Генератор тактовых импульсов схема. Генератор тактовых импульсов: схемы, принцип работы, применение

Что такое генератор тактовых импульсов. Как работают различные схемы тактовых генераторов. Где применяются генераторы синхросигналов. Какие бывают виды тактовых генераторов.

Что такое генератор тактовых импульсов и для чего он нужен

Генератор тактовых импульсов — это электронная схема, производящая периодические сигналы (тактовые импульсы) для синхронизации работы цифровых устройств. Тактовые сигналы необходимы для согласованной работы различных узлов электронных схем, особенно в компьютерах и других цифровых системах.

Основные функции тактового генератора:

• Синхронизация работы процессора, памяти и других компонентов
• Задание временных интервалов в цифровых схемах
• Формирование тактовой частоты для последовательных логических устройств (триггеров, счетчиков, регистров)
• Обеспечение стабильной частоты для передачи данных

Принцип работы генератора тактовых импульсов

В основе работы тактового генератора лежит создание периодических колебаний с помощью резонансной схемы и усилителя. Наиболее распространенные варианты:

• Кварцевый генератор — использует пьезоэлектрический эффект кварцевого кристалла
• LC-генератор — на основе колебательного контура из катушки индуктивности и конденсатора
• RC-генератор — использует цепочку из резистора и конденсатора
• Генератор на логических элементах — применяет инверторы или другие логические схемы

Частота колебаний зависит от параметров резонансной схемы. Усилитель поддерживает незатухающие колебания.

Основные характеристики тактовых генераторов

Ключевые параметры генераторов тактовых импульсов:

• Частота — количество импульсов в секунду (Гц)
• Стабильность частоты — отклонение от номинального значения
• Джиттер — нестабильность фронтов импульсов
• Скважность — отношение периода к длительности импульса
• Форма импульсов — обычно прямоугольная или меандр
• Уровни напряжения — амплитуда высокого и низкого уровней

Схемы генераторов тактовых импульсов

Генератор на мультивибраторе

Простейшая схема на двух транзисторах. Частота определяется RC-цепочками в базовых цепях. Преимущества — простота, недостатки — невысокая стабильность.

Генератор на таймере 555

Популярная схема на интегральном таймере NE555. Частота задается внешними резистором и конденсатором. Позволяет получить частоты до сотен кГц.

Генератор на логических элементах

Использует каскад из нескольких инверторов и RC-цепь. Простая схема для частот до единиц МГц. Применяются КМОП микросхемы, например 4069.

Генератор на операционном усилителе

Позволяет получить более качественный сигнал на частотах до десятков МГц. Требует прецизионных компонентов для высокой стабильности.

Применение генераторов тактовых импульсов

Основные области применения тактовых генераторов:

• Синхронизация работы процессоров и других узлов компьютеров
• Формирование тактовых сигналов для микроконтроллеров
• Синхронизация передачи данных в системах связи
• Задание временных интервалов в измерительной технике
• Синхронизация работы АЦП и ЦАП
• Формирование опорных частот в радиотехнике

Виды тактовых генераторов

Генераторы общего назначения

Универсальные генераторы на основе схем ФАПЧ для создания различных выходных частот из опорного сигнала. Обеспечивают низкий джиттер.

Программируемые генераторы

Позволяют настраивать выходную частоту программным способом без изменения аппаратной части. Используют умножители/делители частоты.

Генераторы для систем синхронизации

Специализированные генераторы для телекоммуникационных систем, например сетей SONET. Обеспечивают высокостабильные опорные сигналы.

Как выбрать генератор тактовых импульсов

При выборе тактового генератора следует учитывать:

• Требуемый диапазон частот
• Необходимую стабильность частоты
• Допустимый уровень джиттера
• Напряжение питания и выходных сигналов
• Температурный диапазон работы
• Возможность программирования частоты
• Габариты и тип корпуса

Для прецизионных применений используют термостатированные кварцевые генераторы. В массовых устройствах применяют недорогие генераторы на логических элементах или специализированные микросхемы.

Перспективы развития генераторов тактовых сигналов

Основные тенденции в развитии тактовых генераторов:

• Повышение рабочих частот до десятков ГГц
• Улучшение стабильности и снижение джиттера
• Уменьшение энергопотребления
• Интеграция в системы на кристалле
• Развитие программно-определяемых генераторов
• Применение новых материалов (графен, нитрид галлия)

Генераторы тактовых импульсов остаются критически важным компонентом современной электроники, обеспечивая синхронную работу цифровых устройств. Развитие технологий позволяет создавать все более совершенные схемы тактовых генераторов.

