Проектирование схемы детектора фронтов

Ждущий мультивибратор можно реализовать на основе микросхемы К555АГ3. Микросхема содержит два ждущих мультивибратора, формирующих одиночные импульсы напряжения прямоугольной формы с хорошей стабильностью длительности. Каждый мультивибратор имеет два входа запуска: S1 и S2 (входS1 - инверсный, S2 - прямой), а также инверсный вход обнуления R.

Рис. 3 - Схема детектора фронтов.

Запуск мультивибратора возможен в трех случаях. Первый - если на входе S1 действует логический 0, а на входе R - логическая 1, то запуск схемы происходит по положительному перепаду напряжения на входе S2. Второй - если на входах S2 и R действует логическая 1, то запуск схемы происходит по отрицательному перепаду напряжения на входе S1. Третий - если на входе S1 действует логический 0, а на входе S2 - логическая 1, то запуск схемы происходит по отрицательному перепаду напряжения на входе R.

В таблице 2 приведены все возможные комбинации сигналов логического управления мультивибратором.

Длительность выходного импульса задается параметрами навесных элементов Rτ и Сτ. Для микросхемы К555АГ3 длительность выходного импульса определяется по выражению: tи = 0,45RτCτ

Таблица  2

Минимальная длительность выходного импульса составляет 40 нс, что ограничивается величиной паразитной емкости, равной 50 пФ. Если мультивибратор запущен, то выходной импульс можно продлить путем перезапуска схемы. Для этого на вход S1 нужно подать отрицательный перепад напряжения или на вход S2 - положительный. С момента перезапуска до окончания импульса должно пройти время, соответствующее tи. Выходной импульс можно оборвать, подав на инверсный вход сброса R напряжение логического 0.

Вывод 8 микросхемы – общий; на вывод 16 подается питающее напряжение +5 В потребляемый микросхемой К555АГ3 ток равен 20 мА.

Вычислим номинал времязадающего конденсатора. Пусть Rτ = 1 кОм и tи = 50 нс, тогда:

tи = 0,45RτCτ = 0,45·1·103·Cτ = 50·10-9; ═> Cτ = 111,1·10-12 (Ф) = 111,1 (пФ)

Триггер можно реализовать на основе микросхемы К555ТР2. В таблице 3 приведены основные параметры этой микросхемы.

Таблица 3

Микросхема К555ТР2 включает четыре асинхронных RS-триггера. Особенностью первого и третьего триггеров является то, что вход S образуется как произведение S1 на S2: S = S1·S2. Таблица функционирования RS-триггера представлена в таблице 4.

Логический элемент «И» можно реализовать на основе микросхемы К555ЛИ1. Она содержит четыре логических элемента «И». Время задержки для микросхемы К555ЛИ1: , потребляемый ток Iпот = 4 мА.

Таблица 4

Схема детектора фронтов и электронного ключа отображена на рис. 3. Между микросхемой К555АГ3 и RS-триггером стоит логический элемент «И», на один вход которого подается логический нуль и предусмотрена кнопка «Start» для установки RS-триггера в исходное (нулевое) состояние. Также в качестве элемента задержки используется один элемент «И» микросхемы К555ЛИ1.