Устройство измерения интервала времени спадающего напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по курсу «Цифровая электроника»

Устройство измерения интервала времени спадающего напряжения



ВВЕДЕНИЕ

Интервал длительности, мс	0,01 - 10
Амплитуда входного сигнала, В	14
Нижний уровень напряжения, В	3
Верхний уровень напряжения, В	12
Погрешность, %	0,8
Интервал между измерениями, сек	1 - 9
Тип индикатора	ЖКИ
Задание выдано 15 октября 2015 года	Защита КР - до 18 декабря 2015 года

Развитие цифровой электроники положило началу созданию первых простейших вычислительных устройств, что впоследствии привело к появлению компьютеров. В нынешнее время цифровые устройства всё более вытесняют аналоговые, поскольку имеют меньшую потребляемую мощность, массу размер и другие эксплуатационные параметры. Ярким пример являются цифровые вольтметры и амперметр, в которых магнитоэлектрический механизм заменён на несколько интегральных схем, реализующих измерение.

Основной носитель информации в аналитических приборах является электрический сигнал - цифровой или аналоговый. Информация заложена в изменение амплитуды, её скорости нарастания и убывания, частоты фазы и т.д. Контролирую, как будут вести себя перечисленные параметры, можно судить об изменениях в какой либо физической величине. Тема моей курсовой работы связана с разработкой схемы, которая будет измерять время спада напряжения линейно изменяющегося сигнала.

Таким образом, получив данные о времени, их можно использовать для дальнейшего анализа, в ходе которого можно определить с помощью математического дифференцирования скорость изменения данного сигнала. Таким способом можно обрабатывать процессы, в которых при воздействии на объект (датчик) происходит переход из одного установившегося состояния в другое. Как примером использования такого устройства является контроль концентрации примеси в полупроводнике. Если освещать полупроводник светом постоянной интенсивности, будет возникать разность потенциалов, которая зависит от концентрации, и измеряя как меняется потенциал, можно измерять концентрацию примесей.



1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к области измерения физических величин путем преобразования их в электрические величины, например в частоту переменного тока, преобразования ее в последовательность импульсов и их подсчета, в частности к модификации основных электрических элементов, приспособленных для использования в электрических измерительных приборах, к конструктивным сопряжениям таких элементов с этими приборами, а также к конструктивным соединениям электрических измерительных приборов с электронными устройствами общего назначения, например с устройствами для подсчета импульсов, и представления измеряемых электрических переменных величин в цифровом виде [1].

В настоящее время в технике измерений различных физических величин, таких как температура, освещение различного спектрального диапазона, постоянное магнитное поле, механическая деформация, состав газовой среды и т.п. , широко используются цифровые измерительные приборы с первичными преобразователями (датчиками), выходным параметром которых является частота переменного тока (Новицкий П.В., Кнорринг В.Г., Гужников B.C. Цифровые приборы с частотными датчиками. М., "Энергия", 1990). Использование таких датчиков позволяет существенно упростить их согласование с измерительными системами и устранить ряд конструктивных трудностей. Так, показания датчиков не зависят от сопротивления подводящих проводов, возможно эффективное применение фильтрации сигнала, не требуется прецизионных высокостабильных без дрейфовых усилителей постоянного тока, упрощается преобразование выходного сигнала датчиков в цифровой код (период - код).

Известен цифровой прибор (авт.свид. СССР N 1068389, МКИ G 01 K 7/32), содержащий первичный преобразователь с частотным выходом, подключенный ко входу ключа, управляющие входы которого соединены с формирователем интервала измерения и блоком управления, выходы которого подключены к установочным входам триггера знака и реверсивного счетчика, генератор опорной частоты, подключенный ко второму входу ключа, выход которого подключен к первому входу схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу реверсивного счетчика, к выходу которого подключен ждущий мультивибратор, первый выход которого подключен к счетному входу триггера, выход которого соединен со входом схемы индикации знака и на вход направления счета счетчика, выход которого соединен с цифровым индикатором, выходы блока управления подключены к дополнительным входам схем ИЛИ, реверсивного счетчика и триггера.

Основным недостатком этого цифрового прибора является сложность схемы и жесткие требования на параметры входных импульсов (скважность) и низкое быстродействие, обусловленное его структурой построения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является цифровой прибор (авт.свид. СССР N 1107009, МКИ G 01 K 7/32), содержащий первичный преобразователь с частотным выходом, генератор опорной частоты, подключенный к формирователю временных интервалов, счетчик результата измерения с цифровым индикатором, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом "нуль" счетчика результата измерения, а первый выход соединен с входом управления реверсом счетчика и через переключатель знака крутизны, соединенный с вторым выходом первого триггера, - с информационным входом второго триггера, выходы которого подключены к индикатору знака, а также распределитель импульсов, ключи, дополнительный триггер.

Недостатком этого цифрового прибора является сложность его схемы и низкое быстродействие, обусловленное наличием подготовительного этапа во временной диаграмме работы. Кроме того, этот цифровой прибор предназначен для работы только с частотными датчиками температуры.

Цель изобретения - повышение быстродействия, упрощение схемного решения и расширение функциональных возможностей цифрового прибора.

Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от известного цифрового прибора, содержащего первичный преобразователь с частотным выходом, генератор опорной частоты, подключенный к формирователю временных интервалов, счетчик результата измерения с цифровым индикатором, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом "нуль" счетчика результата измерения, а первый выход соединен с входом управления реверсом счетчика и через переключатель знака крутизны, соединенный со вторым выходом первого триггера, - с информационным входом второго триггера, выходы которого подключены к индикатору знака, в заявляемом техническом решении введены синхронный счетчик результата измерения, синхронный регистр памяти и синхронный счетчик формирователя временных интервалов, выход которого соединен с его входом предустановки и со входом предустановки синхронного счетчика результата измерения, со входами синхронизации синхронного регистра памяти и триггера знака и входом установки триггера направления счета, и синхронный счетчик результата измерения, счетный вход которого соединен с выходом первичного измерительного преобразователя с частотным выходом, а выход - со входом регистра памяти, выход которого соединен с индикатором результата измерения, сигнал с выхода триггера направления счета поступает на вход направления счета счетчика результата измерения.