2.2. Генератор тактовых импульсов

Рисунок 7. Схема тактового генератора

Для работы счетчика и сдвигового регистра необходим генератор тактовых импульсов. Схема генератора приведена на рисунке 7. Он построен на двух элементах И-НЕ микросхемы К155ЛА3. Частота генерации определяется из соотношения:

,

где НОК — наименьшее общее кратное,

— точность измерения,

— скорость передачи.

Частота генерации определяется как:

.

Приняв , определим номинал резистора:

Примем значение из номинального ряда .

Для получения частот в 10000Гц и 1200Гц необходимо применить делители частоты. В качестве делителей удобно использовать счетчики К155ИЕ2 и К155ИЕ4. Для реализации деления на 5 используем счетчик К155ИЕ2 (DA3)подавая тактовые импульсы на входC1на выходеQ1 получим частоту деленную на 5. Для реализации деления на 6 используем счетчик К155ИЕ4.

2.3 Схема подсчета тактовых импульсов

Рисунок 8. Схема подсчета тактовых импульсов

Для реализации схемы подсчета тактовых импульсов используем счетчики К155ИЕ6. В этих счетчиках имеется возможность последовательного подключения с целью увеличения разрядности. При этом выход «>15» подключается к тактовому входу следующего счетчика. Для получения на выходе 12 разрядного двоично-десятичного кода требуется 3 счетчика К155ИЕ6. Вывод переноса последнего счетчика используем для индикации ошибки.

2.4 Схема преобразования параллельного кода в последовательный

Рисунок 9. Схема преобразования

Для реализации схемы преобразования параллельного кода в последовательный выберем параллельно-последовательный регистр сдвига с параллельной записью данных К155ИР1. К155ИР1 — четырехразрядный сдвиговый регистр.

Вход разрешения параллельной загрузки служит для выбора режима работы регистра. Если на входподается напряжение высокого уровня, разрешается работа тактового входаC2.

В момент прихода на этот вход отрицательного перепада тактового импульса в регистр загружаются данные с параллельных входовD0-D3.

Если на входподано напряжение низкого уровня, то разрешается работа тактовому входу С1. Отрицательные фронты последовательности тактовых импульсов сдвигают данные от последовательности входаS1на выход Q0, затем наQ1,Q2,Q3, т.е. вправо.

Для построения 12 разрядного регистра сдвига необходимо соединить 3 регистра последовательно, причем выход Q3предыдущего регистра соединяется со входомS1 последующего.

2.5 Схема управления

Рисунок 10. Схема управления

Для согласования отдельных узлов устройства необходима схема управления. В ее функции входит следующее:

• Управление записью данных в регистры сдвига

• Управление сдвигом данных записанных в регистры сдвига

• Прекращение передачи данных в устройство обработки после передачи 12 разрядов

Анализ вышесказанного, позволяет сделать следующие выводы о необходимых компонентах схемы управления:

1. Для управления сдвигом потребуется счетчик с пересчетом до 12

2. Для прекращения передачи потребуется электронный ключ на триггере

3. Для согласования по времени переключения логических элементов потребуются элементы задержки.

Предлагаемая схема управления изображена на рисунке 10.

По заднему фронту изменяемого импульса с выхода детектора фронтов на входную схему задержки поступает положительный импульс. Со схемы задержки этот импульс поступает на вход триггера (электронного ключа), а также на входC2регистров сдвига. На выходеформируется логический ноль и через элемент задержки поступает на входрегистров сдвига, что переводит регистры в режим сдвига. После поступления заднего фронта импульса на вход С2 регистров сдвига происходит запись в эти регистры с выхода схемы подсчета. В это время триггер уже установлен в единичное состояние и логическая единица с выходапоступает на элемент «И-НЕ», что дает возможность тактовым импульсам поступать на входC1 регистров сдвига. По достижении счетчиком значения 12 через элемент «И» сигнал поступает на входR триггера и переводит его в нулевое состояние, тем самым закрывая тактовым импульсам путь через элемент «И-НЕ».

