Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Πολυδονητές. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Μπακάλης

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Πολυδονητές. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Μπακάλης"

Ὀλυμπιόδωρος Αλεξόπουλος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Πολυδονητές Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Μπακάλης Πάτρα, Φεβρουάριος 009 Πολυδονητές και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής

2 Ασταθής Πολυδονητής b b C C ΑΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥΔΟΝΗΤΗΣ Ο ασταθής πολυδονητής χρησιμοποιείται για την παραγωγή τετραγωνικών παλμών σταθερής διάρκειας και συχνότητας (ωρολογιακοί παλμοί). Ο ασταθής πολυδονητής αποτελείται από αντιστροφείς διασταυρωμένους, δηλαδή η έξοδος του καθενός συνδέεται στην είσοδο του άλλου μέσω πυκνωτή. και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 3 3 Ασταθής Πολυδονητής Αναδημιουργική δράση (V CC ) b b v c v c i c i c i b i C C b Με την εφαρμογή της τάσης τροφοδοσίας τα Τ και Τ αρχίζουν να άγουν. Έστω ότι, λόγω της μη τέλειας συμμετρίας του κυκλώματος, σε κάποια στιγμή ισχύει i c > i c. ότε: i c > i c v c <v c i b >i b i b i c v c i b i c v c i b Αποτέλεσμα: Τ = κόρο, Τ = αποκοπή και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 4 4

3 Ασταθής Πολυδονητής Αναδημιουργική δράση (V CC ) b b v c v c i c i c i b i C C b Έστω Τ = κόρο, Τ = αποκοπή. Ο πυκνωτής C αρχίζει να φορτίζεται προς την τάση V CC -V CEκ μέσω της αντίστασης b. Όταν η τάση v b γίνει θετική τότε το αρχίζει να άγει. i c v c i b i c v c i b i c Αποτέλεσμα: Τ = αποκοπή, Τ = κόρο και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 5 5 Ασταθής Πολυδονητής Περιόδος παλμών (V CC ) b b v c v c i c i c i b i C C b Έστω αρχικά Τ = αποκοπή, Τ = κόρο. Τότε V c = (V CC )-(V BEκ ) Τη στιγμή της αλλαγής κατάστασης (Τ = κόρο, Τ = αποκοπή), έχουμε V c = (V CEκ )-(-(V CC -V BEκ ) + V CEκ ) και ο πυκνωτής αρχίζει να φορτίζεται μέσω της b προς τάση V CC -V CEκ. Η σταθερά χρόνου φόρτισης είναι: τ = b C και ο χρόνος b που το είναι σε αποκοπή είναι: b = b C ln((v CC -V BEκ - V CEκ )/(V CC -V BEκ )) και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 6 6

4 Ασταθής Πολυδονητής Περιόδος παλμών (V CC ) b b v c v c i c i c i b i C C b Αντίστοιχα, οχρόνος α που το είναι σε αποκοπή είναι: α = b C ln((v CC -V BEκ -V CEκ )/(V CC -V BEκ )) Η περίοδος των παλμών που παράγονται είναι: Τ = Τ α + Τ b = ( b C + b C )ln((v CC -V BEκ -V CEκ )/(V CC -V BEκ )) Όταν τ = b C = b C και V CC >>V BEκ,V CEκ Τ α = Τ b και =,38τ και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 7 7 Ασταθής Πολυδονητής (V CC ) b b v c v c i c i c i b i C C b Η τάση στο συλλέκτη κάθε τρανσίστορ είναι V CEκ (κόρο) και V CC (αποκοπή). Η μετάβαση από V CEκ σε V CC ακολουθεί φόρτιση πυκνωτή μέσω του αντιστάτη και είναι: v c (t) = (V CC -V CEκ )(-e(-t/τ )) + V CEκ, όπου τ = C Εάν επιλέξουμε τ = C = C << τ = b C = b C, τότε οι συλλέκτες λαμβάνουν τις τελικές τους τάσεις πολύ πιο γρήγορα σε σχέση με τη διάρκεια που το αντίστοιχο τρανσίστορ είναι σε αποκοπή. και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 8 8

5 Ασταθής Πολυδονητής =αποκοπή V CC = κόρος V CEκ =αποκοπή = κόρος V BEκ α -(V CC -V BEκ ) + V CEκ b και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 9 9 Ασταθής Πολυδονητής Ο ασταθής πολυδονητής είναι διαθέσιμος και ως ολοκληρωμένο κύκλωμα με εξωτερική σύνδεση πυκνωτών και αντιστατών για τη ρύθμιση της συχνότητας. Ο ασταθής πολυδονητής χρησιμεύει για την παραγωγή τετραγωνικών παλμών (ωρολογιακών παλμών) στα ψηφιακά κυκλώματα. Τα χαρακτηριστικά του πολυδονητή (εύρος συχνοτήτων, duty cycle, τάσεις, ρεύματα) καθορίζονται από το ολοκληρωμένο κύκλωμα. και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 0 0

