В этой статье описан простой способ создания надежного автоколебательного или ждущего мультивибратора на основе RS-триггера. Это может оказаться полезным, поскольку позволяет минимизировать количество необходимых в устройстве стандартных цифровых микросхем, когда абсолютная точность не имеет значения. RS-триггер может быть построен на основе двух логических элементов «И-НЕ» или «ИЛИ-НЕ» и иметь либо низкие, либо высокие активные входные уровни. Можно также использовать интегральные RS-триггеры или триггеры любого типа, имеющие асинхронные входы установки и сброса, поскольку эти входы выполняют ту же функцию, что и входы установки/сброса при заземленных входах синхронизации и данных. Этот метод работает только с семействами КМОП логики, которые обладают высоким входным сопротивлением, квазиидеальной передаточной характеристикой по напряжению с пороговым напряжением VTH, обычно равным половине напряжения сток-сток VDD и низким энергопотреблением. Эта концепция была проверена с помощью микросхем 74HC00 и CD4011, содержащих четыре логических элемента «И-НЕ», 74HC02 и CD4001 с четырьмя логическими элементами «ИЛИ-НЕ» и сдвоенного D-триггера CD4013.
Подключение двух RC-цепочек между комплементарными выходами Q и /Q и входами установки и сброса образует автоколебательную схему (Рисунок 1). Благодаря комплементарным выходам схема не имеет устойчивого состояния и постоянно переключается, генерируя непрерывный тактовый сигнал. Постоянные времени R2C2 и R1C1 устанавливают длительность высокого и низкого уровней TH и TL, соответственно, а также коэффициент заполнения. Диоды D1 и D2 быстро разряжают конденсаторы C1 и C2, чтобы в следующем цикле они перезаряжались от 0 В.
 |
|
| Рисунок 1. | Подключение конденсаторов – к земле или к шине VDD, – зависит от активного уровня входных сигналов: высокого (а) или низкого (б). |
Для создания ждущего мультивибратора необходимо подключить одну RC-цепочку (Рисунок 2), выбирая вариант, зависящий от того, нужен ли запуск положительным или отрицательным импульсом. По фронту входного импульса запуска генерируется выходной импульс длительностью TW, спад которого наступает после того, как RC-цепочка перестает активировать вход сброса. Длительность выходного импульса определяется постоянной времени RC-цепи. Для правильной работы импульс запуска должен быть короче выходного импульса. Диод сокращает время восстановления.
 |
|
| Рисунок 2. | Полярность фронта, запускающего мультивибратор, зависит уровня активности входного сигнала: высокого (а) или низкого (б). |
Пороговое напряжение имеет типовое значение VDD/2, но оно может изменяться от 0.33 до 0.67 от VDD для КМОП микросхем семейства CD4000. Параметры выходных сигналов схем на Рисунках 1 и 2 варьируются от устройства к устройству в зависимости от величины порогового напряжения. С другой стороны, пороговое напряжение демонстрирует хорошую стабильность при изменении напряжения питания и температуры.
Для наилучшей точности времязадающие конденсаторы в схемах как автоколебательных, так и ждущих мультивибраторов должны быть неполярными, иметь малые утечки, и их емкости должны намного превышать собственные паразитные емкости схемы, а сопротивления времязадающих резисторов должны быть намного больше, чем выходные сопротивления КМОП логических элементов, которые обычно составляют сотни Ом. Кроме того, необходимо обеспечить развязку по питанию, чтобы исключить скачки напряжения, способные нарушить работу схем.
Купить SN74HC00 на РадиоЛоцман.Цены