Рисунок 11. Временные диаграммы работы устройства

устройство, принцип работы, применение — ABC IMPORT

Содержание статьи:

• Тактовые сигналы
• Принцип формирования тактового сигнала
• Генератор тактовых импульсов для компьютера
• Оверклокинг
• Основные элементы
• Схема фазовой автоподстройки частоты
• Виды тактовых генераторов
• Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET

Тактовый генератор – электронная схема, производящая тактовый сигнал для синхронизации работы цифровых схем. Такой сигнал может иметь любую форму: и простую прямоугольную, и более сложную. Основными элементами генератора являются резонансная схема и усилитель.

Тактовые сигналы

В электронике, в особенности в синхронных цифровых сетях, тактовый сигнал – это сигнал, имеющий постоянную частоту, два устойчивых состояния (верхнее и нижнее), предназначенных для согласования работы цифровых схем.

Вам будет интересно:Как поставить макрос на мышку Bloody A4Tech

Тактовые сигналы создаются тактовыми генераторами. Наиболее распространенной формой тактового сигнала является меандр (сигнал с рабочим циклом 50%). Рабочий цикл – отношение длительности к периоду импульса. Другими словами, это часть периода, в течение которой сигнал активен.

Схемы, использующие тактовые сигналы, могут становиться активными во время переднего фронта, заднего фронта, или, в случае удвоенной скорости передачи данных, переднего и заднего фронтов импульса.

Принцип формирования тактового сигнала

Источником тактовых колебаний является кварцевый кристалл, расположенный в оловянном корпусе. При подаче на кварцевую пластинку напряжения, он начинает совершать механические колебания. Под действием пьезоэлектрического эффекта на электродах кристалла наводится ЭДС. Колебания электротока следуют на генератор, который, собственно, и преобразует их в импульсы.

Генератор тактовых импульсов для компьютера

Вам будет интересно:Как подключить «Икс Бокс 360» к интернету: пошаговая инструкция

В компьютере генератор отвечает за синхронную работу всех его устройств: процессора, оперативной памяти, шин данных.

Работу процессора при этом можно сравнить с работой часов. Исполнение инструкции центральным процессором осуществляется за определенное число тактов. Точно также функционируют и часы. Такты в механических часах определяются колебаниями маятника.

Производительность процессора напрямую зависит от частоты тактов. Чем больше частота тактов, тем больше инструкций процессор способен выполнить за определенный промежуток времени. Одна команда или инструкция может выполняться процессором за часть такта или за несколько сотен тактов. Общая тенденция современного развития компьютерной техники заключается в снижении количества тактов, выделяемых для выполнения одной простейшей инструкции.

Оверклокинг

Особый интерес тактовый генератор процессора представляет для оверклокеров. К оверклокерам относят специалистов в области компьютерных технологий и просто любителей, стремящихся повысить производительность своей техники. В настоящее время оверклокинг доступен даже простым пользователям. Для изменения настроек компонентов компьютера иногда достаточно просто зайти в BIOS.

Прежде всего необходимо ответить на вопрос: за счет чего будет повышаться производительность? Здесь все очень просто. Производители компьютерных комплектующих для повышения надежности своих компонентов закладывают в них технологический запас. Именно этот запас и привлекает любителей выжать максимум из своего компьютера.

Одним из способов разгона компьютера будет замена кварцевого резонатора на кристалл, имеющий более высокую частоту. Или, например, можно убрать дополнительные элементы в виде делителей частоты из схемы генератора.

В современных компьютерах генераторы, как правило, реализуются на одной интегральной схеме. Значения тактовой частоты и множителя процессора, как уже было отмечено выше, можно изменить непосредственно из BIOS.

Начинающие оверклокеры нередко задаются вопросом, как определить модель тактового генератора. Программными средствами это сделать невозможно. Остается только открывать системный блок и искать генератор визуально.

С другой стороны, программным способом определяется модель материнской платы (AIDA64, Everest и другие). Затем для данной модели ищется подробная инструкция, а в ней вполне возможно будет найти информацию о названии генератора. А как узнать для тактового генератора значение тактовой частоты, установленное по умолчанию, и значение после разгона? Эти сведения также можно почерпнуть из инструкции для материнской платы.

Основные элементы

В качестве резонансной схемы генератора часто выступает кварцевый пьезо-электрический возбудитель. В то же время могут использоваться более простые схемы параллельного резонансного контура и RC-цепь (схема состоящая из конденсатора и резистора).

Генератор может иметь дополнительные схемы для изменения основного сигнала. Так процессор 8088 использует только две трети от рабочего цикла тактового сигнала. Это требует наличия в генераторе тактовых импульсов. И встроенной логической схемы для преобразования рабочего цикла.

