1.4 Аналіз існуючих схем даного типу

Мультивібраторами називають автоколивальні пристрої, які виробляють послідовність прямокутних імпульсів заданої частоти і шпаруватості.

У схемі мультивібратора рисунку 1.2 виникають незатухаючі коливання, а інвертори логічних елементів DD1.1 i DD1.2 по черзі перебувають у відкритому і закритому станах, виконуючи функцію пускових пристроїв, які перемикають конденсатори С1 і С2 для перезарядження їх в певній послідовності

Для певності розгляд роботи мультивібратора почнемо в момент t1. При цьому вихідний стан схеми мультивібратора такий: інвертор D1.1 закритий на його виході рівень логічної одиниці. Конденсатор С1 заряджається по колу: вихід елемента D1.1, конденсатор С1 резистор R2, земля, по мірі заряду конденсатора напруга на вході ЛЕ зменшується поки не доходить до порогового рівня і елемент D1.2 стрибком переходить у закритий стан. При цьому потенціал виходу цього, елемента набуває значення рівня логічної одиниці, і раніше розряджений конденсатор С2 починає заряджатися по колу: вихід елемента D1.2, конденсатор С2, резистор R1, земля.

Розряд конденсатора відбувається набагато швидше ніж заряд. В момент коли на верхній обкладинці зарядженого конденсатора стрибком встановлюється нульовий потенціал, напруга на нижній обкладинці прямує до від'ємного значення, але, як тільки потенціал досягає нульового рівня - відкривається захисний діод і конденсатор швидко розряджається через низький опір відкритого діода. Цей час, як правило набагато менше часу заряду. Тому тривалість імпульсу і паузи визначається тільки релаксаційними процесами в колах R1C2 R2C1 від сталої часу заряду конденсаторів С1 і С2.

Отже, на виходах мультивібратора періодично з'являються прямокутні імпульси.

(Рис.1.2) Якщо опір резисторів R1=R2= 1,8 кОм і ємність конденсаторів (С1=С2) змінюється

від 100 пФ до 0,1 мкФ, то частота коливань мультивібратора змінюється від 2 МГц до 300 Гц.

2 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА

2.1 Обґрунтування вибраної елементної бази

Серією називають сукупність мікросхем різного функціонального призначення, які мають узгоджені електричні й часові параметри для спільного використання. До складу сучасних поширених серій входять десятки типів мікросхем - від ЛЕ до функціонально закінчених вузлів: лічильників, суматорів, запам'ятовуючих вузлів, мікропроцесорів тощо.

Відомі типи мікросхем в залежності від технології виготовлення:

1. ДТЛ - діодно-транзисторна логіка.

2. ТТЛ - транзисторно-транзисторна логіка.

3. ЕЗЛ - емітерно-зв'язана логіка.

4. І2Л — інтегрально-інжекційна логіка.

5. КМОН - логіка на комплементарних парах структури метал-окисел-напівпровідник.

Найпоширеніші в комп'ютерній схемотехніці серії це КМОН і ТТЛ.

Навіть якщо внутрішня будова схеми зроблена за іншою технологією, то вихідні пристрої організовані як елементи з властивостями ТТЛ (рідше КМОН).

Мікросхеми, які належать до ТТЛ, виконані за так званою біполярною технологією. Ці інтегральні схеми містять елементи, схожі на окремо виготовлені (дискретні) біполярні транзистори, діоди і резистори, причому діоди виготовляють на основі транзисторів. Звідси назва ТТЛ - транзисторно-транзисторна логіка.

Мікросхеми серій ТТЛ живляться від джерела постійної напруги 5 В ± 5 % споживають струм (залежно від призначення) від 10 до 100 мА. Напруга високого рівня (рівня логічної одиниці) становить не менше 2,4 В (типове значення 3,2...3,5 В), напруга

низького рівня (рівня логічного «0») — не менше 0,4 В (типове значення 0,1...0,2 В).

Для більшості логічних елементів серії ТТЛ Кроз. = 10,

де Кроз.-коефіцієнт розгалуження по виходу рівний числу одиничних навантажень, які можна одночасно підключити до виходу ЛЕ. Рід одиничним навантаженням розуміють один вхід іншого ЛЕ, підключений до виходу першого ЛЕ.

Гранична робоча частота мікросхем ТТЛ серії К555 становить ЗО МГц.

Середня потужність споживання базових елементів серії К 555 становить кілька

десятків міліват.

Завадостійкість базових логічних елементів оцінюють у статичному і динамічному режимах. При цьому статична завадостійкість визначається рівнем напруги, яка подається на вхід елемента відносно рівнів логічних «0» і «1», при якій стан на виході схеми не змінюється. Для елементів ТТЛ статична завадостійкість становить не менш як 0,4 В.

2.2 Вибір мікросхем

Інтегральна мікросхема К555ИР1 (рисунку 2.1) - чотирирозрядний регістр зсуву із входами послідовного і паралельного занесення. Схема має два тактові входи С1 і С2, керуючий вхід вибору режиму V, один інформаційний вхід D0 для занесення інформації в послідовному коді, чотири інформаційних входи D1-D4 для занесення інформації в паралельному коді і чотири виходи з кожного розряду регістра Q1, Q2, Q3, Q4.

Схема може працювати в таких режимах: режим перетворення послідовного коду в паралельний, зсув інформації вправо, зсув інформації вліво, паралельне занесення, зберігання.

Режим вибирається поданням логічного «0» або логічної «1» на вхід V.

Під час роботи схеми в режимі перетворення послідовного коду в паралельний із зсувом вправо (в бік зростання номерів виходів) на вхід V подається низький рівень. При цьому вимикаються паралельні входи, дозволяється занесення інформації в регістр в

(рис2.1) послідовному коді через вхід D0, встановлюється зв'язок виходу кожного розряду з входом наступного, а також дозволяється проходження тактової серії через вхід С1. При цьому треба зазначити, що на інформаційному вході 00 сигнали мають поновлюватись до надходження спаду (перепаду «1-0») тактового імпульсу. Вправо на один розряд інформація зсувається при кожному перепаді з «1» в «0» тактового імпульсу, поданого на вхід С1. Інформація в паралельному коді з'являється на виходах Q1, Q2, Q3, Q4 через чотири такти.

Для використання схеми як перетворювача послідовного колу в паралельний із зсувом вліво треба виконати зовнішнє з'єднання виходів кожного розряду регістра з входом паралельного занесення попереднього розряду. На вхід V при цьому має подаватися рівень логічної «1», який від'єднує вхід