TRIGGERE SCHMITT INTEGRATE

TRIGGERE SCHMITT INTEGRATE

1. SCOPUL LUCRĂRII

Lucrarea face prezentarea triggerelor Schmitt realizate cu porsi TTL si respectiv porsi CMOS, precum si studiul triggerelor Schmitt integrate TTL si CMOS, prezentând si o serie de aplicasii ale acestora.

2. CONSIDERAsII TEORETICE

Triggerele Schmitt, numite si formatoare de impulsuri, se folosesc pentru adaptarea nivelel 16516e416q or logice si formarea unor impulsuri cu fronturi abrupte. Ele sunt necesare în special dacă la intrarea unor porsi se aplică semnale cu o variasie lentă si însosite de semnale perturbatoare (false), ca de exemplu la conectarea într-un sistem numeric a părsilor electromecanice (relee, de ex.) cu cele logice, fie ele realizate cu porsi TTL sau CMOS. În aceste cazuri se recurge la formarea semnalului cu ajutorul unui trigger Schmitt, care furnizează la iesire impulsuri standard.

2.1 Triggere Schmitt realizate cu porsi TTL

Schema de principiu a unui trigger Schmitt realizat cu porsi sI, respectiv sI-NU este dată în figura 8.1.

Dacă se consideră neglijabile valorile curensilor de intrare si iesire a porsilor TTL folosite, fasă de curentul care trece prin rezistensele R₁ si R₂, atunci tensiunea din punctul P, notată U_P, se determină ca:

Dacă tensiunea de intrare U_i este 0V, tensiunea de iesire rezultă si ea nulă. Pe măsură ce tensiunea de intrare creste, tensiunea U_P creste până la atingerea nivelului de prag de comutare a porsii TTL. Înlocuind în relasia de mai sus valorile: U_P=U_T, U_i=U₁ si U_e=U_OL, se obsine valoarea de prag:

de unde se calculează tensiunea de intrare U₁:

în momentul când tensiunea de intrare depăseste pragul U₁, la care U_P=U_T, are loc comutarea porsilor. Tensiunea de iesire creste, producând o reacsie pozitivă prin rezistensa R₂ si trecând rapid pe nivelul logic superior, U_e luând valoarea U_OH indiferent de cresterea în continuare a tensiunii de intrare.

La scăderea tensiunii de intrare, fenomenul este asemănător, la atingerea în punctul P a tensiunii de prag de comutare a porsii TTL, tensiunea de iesire începe să scadă si datorită reacsiei pozitive prin rezistensa R₂, ea trece rapid pe nivelul inferior, U_OL. Tensiunea de intrare care determină comutarea se determină similar:

Rezultă valoarea tensiunii de histerezis:

Prin modificarea raportului dintre R₁ si R₂ se poate modifica ciclul de histerezis, cu observasia că R₁ este limitată superior de valoarea de 390 ohmi.

2.2 Triggere Schmitt integrate TTL

Circuitul integrat TTL cu funcsie de trigger Schmitt este circuitul CDB413, a cărui schemă de principiu este ilustrată de figura 8.3, si care, pe lângă rolul de formator de impulsuri îndeplineste si funcsia logică sI-NU cu patru intrări. Schema prezintă circuitele de intrare si iesire identice ca la orice poartă TTL, triggerul propriu-zis fiind format cu tranzistoarele T₂ si T₃. Schema electronică a triggerului Schmitt integrat consine circuite de compensare a influensei temperaturii, tensiunile de prag fiind stabile în gama de temperatură si de tensiune de alimentare prescrisă. Pragurile de comutare la o tensiune de alimentare V_CC=5V sunt U₁=1,7V si U₂=0,9V, asigurând o tensiune de histerezis de 0,8V (figura 8.4). Alte valori tipice pentru circuit (valori ce asigură o funcsionare corectă): I_IL=-1,6mA, I_IH=40 A, U_ILmax=0,7V si U_IHmin=2V.

2.3 Triggere Schmitt realizate cu porsi CMOS

Un trigger Schmitt poate fi realizat fie cu circuite CMOS neinversoare, fie cu circuite inversoare (figura 8.5a respectiv 5b). Funcsionarea triggerului cu porsi CMOS este identică cu cel realizat cu porsi TTL, de aceea relasiile de obsinere a tensiunilor de prag se obsin direct:

Dacă se consideră U_L=0V, U_H=V_DD si U_T=V_DD/2, atunci se obsin relasiile:

de unde se deduce tensiunea de histerezis:

2.4 Triggere Schmitt integrate CMOS

În figura 8.6 se prezintă schema electrică a unui trigger Schmitt integrat CMOS. Circuitul de intrare este realizat cu sase tranzistoare, trei cu canal indus P si trei cu canal N.