По мере усложнения формы выходного синхросигнала в схеме генератора тактовых импульсов могут использоваться смеситель, делитель или умножитель частоты. Смеситель частоты генерирует сигнал, частота которого равна сумме или разности двух частот входных сигналов.

Схема фазовой автоподстройки частоты

Многие устройства используют схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для сравнения фазы сигнала с выхода генератора с фазой частоты и регулировки частоты генератора таким образом, чтобы значения фаз совпали.

На рисунке приведена схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Устройство сравнения фаз (компаратор) имеет 2 входа и 1 выход. В качестве входных сигналов используется сигнал от задающего генератора (сигнал на входе схемы ФАПЧ) и сигнал с выхода генератора, управляемого напряжением (ГУН). Компаратор сравнивает фазы двух сигналов и формирует сигнал ошибки, который следует на фильтр нижних частот (ФНЧ), а с него – на ГУН, управляя его частотой.

Виды тактовых генераторов

1. Генераторы общего назначения

Генераторы общего назначения, как правило, используют схемы ФАПЧ для генерирования выходных сигналов из общей входной частоты. Они для получения опорной частоты используют простые недорогие кварцевые кристаллы. Из сигнала опорной частоты они генерируют выходные тактовые сигналы с низким уровнем дрожания фронта сигнала.

2. Программируемые генераторы

Позволяют изменять коэффициент, используемый делителем или умножителем. Благодаря этому можно выбрать любую из множества выходных частот без изменения аппаратной части.

Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET

Это тактовый генератор, используемый сетями поставщиков услуг часто в виде встроенного источника сигналов (BITS) для центрального офиса.

Цифровые коммутационные системы и некоторые системы передачи (например, системы синхронной цифровой иерархии SONET) зависят от надежной высококачественной синхронизации. Чтобы обеспечить такое состояние, большинство поставщиков услуг применяют схемы распределения сигналов синхронизации между офисами и реализуют концепцию BITS для обеспечения синхронизации внутри офиса.

На вход генератора тактовой частоты поступают входные сигналы синхронизации, а из выхода следуют выходные сигналы синхронизации. В качестве входных опорных сигналов могут выступать сигналы синхронизации DS-1 или CC (составные сигналы), выходными сигналами также могут быть сигналы DS-1 или CC.

Состав генератора:

• входной интерфейс синхронизации, принимающий входные сигналы DS-1 или CC;
• схема генерирования синхросигналов, которая создает синхросигналы, используемые схемой распределения выходной схемой распределения сигналов;
• выходная схема распределения сигналов синхронизации, создающая множество сигналов DS-1 и CC;
• схема контроля характеристик, предназначенная для контроля параметров синхронизации входных сигналов;
• интерфейс аварийной сигнализации, подсоединенный к системе управления аварийной сигнализацией центрального офиса;
• служебный интерфейс, предназначенный для использования местным обслуживающим персоналом и поддерживающий связь с удаленными служебными системами.

Источник

Схема генератора тактовых сигналов — Инженерные проекты

Принципиальная схема тактовых генераторов с использованием нестабильного мультивибратора, тактового генератора с использованием таймера IC 555, тактового генератора с использованием цифрового инвертора IC, тактового генератора с использованием 0-4 ампер of Clock Signal Generator

Вы могли заметить, что в большинстве цифровых интегральных схем часто требуется непрерывная последовательность импульсов, определяемая как тактовый импульс для точной работы схемы. Поскольку большинство последовательных логических устройств, таких как триггеры, счетчики, регистры и т. д., предпочитают синхронный режим работы, потребность в часах более выражена в ИС, составляющих эти устройства. Чтобы удовлетворить наши потребности, специализированные ИС тактовых генераторов распространяются по всему рынку.

Однако эти тактовые сигналы могут быть получены с помощью многих основных схем. Для этого требуются очень простые компоненты. Тогда почему бы нам не потратить немного времени и усилий на изучение чего-то нового, если это стоит наших вложений? Я не вижу причин не делать этого, когда можно так хорошо управлять всем, ничего не теряя. Здесь мы разработаем четыре совершенно разных тактовых генератора, каждый из которых реализует разные устройства: дискретные устройства, линейные интегральные схемы и цифровые интегральные устройства.

