжением компаратора. При равенстве напряжений компаратор перебрасыва ется в противоположное состояние и вновь происходит перезаряд ёмкости (см. рис. 1.77, б).
а
|
|
Рис. 1.77 |
|
|
|
|
|
Рассмотрим работу мультивибратора для трех моментов времени. / = /у Пусть U = |
|||||
- - |
, f/c = 0 => начинается заряд ёмкости. / ~ t2 |
Uc = UQC - ~Р* U^ |
— переброс ком- |
|||
|
R' |
паратора, £/вых^+ £Лмх, Uос = +Р • |
— емкость пере |
|||
|
|
заряжается. / |
/3. UC=Uос = = +Р* Uж =>переброс ком |
|||
|
|
паратора. |
|
|
|
|
|
|
Симметричный мультивибратор - это мультивиб |
||||
|
|
ратор, у которого |
= /иву1Ь1 |
|
|
|
|
|
Частота следования импульсов мультивибратора |
||||
|
|
|
|
/ = - |
|
|
|
|
|
|
2 т In 1 + 2 Л, |
|
|
|
|
|
|
|
Roc |
|
|
|
У несимметричного |
'мультивибратора (рис. 1.78) |
|||
|
|
fпыл ^ ^пяузы |
Для |
создания |
такого |
мультивибратора |
|
|
необходимо сделать! разные цепи перезаряда ёмкости за |
||||
|
|
счёт использования двух параллельных ветвей в цепи |
||||
|
|
заряда с разными сопротивлениями и встречно включён |
||||
|
|
ными диодами: R’> R' => |
> т. |
|