На чертеже приведена структурная схема цифрового прибора. Цифровой прибор содержит первичный преобразователь с частотным выходом 1, счетчик результата измерения 2, включающий в себя синхронный реверсивный счетчик 3 с синхронной предустановкой. синхронный регистр памяти 4, дешифратор 5 с цифровым индикатором, триггер направления счета 6, триггер знака 7, дешифратор индикатора знака 8, переключатель знака крутизны 9, генератор опорной частоты 10, синхронный счетчик формирования временных интервалов 11 с синхронной предустановкой.

Частота следования импульсов f на выходе первичного преобразователя в зависимости от регистрируемой физической величины x определяется выражением частотный волна калибровка электрический

f=ax+b,

где a - крутизна частотной характеристики первичного

Рисунок 1 - Структурная схема цифрового прибора преобразователя; b - свободный член (значение частоты f при входной физической величине x, равной нулю).

В качестве первичного преобразователя, например, состава газовой среды может быть применен частотный датчик на основе рекомбинационных волн (авт. свид. СССР N 1602189, МКИ G 01 N 27/12), построенный по дифференциальной автогенераторной схеме. В этом случае один канал является опорным и отрабатывает изменение параметров окружающей среды, а второй - является измерительным. На выходе такого датчика при наличии регистрируемой физической величины (в данном случае концентрации частиц газа - водорода) появляется разностный частотный сигнал. Он является входным для электронной части цифрового прибора.

В качестве материала для датчика на основе рекомбинационных волн использован кремний, содержащий мелкую донорную примесь, например фосфор или мышьяк с концентрацией N_d, и глубокий двойной акцептор - цинк - с концентрацией N_A, при выполнении следующего соотношения между ними , причем отношение концентраций электронов и дырок в кремнии менее отношения их времен жизни . B датчике использовано сенсорное покрытие из металла платиновой группы, в частности палладия, а расстояние между омическими контактами не превышает пяти диффузионных длин неосновных носителей заряда (дырок).

Частотный датчик по разностной автогенераторной схеме может быть выполнен и на основе линии задержки поверхностных акустических волн (A.D Amico, A. Palma and E.Verona. Proc.IEEE Ultrasonic Symp., CA, U.S.A., 1982, p. 312). В качестве материала звукопровода такого датчика мы предлагаем использовать LiNbO₃. Такой датчик тоже снабжен сенсорным покрытием, аналогичным приведенному выше, причем расстояние между центрами входного и выходного преобразователей поверхностных акустических волн равно длине входного преобразователя. Отличие этого датчика от датчика на основе рекомбинационных волн будет только в диапазоне частот на выходе первичного преобразователя и в относительном изменении частоты в рабочем интервале измеряемой физической величины. Если для датчика на основе рекомбинационных волн этот диапазон составляет Гц, то для датчика второго типа он равен Гц. С другой стороны, относительное изменение частоты для датчиков первого типа равно %, а для датчиков второго типа оно составляет )%.

Для калибровки частотных датчиков различных типов (для измерения таких физических величин, как температура, освещение различного спектрального диапазона, постоянное магнитное поле, механическая деформация, состав газовой среды и т.п.) необходимо установить соответственно на входах предустановки счетчика результата измерения 2 D₁...D_n значение:

;

где F₀ - частота опорного генератора, а по входам предварительной установки D₁. D_k счетчика формирователя временного интервала 11 - значение рабочего временного интервала: .

Цифровой прибор работает следующим образом. Частотный сигнал с выхода первичного преобразователя 1 поступает на счетный вход счетчика результата измерения 2. С выхода генератора опорной частоты 10 сигнал поступает на счетный вход формирователя временного интервала 11, в качестве которого используется синхронный счетчик с синхронной предустановкой. Каждый раз, когда наступает переполнение счетчика формирователя временного интервала 11, на его выходе появляется импульс, поступающий на входы загрузки счетчиков 2 и 11, регистра 4 и вход установки триггера 6 направления счета. При этом информация, накопленная в счетчике 2 за предыдущий период, записывается в регистр 4 и отображается на цифровом индикаторе 5, а знак фиксируется на триггере знака 7 и отображается на индикаторе знака 8. Одновременно производится предустановка счетчика 2 по входам предварительной установки D₁...D_n значением частоты, соответствующей нулевой точке измеряемого значения первичного преобразователя, а счетчика 11 - по входам предварительной установки D₁... D_k значением рабочего временного интервала. Счетчик 2 начинает работать в режиме вычитания из записанного в него кода, при переходе содержимого счетчика через нуль выходной сигнал с его выхода переноса поступает на счетный вход триггера направления счета 6, переводя его в другое состояние, при этом сигнал с выхода триггера 6 переводит счетчик 2 по входу направления счета в режим суммирования импульсов. Далее цикл измерения повторяется.

Диапазон рабочих частот цифрового прибора зависит от быстродействия и разрядности синхронных счетчиков и соотношения частот опорного генератора и первичного преобразователя.

Наличие в заявляемом техническом решении синхронных счетчиков с синхронной предустановкой, а также новых связей между его элементами позволяет существенно упростить конструкцию цифрового мультимера без снижения точности измерения регистрируемой физической величины, повысить его быстродействие, упростить процесс его градуировки и тем самым расширить его функциональные возможности.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РАЗРАБАТЫВАЕМОГО УСТРОЙСТВА

Исходя из технического задание, разрабатываемое устройство измерения интервала спадающего напряжения, должно из сигнала, максимальный уровень которого составляет 14 В, а длительность изменяется в пределах от 0,01 - 10 мс., выделять временной интервал спада напряжения от уровня 12 В до 3 В. При этом необходимо обеспечить, чтобы устройство могло проводить измерения с определённой частотой и с заданной точностью определяемую погрешностью. Таким образом, функциональная схема будет иметь вид, показанный на рисунке 2.