Имеет ограничивающий фактор; генерируемый тактовый импульс может быть не таким точным, как генерируемый указанной схемой, но этот проект стоит попробовать. Наша единственная цель — сгенерировать тактовый сигнал частотой 1 МГц от каждой из четырех схем, а затем оценить качество сигнала, создаваемого каждой из них.

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ ЧАСОВ

Мы обсуждаем несколько способов генерации импульсов, поэтому очевидно, что этот проект состоит из нескольких схем. Всего имеется четыре выделенных схемы генерации импульсов и одна дополнительная схема для обеспечения питания (напряжение постоянного тока) для работы каждой из этих схем. Подробное описание каждого приведено ниже:

1. Тактовые генераторы с нестабильным мультивибратором

Это первая схема генерации тактовых импульсов, показанная на рис. 1, в которой используются базовые и дискретные компоненты, такие как неустойчивый мультивибратор и два биполярных транзистора, последовательно соединенных встречно-параллельно. Это упрощает извлечение выходного сигнала с любого из выводов коллектора двух транзисторов. Как показано на рисунке, если мы используем выход коллектора Q ₂ , постоянная времени комбинации R ₂ и C ₁ (=0,69R ₂ C ₁ ) определяют верхнее время формы выходного сигнала. Точно так же постоянные времени R ₃ и C ₂ (=0,69R ₃ C ₂ ) определяют минимальное время сигнала. Обратное происходит, если выход берется с клеммы коллектора Q ₁ . В связи с этим мы можем сказать, что два разных выхода, полученные от Q ₁ и Q ₂ , являются перевернутыми версиями друг друга.

Здесь допустим

R ₂ = R ₃ = R и C ₁ = C ₂ = C. (1.38RC).

Если мы будем следовать приведенной ниже таблице для значений компонентов, 1 МГц является приблизительным значением частоты для этого проекта.

Необходимо соблюдать осторожность при использовании быстродействующих биполярных переключающих транзисторов (например, 2N918). Если вы предпочитаете другие переключающие транзисторы, такие как 2N 2222, можно заметить ухудшение формы волны, полученной вместе с нарастающими и резкими спадающими фронтами. Форма волны может казаться треугольной, а не импульсной, которую мы ожидаем на выходе. Однако до нескольких десятков кГц этот транзистор работает нормально и может подойти в качестве точного совпадения.

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ СИНХРОНИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО НЕСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР

Резистор (все ¼ Вт, ± 5% углерода)

R 1 , R 4 = 270 Ом R 2 , R 3 = 8,2 кОм

Конденсаторы

C 1 , C 2 = 100 пФ (керамический диск)

Полупроводники

T 1 , T 2 = 2N918 (транзистор RF кремния NPN)

2. Генератор тактовых импульсов на микросхеме таймера 555

Основным компонентом этого проекта является наиболее часто используемый таймер IC555. Эта схема довольно популярна из-за использования обычно доступных компонентов. Постоянная времени R ₁ и C ₂ (0,69R ₁ C ₂ ) формирует высокочастотную форму выходного сигнала на контакте №. 3 ИК. Точно так же малый выход времени обеспечивается постоянной времени (0,69R ₂ C ₂ ). Если выбираются значения из таблицы, то эти значения высокого и низкого времени вычисляются как равные примерно 500 наносекундам.

Таким образом, частота выходного сигнала составляет около 1 МГц. Тот факт, что все точные меры сделаны для извлечения тактового сигнала 1 МГц, очевиден. Однако полученные результаты, в основном, по форме волны лежат далеко от удовлетворительной области. Вероятно, это связано с тем, что нарастающий и спадающий фронты сигнала далеки от вертикального. В результате последствий, вызванных ограничивающим фактором внутренней схемы микросхемы таймера 555, сигналы имеют тенденцию иметь треугольную форму вместо гладкой прямоугольной.

