Проектирование автоматического устройства (стр. 1 из 5)
Спроектировать на базе интегральных логических элементов (далее ИЛЭ) серии К155 заторможенный мультивибратор, автоколебательный мультивибратор, электронный ключ на базе высокочастотного транзистора, выбрать управляющий триггер серии К155 и двоичный счетчик на триггерах, комбинационные схемы на базе ИЛЭ серии К155.
| Автоколебательный мультивибратор | Заторможенный мультивибратор | Счётчик | |||
| TU2, мкс. | UПФ/UЗФ | Т | tU2 мкс. | UПФ/UЗФ | K кол - во импульсов |
| 6 | 0.79 | 12 | 1 | 0.79 | 60 |
| Электронный ключ на транзисторе | |||||
t  , не менее мкс. | U, В | E В | t, град. max | t  , мкс. | C  ключа пФ |
| 384 | 5 | 1,5 | 60 | 3 | 10 |
tU1 — длительность выходных импульсов мультивибратора.
UПФ — напряжение переднего фронта импульса._
UЗФ — напряжение заднего фронта импульса.
tU2 — длительность выходного импульса заторможенного мультивибратора.
К — коэффициент пересчёта счётчика.
t
---длительность импульса на выходе ключа.U
— амплитуда выходного импульса.E
— напряжение базового смещения.t град max---максимальная температура окружающей среды.
t
---фронт выходного импульса.C
---ёмкость нагрузки ключа.Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);
Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя; max
Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;
amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;
amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;
Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;
Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.
В структурную схему входят следующие функциональные блоки:
· заторможенный мультивибратор ЗМ;
· RS-триггер;
· электронный ключ на биполярном транзисторе;
· схема сопряжения ключа со схемой включения стабилизатора постоянного напряжения;
· понижающий трансформатор;
· выпрямитель;
· сглаживающий фильтр;
· стабилизатор компенсационного типа для питания автоколебательного мультивибратора;
· автоколебательный мультивибратор на интегральных логических элементах (ИЛЭ);
· двоичный суммирующий счетчик;
· комбинационная схема КС1, определяющая какое количество импульсов должен подсчитать двоичный счетчик;
· комбинационная схема КС2, управляющая передачей содержимого счетчика на выходную шину данных BD;
· стабилизатор компенсационного типа для питания остальных цифровых схем устройства.
Принцип действия .
Автоматическое устройство 3 после включения должно сформировать питающие схемы напряжение и под управлением запускающего импульса сгенерировать последовательность прямоугольных импульсов в заданными параметрами. Количество импульсов задается параметром К счетчика. Результат работы устройства может быть выведен на схему индикации или на какое-либо исполнительное устройство через шину данных BD.
Устройство работает следующим образом. При включении автоматического устройства напряжение сети ~220 B подается на силовой понижающий трансформатор 5, выпрямляется выпрямителем 6, сглаживается фильтром 7 и подает на вход стабилизатора мультивибратора 8 и стабилизатора напряжения для питания всех цифровых микросхем устройства (блок 13). Напряжение питания подается на все блоки схемы, кроме мультивибратора. Запускающий импульс переводит RS-триггер управления 2 в нулевое состояние и гасит суммирующий двоичный счетчик 10 сигналом R и запускает заторможенный мультивибратор 1. Выходной сигнал RS-триггера открывает электронный ключ 3 на выходе которого появляется выходное напряжение равное нулю. Это напряжение с помощью устройства сопряжения 4 формирует сигнал включения стабилизатора мультивибратора 8. Автоколебательный мультивибратор 9 начинает генерировать последовательность прямоугольных импульсов с заданными параметрами, которые подсчитываются суммирующим двоичным счетчиком 10. Двоичный код счетчика анализируется комбинационной схемой КС1 (блок 11), и как только этот код станет равным заданному числу К, вырабатывается единичный управляющий сигнал, который переключает RS-триггер в нулевое состояние. При этом ключ закрывается, устройство сопряжения 4 формирует напряжение +2В, которое отключает стабилизатор напряжения 8 и мультивибратор, счетчик фиксируется в последнем состоянии, а результат счета через комбинационную схему КС2 (блок 12) выводятся на шину данных BD. В таком состоянии автоматическое устройство будет находиться до прихода следующего запускающего импульса.
Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);
Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max
Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;
amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;
amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;
Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;
Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.
1.Заторможенный мультивибратор с резистивно-емкостной обратной связью на элементах. И - НЕ
1.1 Общие сведения. Принцип действия. Методика расчёта.
Мультивибратор — это простой релаксационный генератор прямоугольных импульсов, к которым не предъявляют жёстких требований по параметрам. Используется положительная обратная связь. Есть два вида возбуждения : жёсткое и мягкое. При жёстком — оба плеча в одинаковом состоянии (нет генерации).
Заторможенный мультивибратор (далее, как ЗМ) предназначен для формирования прямоугольного импульса с заданной амплитудой и длительностью в ответ на один запускающий импульс.
ЗМ можно получать из соответствующих автоколебательныхмультивибраторов(далее, как АМ) путем замены одной из ветвей резистивно-емкостной обратной связи цепью запуска.
Длительность импульса запуска, с одной стороны, должна быть достаточной для переключения ИЛЭ, т.е. больше суммарной задержки их переключения (t01зд или t10 зд). С другой стороны, длительности формируемого импульса tU. В противном случае мультивибратор во время действия запускающего импульса будет в неопределённом состоянии.
ЗМ с резистивно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получается из АМ (рис.1.1) путём исключения, например, конденсатора С2, резистора R2 и диода VD2. При этом резистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной связью выхода ИЛЭ DD1.2 с одним из входов ИЛЭ DD1.2. Запускающие импульсы отрицательной полярности с амплитудой Uвх”Eвых, подаётся на свободный от триггерного включения вход ИЛЭ DD1.1. В исходном состоянии ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 находятся в нулевом и едином состояниях соответственно. Под действием запускающего импульса (t=t
) логических элементов изменяют свои состояния на противоположные, времязадающий конденсатор начинает заряжаться через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R.Напряжение Uвх2 на выходе ИЛЭ DD1.2 при этом экспоненциально изменяется от Emax, стремясь к нулю. Формирование рабочего импульса длительностью tU заканчивается при Uвх2 (tU)=U1n (t=t
), так как дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к увеличению выходного напряжения ИЛЭ DD1.2. При t > t2 в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное состояние, а напряжение Uвх2 уменьшается скачком от U1 
n до (U1n - E1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходное состояние. Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, а затем, после запирания диода, конденсатор перезаряжается входным вытекающим током Iвх ИЛЭ DD1.2, а напряжение Uвх2 стремиться к значению U 
. Если пренебречь временем разряда С через диод VD, тоtB
(R || R 
)* С* ln [ 10 + 
].