Пояснить работу функциональной схемы позволят временные диаграммы напряжений на соответствующих блоках (рисунок 3). На вход устройства поступает аналоговый пилообразный сигнал. До момента t1 выход блока формирования измеряемого интервала находиться в состоянии «логического нуля». В момент времени t1 с выхода данного блока начинает поступать сигнал уровня «логической единицы», и происходит это до момента времени t2. В этот момент сигнал с выхода снова становиться уровня «логического нуля».

Рисунок 2 - Функциональная схема разрабатываемого устройства

Таким образом в момент спада входного напряжения от уровня 12 В до уровня 3 В сформировался импульс. Формирование таких импульсов происходит постоянно, когда сигнал начинает спадать в пределах заданных уровней. Поскольку измерение длительности такого интервала необходимо проводить в интервале от 1 - 9 секунд, то после того как был сформирован нужный нам импульс его необходимо выделить с помощью схемы привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности. Такая схема работает так, что измеряемый импульс на выходе появится только тогда, когда на другом входе появиться импульс с блока задания интервала между измерениями. На представленной временной диаграмме это происходит в момент t0, после которого выделиться первый идущий измеряемый импульс. Следующий измеряемый импульс мы получим, когда будет подан очередной импульс задания интервала между измерениями. Далее эти импульсы следует на логический элемент «И».



Рисунок 3 - Временные диаграммы работы устройства

Подавая на другой вход элемента «И» тактовые импульсы, с частотой обеспечивающей заданную точность и погрешность измерений, с кварцевого генератора, на выходе элемента можно получить счётные последовательности импульсов, которые поступают на входы счётчиков, преобразовывая эти импульсы в двоично-десятичный код. Важно, чтобы частота кварцевого генератора соответствовала заданному, в техническом задании, времени измерению. С выхода счётчиков двоично-десятичный код, соответствующий времени длительности импульса, поступает на дешифратор знака, который преобразует его в код отображение жидкокристаллического индикатора, соответствующий времени измерения. Важно точно подобрать количество индикаторов, для точности отображения временного интервала в пределах от 0,01 - 10 мс.

3. ОБОСНОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

На основании функциональной схемы необходимо схемотехнически реализовать каждый блок в соответствии с его функциональным назначением. В их состав могут входить различные компоненты: счётчики, дешифраторы, триггеры, компараторы и другие электронные компоненты. В основном они представлены в виде цифровых интегральных микросхем.

Блок формирования измеряемого временного интервала. Блок реализуется на основе 2 - ух аналоговых компараторов, асинхронного RS - триггера и логического элемента «И». Пороги переключения компараторов задаются с помощью резисторного делителя напряжения.

Для выбора компаратора важно помнить, чтобы его напряжение питания было больше амплитуды входного сигнала. Будем использовать компаратор 1467CA1T (рисунок 4) [2]. Микросхема представляет собой два компаратора напряжения в одном корпусе с общим питанием. Микросхемы используются в радиоаппаратуре и электронной технике и предназначены для создания радиоэлектронных устройств широкого класса. Микросхема конструктивно выполняется в металлокерамическом 8-выводном корпусе типа 4112.8-1.01.

Назначение выводов: 1 - выход OUT 1; 2 - вход инверсный IN-1; 3 - вход не инверсный IN+1; 4 - вывод питания от источника отрицательного напряжения Uee; 5 - вход инверсный IN-2; 6 - вход не инверсный IN+2; 7 - выход OUT 2; 8 - питание от источника положительного напряжения U_CC.

Данная микросхема может иметь как двух полярное, так и однополярное питание. В нашем случае, входной сигнал является положительным, поэтому используем только один питающий вывод 8, а вывод 4 подключаем к земле.

Рисунок 4 - Условное графическое изображение микросхемы 1467CA1T

Тип выхода - открытый коллектор. Основные электрические параметры: напряжение питание U_CC = 5 - 30 В; напряжение низкого логического уровня U_OL = 0,4 В; максимальный входной ток I_I = нА; выходной ток высокого уровня I_OH = 1 мкА; выходной ток низкого уровня I_OL = 6 мА; ток потребления I_CC = 2,5 мА; время задержки при включении, выключении, при R_L = 5.1 кОм (подключен к выводу U_CC) t_DHL1, t_DLH1 = 400 нс.

Микросхема КР1533ТР2 [3] (рисунок 5) - цифровая интегральная схема транзисторной логики с диодами Шоттки серии ТТЛ. Представляет собой четыре RS-триггера. Для расширения функциональных возможностей 2 из 4 триггеров имеют 2 входа S, логически объединенных по И. Содержат 130 интегральных элементов. Корпус типа 238.16-1.

Назначение выводов: Назначение выводов: 1 - вход «сброс» ; 2 - вход «установка в состояние высокого уровня»; 3 - вход «установка в состояние высокого уровня» ; 4 - выход 1Q; 5 - вход «сброс» ; 6 - вход «установка в состояние высокого уровня» ; 7 - выход 2Q; 8 - общий; 9 - выход 3Q; 10 - вход «сброс» ; 11 - вход «установка в состояние высокого уровня» ; 12 - вход «установка в состояние высокого уровня» ; 13 - выход 4Q; 14 - вход «сброс» ; 15 - вход «установка в состояние высокого уровня» ; 16 - напряжение питания.

Рисунок 5 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ТР2

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня - ? 0,4 В; выходное напряжение высокого уровня - ? 2,5 В; ток потребления при U_пит = 5,5 В - ? 5,5 мА; входной ток низкого уровня - ? |-0,2| мА; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; выходной ток - |-10|…|-112| мА; время задержки распространения сигнала при включении по входам 2, 3, 6, 11, 12, 15 - ? 22 нс, по входам 1, 5, 10, 14 - ? 26 нс; время задержки распространения сигнала при выключении по входам 2, 3, 6, 11, 12, 15 - ? 22 нс.