Cele două inversoare CMOS realizate prin perechile T_P4, T_N4 si respectiv T_P5, T_N5 formează un circuit basculant RS pentru stabilizarea si resinerea tensiunii din punctul A. Circuitul de iesire este realizat cu inversorul CMOS format din tranzistoarele T_P6 si T_N6.

Caracteristicile de transfer ale unui TS integrat CMOS depind de tensiunile de alimentare. Pentru V_DD=5V, circuitul integrat MMC 4093 prezintă o tensiune de histerezis tipică U_HIS=0,9V, iar pentru o alimentare la V_DD=10V prezintă U_HIS=2,3V.

2.5 Aplicasii ale triggerelor Schmitt

Circuit de întârziere

În figura 8.7 se prezintă un circuit de întârziere realizat cu un TS si un circuit RC trece-jos. Pentru a nu se influensa caracteristicile celor două circuite cuplate împreună, este necesară respectarea condisiei (R₁+R₂) > 10 R. În acest fel constanta de timp a circuitului de integrare rămâne =RC, iar tensiunea de histerezis a TS nu va fi influensată de R.

Aplicând la intrare un semnal de tip impuls, la iesire semnalul va fi întârziat, cu timpii t₁

pentru frontul anterior si respectiv t₂, pentru frontul posterior. Tensiunile U₁ si U₂ fiind tensiunile de prag ale TS, relasiile de obsinere a celor două întârzieri sunt:

Pentru V_T = V_DD/2, se obsin întârzieri egale, după relasia:

Detector de fronturi cu TS

În figura 8.8 se reprezintă schema de detecsie a fronturilor, realizată cu circuit TS si circuit RC trece-jos.

Dacă la iesirea circuitului din figură se pune o poartă sI-NU, circuitul va realiza detecsia fronturilor pozitive, dacă se pune o poartă SAU-NU, se realizează detecsia fronturilor negative, iar poarta SAU-EXCLUSIV va permite detectarea ambelor fronturi.

3. MERSUL LUCRĂRII

Se va realiza montajul din figura 8.9. Se va ridica experimental caracteristica statică de transfer. Modificând valoarea rezistensei variabile R₁, se vor ridica caracteristicile

U₁=f(R₁), U₂=f(R₁) si U_HIS=f(R₁). Se va aplica la intrarea montajului un semnal sinusoidal si se vor urmări la osciloscop semnalele de intrare si iesire.

Se identifică terminalele circuitului integrat CDB 413, trigger Schmitt integrat, ridicând caracteristica statică de transfer U_e=f(U_i),

pentru o tensiune de alimentare V_CC variind între 4,5V si 5,5V.

Se realizează montajele din figura 8.10, pentru a pune în evidensă fie frontul crescător, fie cel descrescător al unui semnal de intrare. Pentru aceasta se aplică la intrarea fiecărui circuit un semnalrectangular cu caracteristicile: amplitudinea de 3,5V, durata de repetisie de 10 s, durata impuls de 5 s, fronturile de 10ns. Se vor oscilografia semnalele de la intrare, de la iesire si din punctul P.

Se va realiza montajul din figura 8.3a sau cel din figura 8.3b. Se va ridica experimental caracteristica statică de transfer, pentru tensiunea de alimentare V_DD=5V si se vor determina tensiunile de prag U₁, respectiv U₂.

Se va realiza montajul din figura 8.7. Să se calculeze valorile teoretice ale întârzierilor t₁ si t₂. Pe baza lor se vor calcula parametrii semnalului de intrare, astfel ca: T_i = T/2 = 2 max( t₁, t₂), iar amplitudinea semnalului se va considera egală cu V_DD=5V. Să se oscilografieze semnalele de la intrare U_i, de la iesire U_e, precum si U_P. Să se măsoare timpii T_i, T, t₁ si t₂.

4. CONsINUTUL REFERATULUI

-Prezentarea sumară a caracteristicilor triggerelor Schmitt si a principalelor aplicasii ale acestora.

Configurasia terminalelor pentru circuitele integrate folosite în lucrare.

Schemele circuitelor de măsură, tabelele cu măsurătorile făcute si graficele aferente.

-Observasii asupra condisiilor de măsurare si a diferenselor între valorile teoretice calculate si cele practice obsinute.