Мультивибраторлар

 

        Кесте-1

 

А1	А0	Y
0	0	D0
0	1	D1
1	0	D2
1	1	D3

 

         Неізінде,  мультиплексорлардың түрлері өте көп, екі кімелі, төрт кірмелі, сегіз кірмелі, он алты кірмелі, отыз екі кірмелі тағы сол сияқты. Қазіргі күндері 155,531, 555, 1533, 1534 сериялы микросхемалардың құрамына көптеген интеграциялық схемалар кіреді, оларға  : мультиплексорлар және демультиплексорлар жатады.

          Бұл элементтер оның кірістеріне  түскен көптеген информацияның  іліміне өзіне қатысты бір  ғана функцияны орындайды, яғни  бұл элемент аналогты электромеханикалық  элемент болып табылады.

           Мультиплексорар бірнеше кірісі бар, ал шығысы біреу ғана болып келетін комбинациялық құрылғы.

            Мультипексорлардың негізгі типтері  мынандай түрге бөлінеді:

1. информациялық
2. басқарушы

Бұл типтердің арасында математикалық байланыс бар. Егер мультиплексорлардың  құрылымында n басқарушы кіріс болса, онда кіріс информацияның максимал мәні 2n болады. Әрбір 2n мәніне логикалық сан: 0 және 1 сәйкес келеді. Бір сөзбен айтқанда кірісіне түскен информация немесе сигнал, құрылғының шығысында 0 және 1 екілік код түрінде шығады. Мысалы, егер мультиплексорлар кірісіне 23 саны түссе, онда құрылғының шығысында бұл сан 101 код ретінде сипатталады. Мысалы, К155 КП7 типті мультиплексорлар, екі кірісі бар құрылғы болып табылады, бұл типті мультиплексорлардың функциональдың атқаратын қызметі жоғары болып табылады.

        Қабілеттілігі өте ауқымды. Бұл  мультиплексорлардың шартты белгіленуі ( Е £). Қазіргі күндері мультиплексорлардың, 4,8 және 16 информациялық  каналы  бар түрлері техникада қолданылуда:

        4×1 (екі басқарушы канал)

        8×1 (3 басқарушы канал )

        16×1( 4 басқарушы канал)

4 информациялық кірістен  тұратын мультиплексорларды ( КП 155 КП2, КР 1533КП2) кристалдан жасайды.  Олардың адресті базасы ортақ  болады. Мұндай мультиплексорлар  логикалық басқару схемаларды  үшін өте тиімді. Кез- келген типті мультиплексорлар логикалық элемент пен қатар, комбинациялық құрылғылардың негізі болып саналады. Мультиплексорлардың  көмегімен қазіргі күндері электроникада жұмыс біршама жеңілдеп отыр. Бұл элементтердің қолданылуы арқылы көптеген схемалық жалғастырулар шеттеліп отыр.

         Сонымен, мультиплексорлардың басты  артықшылығы ретінде мыналарды  атап өтуге болады:

1) желімдеу санының  аздығы

2) схемадағы элементтер  саны мен монтаждаудың төмендеуі 

3) схеманың сенімділігі  

        Кез- келген элемент сияқты мультиплексорлардың да кемшіліктері бар: Платада схеманың қайта құруы қиынға соғады. Мультиплексірлеу информацияның сыйымдылығын арттырады.Ал аналогты мультиплексорлардың өзіде екі каскадты, төрт каскадты  т.с.с сияқты бірнеше түрлерге бөлінеді.