Микросхема К533ЛИ3 [4] (рисунок 6). Представляет собой три логических элемента «3И». Содержит 63 интегральных элемента. Корпус типа 401. 14-4, масса не более 0,45 г.



Рисунок 6 - Условное графическое изображение микросхемы К533ЛИ3

Назначение выводов: 1 - вход Х1; 2 - вход Х2; 3 - вход Х4; 4 - вход Х5; 5 - вход Х6; 6 - выход Y2; 7 - общий; 8 - выход Y3; 9 - вход Х7; 10 - вход Х8; 11 - вход Х9; 12 - выход Y1; 13 - вход Х3; 14 - напряжение питания.

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5В ± 5 %; выходное напряжение низкого уровня - ? 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня - ? 2,7 В; ток потребления при низком уровне выходного напряжения - ? 6,6 мА; ток потребления при высоком уровне выходного напряжения - ? 3,6 мА; входной ток низкого уровня - ?|0,4| мА; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; время задержки распространения при включении - ?20 нс; время задержки распространения при выключении - ? 15 нс.

После соединив между собой все необходимые компоненты, получаем блок формирования измеряемого временного интервала, показанного на рисунке 7.

Так же для полного функционирования необходимо верно задать, с помощью резисторов, логические уровни на входах микросхем. Резисторный делитель рассчитываем из условия что на резисторе R3 должно падать 3 В, а на R2 и R3 12 В. Резистор R1 забирает остальную часть питающего напряжения. Ток делителя необходимо брать, как минимум в 10 раз больше входного тока компараторов. Ток для данного компаратора является вытекающим, модуль которого равняется I_ком = 300 нА.



Рисунок 7 - Блок формирования измеряемого временного интервала

Ток делителя примем равным I = 50I_ком. А напряжение питание U_CC = 20 В. Тогда сопротивления резисторов будут равняться:

(1)

, (2)

. (3)

Сопротивления резисторов R4 и R5 выбираются исходя из того какой уровень логического сигнала должен присутствовать на входах триггера. Для триггера важно значение уровня напряжения логической единицы, и исходя из него, рассчитывается номинал резистора. Но так как у компаратора выход типа «открытый коллектор», то логические уровни определяются выходным током. Таким образом, чтобы на вход триггера поступил сигнал логического нуля, необходим резистор, которой гасил бы на себе остатки напряжения питания, при выходном токе транзистора низкого логического уровня. Соответственно те же принципы и для «логической единицы». При уровне сигнала «лог 1» на входе триггера, через резистор течет входной ток триггера и ток выходного транзистора компаратора. Тогда величина сопротивления будет определяться соотношением:

. (4)

При уровне сигнала «лог 0» на входе триггера, в транзисторе протекает ток, значение которого не должно превышать значение втекающих токов резистора и триггера. Тогда величина сопротивления будет определяться соотношением:

. (5)

Исходя из условий (4) и (5) величина резистора R4, R5 примем равной 3,38 кОм.

Рисунок 8 - Временные диаграммы работы блока формирования измеряемого временного интервала



Функциональную работу описанного блока поясняют временные диаграммы напряжений, показанные на рисунке 8. Напряжение на выходе компаратора 1 будет иметь уровень «лог 1», когда входной сигнал ниже уровня 12 В, а на выходе компаратора 2 уровень «лог 1» будет, когда входной сигнал превышает уровень 3 В. До момента времени t1 уровень входного сигнал более 12 В. Это соответствует выходным сигналам компаратора 1 - «лог 0», а компаратора 2 - «лог 1». Данная комбинация является для триггера установкой его в единичное состояние. Достигнув момента времени t1 компаратор 1 переключиться в «лог 1», что для триггера является командой хранения предыдущего состояния. На все 3 входа элемента «И» поступает сигнал «лог 1», а значит на выходе так же «лог 1». Достигнув момента времени t2 компаратор 2 переходит в «лог 0», что соответствует сбросу триггера в «лог 0». Таким образом, в момент спада напряжения от t1 до t2 на выходе логического элемента «И» сформировался импульс напряжения, длительность которого соответствует измеряемому временному интервалу. Далее полученный сигнал поступает на вход схемы привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности.

Схема привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности. Реализуется на основе 2 - ух D - триггеров с возможностью асинхронной установки, и логического элемента «И».

Микросхема КР1533ТМ2 [3] (рисунок 9) представляет собой два D-триггера синхронных с дополняющими входами и независимой установкой в состояние лог. 0 (R1, R2) и лог. 1 (S1, S2). Содержит 110 интегральных элементов. Корпус типа 201.14 - 01, масса не более 1 г и 4306 14 - А.

Назначение выводов: 1 - вход установки ; 2 - вход D1; 3 - вход тактовый C1; 4 - вход установки ; 5 - выход Q1; 6 - выход ; 7 - общий; 8 - выход ; 9 - выход Q2; 10 - вход установки ; 11 - вход тактовый C2; 12 - вход D2; 13 - вход установки ; 14 - напряжение питания.



Рисунок 9 - Условное графическое изображение микросхемы КР1533ТМ2

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня при I⁰_вых = 4 мА - ? 0,4 В, при I⁰_вых = 8 мА - ? 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня - ? 2,5 В;

ток потребления при U_пит = 5,5 В - ?4 мА; входной ток низкого уровня по входам 1, 4, 10, 13 - ?|-0,4| мА, по входам 2, 3, 11, 12 - ?|-0,2| мА; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; выходной ток - |-15|…|-70| мА; время задержки распространения сигнала при включении по входам 1, 4, 10, 13 - ? 15 нс, по входам 3, 11 - ? 18 нс; время задержки распространения сигнала при выключении по входам 1, 4, 10, 13 - ? 13 нс, по входам 3, 11 - ? 16 нс.