6 Το IC 555 ως Ασταθής Πολυδονητής και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής Μονοσταθής Πολυδονητής C b (-V ΒΒ ) -5V ΜΟΝΟΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥΔΟΝΗΤΗΣ Ο μονοσταθής πολυδονητής παράγεται από το κύκλωμα του ασταθή εάν πολώσουμε το ένα τρανσίστορ ώστε χωρίς εξωτερικό παλμό να βρίσκεται μόνιμα σε αποκοπή και το άλλο τρανσίστορ να βρίσκεται στον κόρο. Συνδέοντας τη βάση του μέσω της αντίστασης με πηγή τάσεως V BB, οδηγούμε το Τ σε αποκοπή και επομένως το Τ στον κόρο (μόνιμη κατάσταση). και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής

7 Μονοσταθής Πολυδονητής C b (-V ΒΒ ) -5V Εάν εφαρμόσουμε θετικό παλμό στη βάση του (σκανδαλισμός) τότε αυτό θα αρχίσει να άγει και θα φέρει το Τ σε αποκοπή (ημιμόνιμη κατάσταση). και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 3 3 Μονοσταθής Πολυδονητής C b (-V ΒΒ ) -5V Πριν το σκανδαλισμό (Τ =αποκοπή, Τ =κόρο) ο πυκνωτής C έχει φορτιστεί σε τάση V CC -V BEκ μέσω της. Στο σκανδαλισμό (Τ =κόρο, Τ =αποκοπή), ο πυκνωτής C έχει τάση V CEκ ( (V CC -V BEκ )+V CEκ ) και τείνει να φορτιστεί προς τάση V CC -V CEκ. Μόλις όμως η τάση v b γίνει θετική τότε το επανέρχεται στον κόρο και το στην αποκοπή. και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 4 4

8 Μονοσταθής Πολυδονητής C b (-V ΒΒ ) -5V Ο χρόνος παραμονής στην ημιμόνιμη κατάσταση είναι ίσος με: = τ ln = 0,69 b C και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 5 5 Μονοσταθής Πολυδονητής =0,69 b C =κόρος Τ =αποκοπή =αποκοπή Τ = κόρος Ημιμόνιμη κατάσταση Μόνιμη κατάσταση V CEκ V BEκ -(V CC -V BEκ ) + V CEκ και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 6 6

9 Μονοσταθής Πολυδονητής Ο μονοσταθής πολυδονητής είναι διαθέσιμος και ως ολοκληρωμένο κύκλωμα με εξωτερική σύνδεση πυκνωτών και αντιστατών για τη ρύθμιση του εύρους του παλμού της εξόδου. Μπορεί να λειτουργεί είτε με την άνοδο του παλμού σκανδαλισμού είτε με την πτώση του παλμού σκανδαλισμού. Διακρίνονται σε μη επανασκανδαλιζόμενους και σε επανασκανδαλιζόμενους. και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 7 7 Το IC 555 ως Μονοσταθής Πολυδονητής και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 8 8

=αποκοπή (Q OU =V CC, Q OU =V CΕ ) και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 9 9 Δισταθής Πολυδονητής c 00pF 00pF -5V Ο δισταθής

10 Δισταθής Πολυδονητής ΔΙΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥΔΟΝΗΤΗΣ Έστω ότι κατά την εκκίνηση Q =αποκοπή Q =κόρο (Q OU =V CC, Q OU =V CE ). Εάν βάλω θετικό παλμό στη βάση του Q τότε Q =κόρο Q =αποκοπή (Q OU =V CE, Q OU =V CC ) Εάν βάλω θετικό παλμό στη βάση του Q τότε Q =κόρο Q =αποκοπή (Q OU =V CC, Q OU =V CΕ ) και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 9 9 Δισταθής Πολυδονητής c 00pF 00pF -5V Ο δισταθής πολυδονητής έχει μόνιμες καταστάσεις και αποτελεί στοιχείο αποθήκευσης στα ψηφιακά κυκλώματα. ΔΙΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥΔΟΝΗΤΗΣ και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής 0 0

11 Βιβλιογραφία. Ηλεκτρονικά Ψηφιακά Κυκλώματα, Θ. Δεληγιάννης, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών, 005. Digital Principles, 3 rd edition,. okheim, Schaum s Outlines, McGraw-Hill, Εφαρμογές Ψηφιακής Ακολουθιακής Λογικής, η έκδοση, Ν. Καλοκάσης, 003 και Μετρητές Ψηφιακής Κυκλώματα Schmitt Λογικής

Σχετικά έγγραφα

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Δίοδοι, BJT και MOSFET ως Διακόπτες 2

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Δίοδοι, BJT και MOSFET ως Διακόπτες Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Μπακάλης Πάτρα, Φεβρουάριος 2009 Ιδανικός διακόπτης ΙΔΑΝΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