        Мультиплексорлар бірінің базасы  екіншісінің коллекторымен конденсатор  арқылы жалғанған екі каскадан  тұрады деуге болады. Мультиплексорларды  қорек көзіне қосқанда С1 және С2 конденсаторлары Rkl            Rk2 резисторлары және транзисторлардың базалары арқылы қорек көзінің кернеуіне дейін зарядталады. Әдетте Rk1 = Rk2, C1 = C2, R1= R2 етіп және жұмысқа бір типті транзисторлар таңдап алынады. Бірақ транзисторлардың параметрлері дәл бірдей болмайтындықтан бірі екіншісінен бұрын ашылады. Мысалы, VTI транзисторы ашық та VT2 транзисторы жабық делік. VTI транзисторының кедергісі азаятындықтан C1 конденсаторы R1 резисторы және VT1 транзисторы арқылы зарятсыздана бастайды. Бұл кезде VT2 транзисторы базасының потенциялы эмиттерге қарағанда теріс мәнді болғандықтан нық жабық болады. Бірақ τ= R1C1 уақыт өткеннен кейін конденсатор толық зарятсызданып,VT1 транзисторларының базасының потенциялы эмиттерге қарағанда оң мән қабылдайды да резистор ашылады. Ал R2 резисторда кернеудің түсуінің көбеюіне байланысты С2 конденсаторының VT1 транзисторының базасымен жалғанған астары эмиттеріне қарағанда теріс потенциал қабылдайды да VT1 транзисторы жабылып қалады. Енді  С2 конденсаторы R2 резисторы және VT2   транзисторы арқылы зарятсыздана бастайды. Шамамен τ= R2C2 уақыттан кейін С2 конденсаторы зарядсызданып, оның VT1 транзисторының базасымен жалғанған астары эмиттеріне қарағанда оң мәнді болады. Ендеше VT1    транзисторы ашылады да,R1 конденсаторының    транзисторының базасымен жалғанған астары теріс потенциал қабылдайтындықтан VT2 транзисторы жабылып қалады. VT2 транзисторы жабылған кезде оның шықпасында кернеу пайда болады, ал ашық күйде кернеуі нөлге тең. Осылайша мультиплексор, шамасы қорек көзінің кернеуіне жуық, импульсті кернеу тудырып тұрады.

          Мультиплексорлардың күтпек әлпіндегі сұлбасы 1- суретте келтірілген. Жоғарыда айтылғандай, күтпек мультиплексорлардың кірмесіне сигнал бермей шықпасында кернеу пайда болмайды. Кірмелік сигнал жоқ кезде, яғни U  =0 VT1 транзисторы жабық та,VT2 транзисторы ашық.VT1    транзисторының жабық күйі R1 және R2резисторларының кедергілерін базаның потенциалы эмиттердің  потенциалынан төмен болатындай етіп таңдап алу арқылы қамтамасыз етіледі.

C2 конденсаторы Rэ,Rк1 резисторлары және VT2 транзисторы арқылы зарядталған.Егер VT1 транзисторының базасына теріс полярлы сигнал берсе, онда транзистор ашылады да, C2 конденсатоы Rэ,R3 резисторлары және ашық   VT1 транзисторы арқылы зарядсыздана бастайды. R3 резисторында кернеудің түсуінің өсүіне байланысты VT2 транзисторының базасының потенциалы эмиттердің потенциалынан жоғарылап кетеді де VT2 транзисторы жабылып қалады. С2 конденсаторы зарядсызданып болғанда VT2 транзисторы ашылады, өйткені бұл кезде базаның потенциалы эмиттердің потенциалынан төмен болады. R3резисторымен ашық тұрған екі транзисторымен ашық тұрған екі транзистордың тоғы жүретіндіктен оның кернеуі R2 резисторының кернеуінен артып кетеді. Осы себепті VT1 транзисторының базасының потенциалы эмиттердің потенциалынан жоғары болады да VT1 транзисторы жабылады, яғни бастапқы күйіне қайтіп келеді. Осы күйінде ол кірмеге берілетін сигналды күтіп тұра береді. Тізбектің бастапқы күйіне қайтып келу уақыты конденсатордың зарядсыздану уақытымен, яғни шамамен τ= (R3+R3)С2 конденсатордың зарядсыздану тұрақтысымен анықталады.

Демультивибраторлар- мультиплексорларға қарама-қарсы функциялар атқаратын  құрылғы болып табылады.  Яғни демультиплексорларда бір кірмесі  жәнебірнеше шықпасы бар элемент. Екілік кодтың көмегімен қайсыбір кірмелік сигналдың шықпаға бағытталатыны  белгіленеді. Көптеген микросхемаларда мультиплексорлар мен демультиплексорларды біріктіріп, бір ғана элемент пайдаланылады. Жалпы  айтқанда мультиплексорлар мен демультиплексорлар бір- біріне өте ұқсас, яғни олрдың құрылымы бір- бірінен аса қатты айырмаланбайды, олар тек бір-біріне қарсы қызмет атқарады. Сонымен қатар бір ғана мультиплексорды алып, оны  әр түрлі жағдайлар үшін мультиплексор және демультиплексор ретінде қолдануға болады.  Басқа сөзбен айтқанда демультиплексорлар тізбектей көдты параллель кодқа түрлендіреді.  Әдетте демультиплексорларды ретінде дешифраторлар қолданылады. Ал негізінде  демультиплексорлардың жұмыс істеу режимі  коммутаторлардың жұмыс істеу режиміне өте ұқсас келеді.  Коммутаторда  сигналдарды ауыстырғыш құрылғы екені белгілі, яғни олардың тек атқаратын функциясы ғана емес, ішкі құрылысы да ұқсс болып келеді. 3- суретте демультиплексорлардың ең қарапайым типінің құрылымдық схемасы берілген.  Бұл схемада демультиплексорлармен қатар триггерлер мен мультиплексорлар жалғанған.