В качестве элемента «И» будем использовать микросхему К533ЛИ3, применяемую в предыдущем случае. Поскольку требуется только 2 входа элемента «И», то для функциональности элемента не используемый вход подаём высокий логический уровень. После соединив между собой все необходимые компоненты, получаем схему привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности, изображённую на рисунке 10.



Рисунок 10 - Схема привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности

Номиналы резисторов найдём по соотношению (4). На вход А поступает сигнал с блока формирования измеряемого временного интервала, а на В с блока задания интервала между измерениями. Величина сопротивления резистора R6 будет равняться:

. (6)

Величина сопротивления резистора R6 будет равняться:

. (7)

Функциональную работу описанного блока поясняют временные диаграммы напряжений, показанные на рисунке 11.



Рисунок 11 - Временные диаграммы работы схемы привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии на входы предустановки S1, S2, R2 и информационный вход D1 подан сигнал уровня «лог 1». Инверсный выход Q2 подключён к входу R1, организуя тем самым сброс 1 D-триггера. До прихода импульса на C1 выход Q1 находиться в нулевом состоянии. Следовательно, выход Q2 так же будет выдавать «лог 0» независимо от синхроимпульсов на входе C2. Сигнал на выходе элемента «И» отсутствует. Как только приходить положительный фронт на вход C1, триггер переключается в «лог 1» и хранит это состояние, так как на входах S1 и R1 всё ещё уровень «лог 1». Очередной приходящий синхроимпульс на вход C2 переключит триггер в «лог 1». Инверсный выход Q2 переключиться в «лог 0», передав это на вход R1, тем самым сбросив 1 - ый триггер. На вход D2 поступает уровень «лог 0», и когда на вход C2 придёт очередной синхроимпульс произойдёт переключение выхода Q2 в «лог 0», а инверсный выход Q2 переключиться в «лог 1», тем самым переведя 1 - ый D-триггер в состояние ожидания. На выходе элемента «И», в момент присутствия синхроимпульса и уровня «лог 1» с выхода Q2, на его входах, формируется импульс. Когда на вход C1 поступит очередной положительный фронт, процесс повторяется. Таким образом, схема будет выделять импульс из синхронной последовательности, в соответствии с частотой появления сигнала на входе C1. Данная операция позволяет осуществлять измерение длительности импульса с определённым заданным интервалом, в соответствии с ТЗ. Схема подключается через вывод C к логическому элементу, а вывод B служит для подключения блока задания интервала между измерениями.

Блок задания интервала между измерениями. Предназначен для регулирования интервала между проведением операций измерения длительности импульса. Функционирование данного блока состоит в том чтобы, генерировать импульс, частота появления которого регулируется и задаётся в соответствии с требуемым интервалом между измерениями. Реализовать данный принцип работы возможно на основе двоично-десятичного вычитающего счетчика, с входами начальной установки. Необходим генератор тактовых импульсов. Частота генерации должна составлять 1 Гц. Таким образом, при частоте тактовых импульсов 1 Гц (один импульс в секунду), установив модуль счёта соответствующий интервалу между измерениями, отсчитав заданное количество импульсов, на выходе переноса счётчика сформируется импульс, который поступает на схему привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности. В итоге мы получаем, что задавая модуль счёта, можно задавать интервал между измерениями. Так же необходимо обеспечить автоматическую запись, с кнопок установки кода на информационные входы счётчика, при достижении отсчитываемой величины, что реализуется с помощью логических элементов.

Микросхема КР1533ИЕ13 [3] (рисунок 12) представляет собой четырёхразрядный реверсивный двоичный счётчик. Содержат порядка 58 эквивалентных вентилей. Имеются выходы для каскадного включения счётчиков. Пластмассовый корпус типа 236.16 - 1, масса не более 1,2 г, 4307.16 - А.

Назначение выводов: 1, 9, 10, 15 - входы информационные B, D, C, A; 2, 3, 6, 7 - выходы разрядов счётчика QB, QA, QC, QD; 4 - вход разрешения счёта ; 5 - вход выбора направления счёта D/; 8 - общий; 11 - вход стробирования предварительной записи ; 12 - выход переноса MAX/MIN; 13 - вход наращивания счёта ; 14 - вход тактовый CLK; 16 - напряжение питания.

Рисунок 12 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ИЕ13

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня при I⁰_вых = 4 мА - ? 0,4 В, при I⁰_вых = 8 мА - ? 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня I¹_вых = -0,4 мА - ? 2,5 В; ток потребления при U_пит = 5,5 В - ? 22 мА; входной ток низкого уровня по выводам 4, 14 - ?|-0,2| мА, по выводам 1, 5, 9…11, 15 - ?|-0,1| мА,; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; выходной ток - |-30|…|-112| мА; время задержки распространения сигнала при включении (выключении) от вывода 11 к выводам 2, 3, 6, 7 - ? 30 нс, от выводов 1, 9, 10, 15 к выводам 2, 3, 6, 7 - ? 21 нс, от вывода 14 к выводу 13 - ? 20 нс, от вывода 5 к выводу 13 - ? 28 (37) нс, от вывода 14 к выводам 2, 3, 6, 7, от вывода 4 к выводу 13 - ? 18 нс, от вывода 14 к выводу 12 - ? 31 нс.

Таблица истинности 1

Примечание. L, H - состояние низкого, высокого уровня, сохраняемое до фронта нарастания сигнала на входе CLK; - переход из H в L на выходе MAX/MIN по фронту нарастания сигнала на входе CLK

Таблица истинности 2

Примечание. L* - подача или снятие напряжения низкого уровня на входе во время действия высокого уровня H на входе CLK.

Микросхема 8640BN [5] представляет собой программируемый кварцевый генератора производства Seiko Epson (рисунок 13).