Если вы заметили, вы могли заметить, что мы использовали все значения компонента таким образом, что они вместе генерируют выходную частоту 1 МГц. Причина этого заключается только в том, что микросхема таймера не может использоваться на этой частоте. Однако, если вы хотите, вы можете варьировать значения компонентов и проверять формы сигналов, полученные на разных выходных частотах. Вы сами можете оценить разницу. Максимальный предел для получения правильной формы волны тактового сигнала составляет до 100 кГц. Кроме того, полученная форма волны может не соответствовать нашим ожиданиям.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧАСТЕЙ ГЕНЕРАТОРА СИНХРОНИЗАЦИИ С ТАЙМЕРОМ IC555

Резистор (все ¼ Вт, ± 5% углерода)

R 1 , R 2 = 680 Ом

Конденсаторы

C 1 = 0,1 мкФ (керамический диск) C 2 = 0,001 мкФ (керамический диск) C 3 = 0,01 мкФ (керамический диск)

Полупроводники

IC 1 = NE555 (таймер IC) D 1 = 1N914 (слабосигнальный быстродействующий диод)

3. Генератор тактовых импульсов на микросхеме цифрового инвертора  

Если вы раньше просматривали схемы генераторов тактовых импульсов, то наверняка заметили множество цепей, построенных каскадом из трех инверторов и RC-цепи. Тактовый генератор цифрового инвертора представляет собой аналогичную схему, которая включает в себя шестнадцатеричный инвертор CMOS IC 4069.. Другим привлекательным фактом в этой схеме является то, что постоянная времени R ₁ и C ₂ , определяемая как 0,5R ₁ C ₂ , сама по себе определяет время ВЫСОКОГО и НИЗКОГО времени схемы. Весь процесс вращается вокруг зарядки и разрядки конденсатора.

При высоком выходе конденсатор заряжается через R _1, , а при низком выходе он разряжается через тот же резистор R ₁ . Как и в предыдущей схеме, выходная частота составляет 1 МГц для номиналов компонентов, указанных в таблице.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧАСТЕЙ ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Резистор (все ¼ Вт, ± 5% углерода)

R 1 = 1 кОм

Конденсаторы

C 1 = 1000Pf (керамический диск) C 2 = 0,1 мкФ (керамический диск)

Полупроводники

ИК 1 (№ 1 – N 3 ) = 4069 (шестнадцатеричный инвертор CMOS)

4. Генератор тактовых импульсов на ОУ

Для простоты понимания работы схемы схема разделена на две отдельные части. IC-3 вместе с резисторами R ₁ , R ₂ , R _{3 ,} и конденсатором C ₁ образуют первую секцию, которая представляет собой генератор прямоугольных импульсов. Пиковая амплитуда положительного и отрицательного полупериода составляет примерно 5 вольт. Форма выходного сигнала генератора симметрична с периодом, определяемым

T = 2*R ₁ *C ₁ *Ln[(1+K)/(1-K)]

Где K = R ₃ /(R ₂ +R ₃ ).

Согласно значениям компонентов из таблицы выражение

Ln[(1+K)/(1-K)] = 1

А рабочая частота равна 1/2*R ₁ *C ₂ = 1 МГц.

Теперь переходим к следующему разделу, схема собрана на IC-4, резисторе R _4, и диоде D ₁ . Эта комбинация цепей также называется однополупериодным выпрямителем, поскольку она допускает только положительные полупериоды. Разумный процесс, стоящий за этим, подробно описан в следующих строках. Для входа прямоугольной формы во время положительного полупериода диод D ₁ имеет обратное смещение, поэтому он пропускает только положительную часть, которая видна на выходе.

Наоборот, для отрицательной половины диод смещается в прямом направлении, и схема распадается на схему инвертирующего усилителя с нулевым сопротивлением обратной связи. Таким образом, результат, полученный на выходе, также равен нулю. Нужно быть достаточно осведомленным, чтобы использовать операционный усилитель AD829 и диод D ₁ (N914), оба из которых являются быстродействующими устройствами. Точность используемого значения является важным фактором для получения частоты 1 МГц.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧАСТЕЙ СИНХРОНИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА С ОПЕРАЦИОННЫМ Усилителем

Резисторы (все ¼ Вт, ± 5% углерода)

R 1 = 500 Ом R 2 = 10 кОм R 3 = 8,6 кОм R 4 = 1 кОм

Конденсаторы

C 1 = 1000 пФ ((керамический диск)) C 2 – C 5 = 0,1 мкФ (керамический диск)

Полупроводники

IC 1 , IC 2 = AD829 (малошумящий быстродействующий операционный усилитель) Д 1 =1N914

  РУКОВОДСТВО ПО КОНСТРУКЦИИ

На рисунках 1, 2, 3 и 4 представлены четыре различных варианта. Проект настолько прост, что его можно легко построить на печатной плате общего назначения. Для проверки, если наблюдаемые значения верны, то за один раз выбирается одна из четырех форм выходного сигнала, а затем анализируется с помощью осциллографа. Таким образом, измеренные значения сравниваются с теоретическими значениями. Опять же, нужно проверить результат и наблюдать за эффектами анализа.