2-кесте

 

А1	А0	Ү
1	1	3
1	0	2
0	1	1
0	0	0

 

1.2. Мультивибраторлардың  логикалық элементтерін есептеу   

 

Электронды есептеу  машиналарының, цифрлы өлшеуіш аспаптарының, өндірістік автоматты қондырғылардың негізінде логикалық элементтер деп аталатын қарапайым тізбек жатады. Логикалық элементтердің тізбектерінің ескерілетін шама- олардың кірмесі мен шықпасындағы кернеулердің бары не жоғы немесе олардың потенциалдық деңгейлері. Кернеудің бары немесе жоғарғы деңгейді «1»деп, ал оның жоғары немесе төменгі деңгейі «0» деп алынады. Осы себепті де жоғарыда аталған құрылғыларда екілік санау жүйесін қолданылады. Екілік санау жүйесін қолдау ЕМЕС, ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ деп аталатын қарапайым үш түрлі тізбекті барлық логикалық және цифрлық құрылғылардың негізіне алуға мүмкіндік береді.

ЕМЕС логикалық элементі пайымдалған тұжырымды теріске шығару операциясын орындайды. Мұны логикалық алгебрада А=В деп жазылады да, «А» деген «В» емес деп оқиды. Ендеше нөлді бірлік теріске шығады (0=1 ) да, ал бірлікті нөл теріске шығарады (1=0). ЕМЕС логикалық элементін транзистордың көмегімен орындау сұлбасы келтірілген. Егер кірмеге кернеу берілсе (A=1), онда транзистор ашылады да қорек көзінің кернеуі түгел дерлік Rk резисторына түседі. Сондықтан шықпада кернеу нөлге тең деп алуға болады, яғни В=0. Кірмелік сигнал жоқ кезде (А=0) транзистордың кедергісі Rк резисторының кедергісінен әлдеқайда көп болғандықтан шықпаның кернеуі шамамен қорек көзінің кернеуіне тең болады, яғни В=1. Былайша айтқанда «А бар болса В жоқ» , «А жоқ болса В бар».

ЖӘНЕ элементі С=АхВ логикалық көбейту амалын орындайды. Бұл «С айтымы дұрыс, егер А және В айтымдары дұрыс болса» деген ұғымды білдіреді. Басқаша айтқанда «С бар, егер А да және В да бар болса». Шықпалық кернеу Rк резисторынан алғандықтан, ондағы кернеу VT1 және VT2 транзисторлары ашық болғанда ғана пайда болады. Ал транзистордың екеуі де ашық болуы үшін А және В кірмелерінің екеуінде де сигнал беру керек. Күй кесіндісінен көріп тұрғандай С= 1, егер А= 1 және В= 1 болса. Басқа жағдайлардың барлығында да С= 0.

НЕМЕСЕ элементіC=A +B қосу амалын орындайды. Бұл «С айтымы дұрыс, егер А айтымы дұрыс болса немесе В айтымы дұрыс болса» деген ұғымды білдіреді. Басқаша айтқанда «С бар, егер А бар болса немесе В бар болса». НЕМЕСЕ элементін диодтардың көмегімен құрған тізбекте кернеу кірмелердің біреуіне немесе екеуіне кернеу берген жағдайда пайда болады. Тізбектің күй кестесінен көрініп тұрғандай, С  1 егер А  1 де В  0 немесе А 0 де В 1, ал С 0, егер А 0 және В 0 болса.

        Қарастырылған логикалық элементтерден  басқа екі немесе одан да  көп амалдарды орындайтын НЕМЕСЕ-ЕМЕС  һәм ЖӘНЕ - ЕМЕС деп аталатынэлементтер де кеңінен қолданылады.

        НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементінің электрлік  сұлбасы, күй кестесі және транзистор  жабық болғандықтан оның шақпасындағы  кернеу шамамен қорек көзінің  кернеуіне жуық болады, яғни А= 0 және В= 0 болса ғана С=1. Егер кірменің біреуіне немесе екеуіне де кернеу берілсе, онда транзистор ашылады да шықпасында кернеу шамамен нөлге тең болады, яғни С=0,егер А=1, В=1 немесе А=1, В= 0 емесе  А=0, В=1болса.

         ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ элементінің электрлік сұлбасы, күй кестесі және шартты белгісі 2-суретте келтірілген. Бұл тізбекте екі кірмеге сигнал берген жағдайда ғана шықпада кернеу болмайды, яғни С=0,егер А=1және B= 1 болса.

         Қалған күйлердің барлығында  да транзисторлардың біреуі немесе  екеуі де жабық болатындықтан шықпада қорек көзінің кернеуіне тең кернеу болады.

         НЕМЕСЕ –ЕМЕС һәм ЖӘНЕ-ЕМЕС  элементтерінен триггерлерді де  құрастыруға болады. Бастапқыда  триггердің Q шықпасы «1» деңгейде, ал Q  шықпасы «0» деңгейде екен делік. Бұған R,S кірмелерінде «0» деңгей сәйкес келеді.

Шынында да Э1 элементінің  кірмелерінде «0» болғандықтан шықпасында «1», ал Э2 элементінің R кірмесінде «1» де, S кірмесінде «0» болғандықтан шықпасында «0» болып тұр.

         Триггердің S кірмесінде «1» сигнал, ал R  кірмесінде «0» сигнал бергеннен оның күйі өзгермейді. Триггердің күйін өзгерту үшін S кірмесіне «0» сигнал, ал R кірмесіне «1» беру керек. Мұндай жағдайда оның  Qшықпасында «0»сигнал да Q шықпасында «1» сигнал пайда болады.

         ЖӘНЕ- ЕМЕС элементтерінен тұратын  триггер осы секілді жұмыс істейді. Бірақ НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементтерінен тұратын триггерінің кірмелеріне бір уақытта «0» сигнал беруге болмайды. Өйткені мұндай сигналдардан тізбектің триггерлік жұмыс күйі бұзылады.

 

 

1.3. Операциялық  күшейткіштегі симметриялық мультивибратолар

 

Тікбұрышты формалы  және тік фронттары бар импульстарды алу үшін релаксациялық генераторлар деп аталатын құрылғылар, немемсе  мультивибраторлар кеңінен қолданылады. Мультивибраторлар келесі режимдерде жұмыс істейді: автотербелмелі, күтулі синхронизациялау және жиілікті бөлу. Мультивибраторлар көп жағдайларда келесі импульстық немесе цифрлық әрекетті жүйелердегі түйіндер мен блоктар үшін жүргізіп жібергіш кіріс импульстарды қалыптастыратын жөн сілтегіш генераторлар функциясын атқарады.

Қандай да болмасын күшейткіш қуат күшейткіші болып табылады. Сондықтан да, қуат күщейткіші дегеніміз жүктемеге нақты немесе максимальды мүмкін қуатты беретін қуатты күшейткіштер,  кейде шығу күшейткіштері деп те аталады. Бұл күшейткіштер үлкен ПӘК пен жиілік және сызықтық емес бұрмалаулардың шектелген деңгейлерінде жұмыс жасауға тиіс. Сөйтіп, қуатты шығу какадтары үлкен сигнал режимінде істейтіндіктен, олардың ең маңызды көрсеткіштері болып мыналар аталады: жүктемеге берілетін қуат (немесе қуат бойынша күшейту коффициенті), ПӘК, сонымен қатар күшейтілетін сигналдың сызықтық емес бұрмалаулардың деңгейі.  Күшейткіштің ПӘК-ті мен сызықтық емес бұрмалауларының деңгейі жұмыс нүктесінің бастыпқы орнына өте қатты байланысты болады. Сызықты емес бұрмалаудың мүмкін ең төменгі деңгейі А классы режимінде қамтамасыз етілуі мүмкін, ал максимальді мүмкін ПӘК В және С классы режимінде болады.