Назначение выводов микросхемы: вывод NC не подключается к внешнему терминалу; 2..7 - задание программы деления соотношения частоты; 8 - общий; 9 - выходная частота в соответствии с заданием CTL 1 - CTL 2 - OUT; 10 - вход тестовый - TEST; 11 - источник колебаний встроенного кварцевого генератора; 14 - прекращает колебания при низком лог. уровне - ; 16 - подключение источника питания.

Рисунок 13 - Условное графическое изображение микросхемы 8640BN

Характеристика кварцевого генератора: частота источника колебаний f₀ = 1 МГц; напряжение источника питания максимальное U_DD = 7 В, рабочее U_DD = 5 ± 0,5 В; диапазон температур предельный T_STG = -55C ~ +125C, рабочий T_OPR = -10C ~ +70C; допустимое отклонение частоты ?f/f = ±100 ppm; временное отклонение частоты fa = ±5ppm/year max.; потребляемый ток I_OP = 2 мА.

Основные электрические параметры: входное напряжение низкого уровня U_IL ? 0,8 В; входное напряжение высокого уровня U_IH ? (U_DD - 1) В; входной ток низкого уровня (Reset) I_RL = входной ток высокого уровня (Reset) I_RH ? 0,5 мкА; входной ток низкого уровня по остальным выводам I_IL = входной ток высокого уровня по остальным выводам I_IH = выходное напряжение низкого уровня U_OL ? 0,4 В; выходное напряжение высокого уровня U_OH = (U_DD - 1) В; выходной ток низкого уровня I_OL = 1,6 мА; выходной ток высокого уровня I_OH = мкА; время фронта (среза) t_TLH (t_THL) = 30 (25) нс.



Таблица 3

Установка выводов	CTL4	0	0	0	0	1	1	1	1
	CTL5	0	0	1	1	0	0	1	1
CTL1	CTL2	CTL6/ CTL3	0	1	0	1	0	1	0	1
0	0	0	1М	100К	10К	1К	100	10	1	1/10
0	0	1	100К	10К	1К	100	10	1	1/10	1/100
0	1	0	500К	50К	5К	500	50	5	1/2	1/20
0	1	1	333,3К	33,3К	3,3К	333,3	33,3	3,33	1/3	1/30
1	0	0	250К	25К	2,5К	250	25	2,5	1/4	1/40
1	0	1	200К	20К	2К	200	20	2	1/5	1/50
1	1	0	166,6К	16,6К	1,6К	166,6	16,6	1,6	1/6	1/60
1	1	1	83,3К	8,3К	833,3	83,3	8,3	0,83	1/12	1/120

В соответствии с таблицей 3 задаём нужную частоту кварцевого генератора 1 Гц, и затем подключаем в счётчику. Запись модуля счёта в счётчик можно организовать путём подачи низкого логического уровня на вход , что можно сделать с помощью логического элемента «ИЛИ». Когда на всех информационных выходах счётчика установиться код «0000», на выходе «ИЛИ» возникнет низкий логический уровень что даст команду на запись. Для формирования импульса на схему привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности поставим после «ИЛИ» элемент «НЕ» что обеспечит при коде «0000» положительный импульс.

Микросхема КР1533ЛЛ1 [3] (рисунок 14) представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ. Корпус типа 201.14 - 1, масса не более 1 г и 4306.14 - А. Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - входы 1D1, 1D2, 2D1, 2D2, 3D1, 3D2, 4D1, 4D2; 3, 6, 8, 11 - выходы Y1..Y4; 7 - общий; 14 - напряжение питания.

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня - ? 0,4 В; выходное напряжение высокого уровня - ? (U_П - 2) В; ток потребления при низком уровне выходного напряжения - ? 4,9 мА; ток потребления при высоком уровне выходного напряжения - ? 4 мА; входной ток низкого уровня - ? мА; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; выходной ток - мА; время задержки распространения сигнала при включении (выключении) - ? 12 (14) нс.

Рисунок 14 - Условное графическое изображение микросхемы КР1533ЛЛ1

Так как у данной микросхемы на каждый из четырёх элементов приходиться два информационных входа, то необходимо использовать составной элемент «ИЛИ» Это делается путём использования 3 - ёх элементов, 2 из которых подключаются к выходам счётчика, а к 3 - ему подключаются выходы других.

Микросхема КР1533ЛН1 [3] представляет собой шесть логических элементов «НЕ». Содержат 114 интегральных элементов. Корпус типа 201.14 - 1, масса не более 1 г и 4306.14 - А.

Назначение выводов: 1, 3, 5, 9, 11, 13 - входы; 2, 4, 6, 8, 10, 12 - выходы; 7 - общий; 14 - напряжение питания.

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня - ? 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня - ? 2,5 В; ток потребления при низком уровне выходного напряжения при U_пит = 5,5 В - ? 3,8 мА; ток потребления при высоком уровне выходного напряжения при U_пит = 5,5 В - ? 1,1 мА; входной ток низкого уровня - ?|-0,2| мА; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; выходной ток - |-10|…|-112| мА; время задержки распространения сигнала при включении (выключении) - ? 12 нс.

Рисунок 15 - Условное графическое изображение микросхемы КР1533ЛН1

Так как микросхема кварцевого генератора построена на КМОП логике, а остальные ИС на логике ТТЛ, то для их корректной работы необходимо согласовать уровни сигналов, что осуществляется с помощью микросхемы согласования уровня. Поскольку сигнал распространяется от КМОП к ТТЛ, то необходим преобразователь уровня сигнала из КМОП в ТТЛ.

Микросхема КР1561ПУ4 [3] (рисунок 16) представляет собой шесть преобразователей уровня. Корпус типа 238.16 - 1, масса не более 1,5 г.

Назначение выводов: 1 - напряжение питания; 2 - выход 1; 4 - выход 2; 5 - вход 2; 6 - выход 3; 7 - вход 3; 8 - общим; 9 - вход 4; 10 - выход 4; 11 - вход 5; 12 - выход 5; 13, 16 - свободные; 14 - выход 6; 15 выход 6.