Проверьте другие популярные статьи:

Что лежит в основе

Цепь генератора тактовых сигналов

Индикатор напряжения аккумулятора

Генератор часовых часов | Цифровые схемы 2: некоторые инструменты

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Последнее, что мы сделаем, это что-то, что будет генерировать регулярную серию импульсов. В цифровых схемах есть много случаев, когда нам нужна непрерывная последовательность импульсов: обычно это называется часами.

Часы имеют два параметра, которыми мы хотим управлять:

1. частота : как часто возникает пульс, измеряется в импульсах в секунду, иначе Герцах.
2. рабочий цикл : относительное количество времени, в течение которого сигнал высокий, по сравнению с количеством времени, в течение которого он низкий. Другими словами: ширина импульсов, обычно выраженная в процентах.

Вы можете купить подходящие генераторы тактовых импульсов, которые дадут вам четкий и видимый контроль над ними и позволят настраивать именно то, что вы хотите. Это не тактовый генератор. Нам просто нужно что-то основное, что мы можем немного изменить. Вернемся к нашему другу 555. Чтобы сделать генератор импульсов с подавлением дребезга, мы использовали его в моностабильном режиме. Для этого нам нужно использовать его в нестабильном режиме.

Эта схема не предназначена для генерации высокоскоростных тактовых сигналов. На самом деле это было бы не слишком полезно. Нам нужно сгенерировать серию импульсов, регулярных и непрерывных, но достаточно медленных (то есть с достаточно низкой частотой), чтобы мы могли наблюдать, как наша схема проходит различные состояния.

Два регулируемых резистора номиналом 100 кОм, которые используются для регулировки частоты и коэффициента заполнения выходного сигнала. Это не так просто, как один для регулировки частоты, а другой для рабочего цикла. Вспомните, как работает эта схема*: C1 заряжается через R1 и R2; производительность 555 в это время высока. Когда напряжение на C1 достигает 2/3 В пост. тока, он начинает разряжаться через резистор R2 (через вывод DIScharge микросхемы 555). Пока он разряжается, выход низкий. Как только напряжение на C2 достигает 1/3 Vcc, он снова начинает заряжаться, и процесс повторяется бесконечно. Частота обратно пропорциональна общему времени цикла (время зарядки плюс время разрядки): 1,44/((R1+2R2)C1). Рабочий цикл будет отношением времени зарядки к общему времени. Поскольку номинал конденсатора и постоянная времени учитываются в обоих расчетах времени, их можно исключить, оставив только зависимость от двух резисторов: (R1 + R2)/(R1 + 2R2).

Например, если мы установим R1 на 30K и R2 на 15K, частота будет:

1,44 / ((30000 + 2 * 15000) * 0,000047)
1,44 / (60000 * 0,000047)
1,44 / 2,82
0,51 Гц

Это примерно 1 полный цикл каждые 2 секунды.

Рабочий цикл:

(30000 + 15000) / (30000 + 2 * 15000)
(30000 + 15000) / (30000 + 30000)
45000 / 60000
.75

что составляет 75%. Это означает, что светодиод должен гореть 3/4 времени и не светиться 1/4.

Светодиод был добавлен, чтобы была видимая обратная связь по частоте и рабочему циклу.

Первые два инвертора (IC2A и IC2B) используются для предотвращения влияния светодиода на цепь, к которой вы подключаете сигнал. Первый буферизирует выход 555, чтобы обеспечить достаточный ток для питания светодиода, а второй изолирует цепь, подключенную к выходу.

Третий инвертор (IC2C) обеспечивает инвертированный выход. Благодаря тому, как работает эта схема, вы получаете рабочий цикл более 50% (т.е. серию импульсов с низким логическим уровнем). Если вам нужен рабочий цикл ниже 50%, инвертированный выход даст вам это (т.е. серию высоких логических импульсов).

Учитывая простоту, полезность и низкую стоимость схемы, а также тот факт, что в ней используются 3 из 6 вентилей , а НЕ на 7404, я поместил 2 на печатную плату, которую я сделал.

_{* Подробнее см. в моем руководстве по 555 .}

 Логические импульсные входы Запчасти

Это руководство было впервые опубликовано 29 марта 2018 года.