Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Generator na bramkach - objaśnienie działania

Piotr_pp 24 Sty 2010 02:43 4511 2
  • #1 24 Sty 2010 02:43
    Piotr_pp
    Poziom 12  

    Spotkałem się z takim układem generatora na bramkach:

    Generator na bramkach - objaśnienie działania

    chodzi mi o ten układ po lewej stronie.

    Dostrzegam tutaj dzielnik napięcia. W sytuacji, gdy mamy na bramkach sytuacje (zaznaczyłem potencjały względem masy):

    Generator na bramkach - objaśnienie działania

    To rozumiem, że kondensator ładuje się do poziomu 2,5 V i następuje przełączenie.

    I właśnie nie za bardzo rozumiem co się dzieje dalej. Wiem, że potencjał w punkcie zaznaczonym na czerwono:

    Generator na bramkach - objaśnienie działania

    Musi być większy 2,5V. Zgaduje, że jest tam 5V i rozładowuje się do 2,5V. Gorzej z rozumiem tego.

    Dopiero zaczynam swoja przygodę z elektroniką. Dziękuje z góry za pomoc.

    0 2
  • Pomocny post
    #2 24 Sty 2010 10:12
    jony
    Specjalista elektronik

    Generator na bramkach - objaśnienie działania

    To nie jest dzielnik napięć bo prą wejściowy bramki wynosi 0A.
    A jeśli założyć że bramki przełączają się przy 0.5Vcc czyli przy 2.5V to kondensator zostanie naładowany do 2.5V i układ się przełączy.
    No więc kondensator naładuje się do 2.5V i wtedy nastąpi przełączenie stanów.
    Na wyjściu bramki II będziemy mieli 5V a na I 0V.
    Ponieważ kondensator zdążył się już naładować do 2.5V.
    Skoro tak to prawa okładka kondensatora C1 została podłączona do plusa i wiadomo napięcie na kondensatorze nie może się zmienić gwałtownie (naładowany kondensator zachowuje się podobnie jak bateria). Więc napięcie na lewej okładce będzie równe sumie napięci zasilania i napięcia na kondensatorze w spoczynku czyli 7.5V.
    Kondensator zacznie się rozładowywać przez rezystor RT.
    W pewnym momencie napięcie na wejściu bramki I będzie równe napięciu zasilającemu, w tej chwili kondensator będzie całkowicie rozładowany (Uc=0V).
    Ale napięcie to dalej będzie spadać bo kondensator będzie ładowany przez RT.
    W miarę ładowania kondensatora napięcie na wejściu bramki I spada aż w końcu przekroczy próg przełączania baranki I. Nastąpi to wtedy gdy kondensator naładuje się do 2.5V. Czyli na wyjściu baranki I mamy 5V a na wyjściu bramki II 0V. A skoro napięcie na kondensatorze nie może zmienić się gwałtownie to napięcie na kondensatorze wynosi -2.5V. I znowu C1 będzie się rozładowywać przez RT do Uc=0V a potem zacznie się ładować w przeciwnym kierunku (5V na wyjściu I i 0V na wyjściu II).
    I w marę ładowania C1 przez RT napięcie na wejściu bramki Izaczyna rosnąć, aż osiągnie 2.5V, co znowu przerzuci cały układ.
    Na wyjściu bramki I będzie 0V a na wyjściu bramki II 5V. Co podrzuci do góry napięcie na wejściu I do 7.5V i cała zabawa się powtarza.

    I pamiętaj układy serii CMOS 4000 mogą byś zasilane od 3V do 15V

    0
  • #3 24 Sty 2010 19:14
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Tak na prawdę to pełny układ tego generatora (z tym czego nie widać a co uzasadnia pewne zależności i egzystencję elementów) wygląda tak:

    Generator na bramkach - objaśnienie działania

    Dz1, Dz2 - diody zabezpieczające wejścia inwerterów przed napięciami wykraczającymi poza poziomy masy i zasilania.

    W starszych wykonaniach układów 4069, te diody należało montować dodatkowo a w nowszych są one zawarte w strukturze układu każdego inwertera.

    Cm - pojemność wejściowa inwertera (6 do 15 pF) + pojemność montażowa

    Rs - rezystor separujący.

    W momencie przełączenia bramek, kondensator jest naładowany do połowy napięcia zasilania przez co to napięcie dodaje się do skoku napięcia z wyjścia generatora (konsator jest podłączony raz do masy a raz do plusa zasilania przez bramkę wyjściową). Ponieważ suma tych napięć wykracza o połowę napięcia zasilania poniżej poziomu masy lub ponad napięcie zasilania to zaczynają przewodzić diody zabezpieczające wejście inwertera i płynie przez nie spory prąd rozładowujący kondensator do momentu obniżenia się napięcia poniżej Udd+Udz1 (lub powyżej -Udz2). Powoduje to, że czas trwania danej części okresu jest krótszy niżby to wynikało ze stałej czasowej Rt*Ct i zależny od napięcia zasilania układu generatora. Aby zapobiec temu zjawisku stosuje się rezystor separujący Rs ograniczający prąd diod zabezpieczających i ich wpływ na stałą czasową Rt*Ct

    W obszarze przebiegu Uc oznaczonego na fioletowo jedna z diod przewodzi i kondensator rozładowuje się ze stałą czasową

    t1a≈(Rt||Rs)*Ct

    a w pozostałej części (do przełączenia) ze stałą czasową:

    t1b=Rt*Ct

    z czego wynika, że Rs powinno być jak największe, by stała czasowa była w całym półokresie mało się zmieniała.
    Niestety Rs nie można zwiększać w nieskończoność, bo tworzy ona z pojemnością montażową filtr dolnoprzepustowy wnoszący opóźnienie pomiędzy sygnałem Uc i Ucm, które w pewnych granicznych warunkach może uniemożliwić pracę generatora (przesunięcie fazowe w generatorze musi wynosić ≈0° lub ≈360° by były warunki generacji drgań)

    Aby układ pracował poprawnie Rs powinno być jak największe czyli Rs >> Rt ale jednocześnie spełniało warunek

    Rs*Cm << Rt*Ct

    Przebieg napięcie Ucm na wejściu lewej bramki jest obciętym przez diody Dz1 i Dz2 oraz odfiltrowanym dolnoprzepustowo (RsCm) przebiegiem Uc.

    Przy bardzo dokładnym rozpatrywaniu układu (np. dla dużych częstotliwości pracy) należy uwzględnić jeszcze opóźnienia wnoszone przez inwertery (przebiegi pomiędzy wejściem i wyjściem inwertera będą przesunięte o czasy propagacji).

    0