Основные электрические параметры: напряжение питания - 3…18 В; выходное напряжение низкого уровня при U_п = 5 В, U⁰_вх = 0 - ? 0,05 В; выходное напряжение высокого уровня при U_п = 5 В - ? 4,95 В, при U_п = 10 В - ? 9,95 В, при U_п = 15 В - ? 14,95 В; максимальное выходное напряжение низкого уровня при U_п = 5 В - ? 0,05 В, при U_п = 10 В - ? 1 В, при U_п = 15 В - ? 1,5 В; минимальное выходное напряжение высокого уровня при U_п = 5 В - ? 4 В, при U_п = 10 В - ? 9 В, при U_п = 15 В - ? 13,5 В; ток потребления при U_п = 5 В - ? 4 мкА, при U_п = 10 В - ? 8 мкА, при U_п = 15 В - ? 16 мкА; входной ток низкого уровня при U_п = 15 В ? |-0,3| мкА; входной ток высокого уровня при U_п = 15 В ? 0,3 мкА; выходной ток низкого уровня при U_п = 5 В, U⁰_вых = 0,4 В - ? 3,2 мкА, при U_п = 10 В, U⁰_вых = 0,5 В - ? 8 мкА, при U_п = 15 В, U⁰_вых = 1,5 В - ? 24 мкА; выходной ток высокого уровня при U_п = 5 В, U¹_вых = 2,5 В - ? |-1,25| мкА, при U_п = 10 В, U¹_вых = 9,5 В - ? |-1,25| мкА, при U_п = 15 В, U¹_вых = 13,5 В - ? |-3,75| мкА.

Рисунок 16 - Условное графическое изображение КР1561ПУ4

Рисунок 17 - Блок задания интервала между измерениями



Соединив между собой описанные компоненты, мы получаем блок задания интервала между измерениями, показанный на рисунке 17.

Рассчитаем требуемые номиналы резисторов R8..R14, используя известное соотношение. Учитывая, что R8..R12 будут одинаковы, сопротивление ровняется:

, (8)

(9)

(10)

Принцип работы данного блока состоит в следующем. Установив микросхему кварцевого генератора на частоту 1 Гц, импульсы через преобразователь уровня поступают на счётчик, который работает в режиме вычитания. Задав, предварительно, с помощью ключей S1..S4 модуль счёта в двоично-десятичном коде, численно соответствующий интервалу между измерениями. Отсчитав импульсы, в момент, когда на выходе установиться «0000» с элемента D7.3 поступает «лог. 0» на вход LOAD, осуществляя предварительную запись, модуля счёта. После прихода очередного импульса на CLK с выхода «ИЛИ» вновь поступает уровень «лог. 1». В промежутке времени отрицательного импульса на LOAD, с выхода инвертора формируется положительный импульс который поступает на вывод «B» схемы привязки асинхронного сигнала в синхронной последовательности. Процедура вновь повторяется при достижении на выходе счётчика «0000». Описанный процесс позволяет производить регулировку интервала времени между измерениями.

После того как, в соответствии с интервалом между измерением, был выделен измеряемый временной интервал, необходимо преобразовать его в последовательность счётных импульсов, которые будут считываться счётчиком, а в дальнейшем выводиться на индикаторах. Важно правильно задать частоту счётных импульсов, для достоверности полученных результатов. Необходим кварцевый генератор, элемент «И», двоично-десятичные счётчики, количество которых определяется разрядностью полученного численного результата. Необходимо учесть, что перед каждым новым сеансом считывания импульсов, счётчики должны обнуляться. Данную процедуру обеспечивает схема выделения фронта.

Частота кварцевого генератора тактовых импульсов определяется из соотношения:

, (11)

где T_min - минимальная длительность измеряемого интервала, в соответствии с ТЗ, у - погрешность измерений, задаётся в ТЗ. Из этого следует, что в нашем случае частота будет равняться:

. (12)

В качестве кварцевого генератора будем использовать генератор Epson семейства SG - 8002 [6]. Генераторы данного семейства являются однократно программируемыми, и частота выходного сигнала определяется частотой опорного, встроенного кварцевого генератора и запрограммированным коэффициентом деления. В состав микросхемы входит кварцевый генератор опорной частоты 25 МГц, делитель частоты с коэффициентом деления 1/Q, фазовый детектор, ГУН, делитель частоты с коэффициентом деления 1/P, однократно программируемое ЭППЗУ и управляемые выходные каскады. Фазовый детектор, ГУН и делитель 1/P образуют цепь фазовой автоподстройки частоты. На фазовый детектор поступает поделенный по частоте в Q раз сигнал с опорного кварцевого генератора и поделенный в P раз сигнал с ГУН. Фазовый детектор производит сравнение фаз этих двух сигналов и управляет ГУН таким образом, чтобы сохранялась постоянная разность фаз сигналов этих источников. Таким образом, выходная частота ГУН будет составлять f_VCO = f_REF*P/Q, а ее стабильность определяться только стабильностью частоты опорного кварцевого генератора. При этом, в зависимости от соотношения коэффициентов деления P и Q выходная частота может быть как выше, так и ниже частоты опорного генератора. Значение опорной частоты совместно с коэффициентами деления P и Q определяют сетку допустимых выходных частот генератора. При соответствующей разрядности счетчиков шаг этой сетки может быть сделан достаточно малым. Кроме того, для обеспечения генерации выходной частоты с максимально возможной точностью осуществляется дополнительная подстройка опорного генератора путем подключения к нему одного или нескольких конденсаторов, входящих в состав микросхемы.

Все микросхемы серии SG-8002 имеют только четыре вывода, которые используются и для программирования генераторов. Программирование осуществляется по разработанной фирмой Epson технологии при помощи специального программатора и под управлением программы, установленной на IBM-совместимом компьютере.

После введения исходных данных о необходимой частоте генерации, ее стабильности, диапазоне рабочих температур и конфигурации выходного каскада осуществляется проверка введенных данных на совместимость с возможностями заданного типа кварцевого генератора. В случае успешной проверки выдается приглашение к записи. После установки генератора в панельку программатора можно начинать программирование. Весь цикл записи осуществляется автоматически и состоит из нескольких этапов.

На первом этапе на вывод 1 (вход управления выходным каскадом) подается отрицательное напряжение, переводящее микросхему в режим программирования.

На следующем этапе осуществляется контроль выходной частоты. Для незапрограммированного генератора выходная частота должна равняться частоте колебаний опорного генератора. При значительном отклонении выходной частоты от штатного значения дальнейшее программирование прекращается и выдается сообщение об ошибке. Если измеренное значение частоты не выходит за допустимые границы, то, исходя из результата измерения и необходимого значения частоты генерации, программа принимает решение о необходимости коррекции опорной частоты для достижения максимальной точности. Подгонка частоты кварцевого опорного генератора становится возможной благодаря наличию встроенного набора конденсаторов. В ходе программирования осуществляется подключение или отключение необходимых конденсаторов.

Далее программируются коэффициенты деления двух делителей частоты и цепи сдвига уровня в выходном каскаде. Затем вывод микросхемы OUT, который до сих пор служил входным, программируется как только выходной. Таким образом, блокируется любая возможность случайного перепрограммирования генератора в ходе его дальнейшей эксплуатации.

После окончания программирования проверяются и выводятся на экран основные параметры генератора: выходная частота, измеренная при комнатной температуре, потребляемый ток в рабочем режиме и режиме покоя, уровни выходного напряжения. Если по этим параметрам микросхема отвечает требованиям заказчика, то на этом ее программирование заканчивается.

Таким образом, в качестве генератора тактовых импульсов будем использовать кварцевый генератор SG - 8002CE [7](рисунок 18) запрограммированный на ТТЛ логику и выходную частоту 12,5 МГц.

Назначение выводов: 1 - вход управления выходным каскадом OE; 2 - общий; 3 - выход генератора OUT; 4 - напряжение питания U_CC.

Основные электрические характеристики: выходная частота - f₀ = 1 - 125 МГц, при U_CC = 4,5 - 5,5 В; диапазон рабочих температур - T_USE = -20 до +70 ^oС; потребляемый ток - I_CC = 40 мА; ток в режиме ожидания - 50 мкА; выходное напряжение низкого уровня - 0,4 В; выходное напряжение высокого уровня - (U_CC - 0,4) В; отклонение частоты - ±5 ppm в год.

Рисунок 18 - Условное графическое изображение SG - 8002CE

Для генерации заданной частоты на входе 1, должен присутствовать высокий логический уровень, так как при низком выход генератора переходит в высоко импедансном состояние.

В качестве счётчика импульсов возьмём микросхему К561ИЕ14 [8] (рисунок 19). Представляет собой четырёхразрядный двоичный/двоично-десятичный реверсивный счётчик с предварительной установкой. Содержат 278 интегральных элементов. Корпус типа 238.16-1, масса не более 1,5 г и 4307.16 - А.

Назначение выводов: 1 - вход разрешения установки V; 2 - выход 4 разряда Q8; 3 - вход 4 разряда D8; 4 - вход 1 разряда D1; 5 - вход переноса ; 6 - выход 1 разряда Q1; 7 - выход переноса ; 8 - общий; 9 - вход двоичный/двоично/десятичный; 10 - сложение/вычитание; 11 - выход 2 разряда Q2; 12 вход 2 разряда D2; 13 - вход 3 разряда D4; 14 выход 3 разряда Q4; 15 - тактовый вход C; 16 - напряжение питания.

Основные электрические параметры: напряжение питания - 3..15 В; выходное напряжение низкого уровня при воздействии помехи при U_П = 10 В - ? 1 В; выходное напряжение высокого уровня при воздействии помехи при U_П = 10 В - ? 9 В; ток потребления при U_П = 15 В - ? 100 мкА; входной ток низкого (высокого) уровня при U_П = 15 В - ? 0,3 мкА; выходной ток низкого уровня при U_П = 10 В - ? 0,6 мкА; выходной ток высокого уровня при U_П = 10 В - ? 0,2 мкА; максимальная тактовая частота - ? 3 Мгц.

Рисунок 19 - Условное графическое изображение микросхемы К561ИЕ14

Таблица 4

Перенос	Сложение/Вычитание	Разрешение установки	Двоичный/двоично-десятичный	Режим работы
	±1	V	2/10
1	X	0	X	Запрещение счёта
0	1	0	1	Сложение в двоичном режиме
0	1	0	0	Сложение в двоично-десятичном режиме
0	0	0	1	Вычитание в двоичном режиме
0	0	0	0	Вычитание двоично-десятичном режиме
X	X	1	X	Предварительная установка по входам D

Исходя из данных в таблице 4, задаём требуемые логические уровни на входах микросхемы и режим работы счётчика для проведения измерения временного интервала. Логический элемент «И» используемый для формирования счётной последовательности берём из микросхемы К533ЛИ3. Используем 2 входа элемента D3.3, а на 3 - ий подаём уровень логической единицы.

Сброс счётчика в нулевое состояние организуется с помощью входа предварительной записи, подав на информационные входы сигнал логического 0. При появлении импульса на входе V выходы счётчиков установятся по информационным входам, то есть обнуляться. Для формирования импульса предварительной записи используем схему выделения фронта 0/1, показанную на рисунке 20. В её состав входят RC - цепь, инвертор и элемент «И».

Рисунок 20 - Схема выделения фронта 0/1

Двухвходовой элемент «И» является микросхема КР1533ЛИ8 [3] (рисунок 21), которая представляет собой четыре логических элемента 2И с повышенной нагрузочной способностью. Корпус типа 201.14 - 1, масса не более 1 г и 4306.14 - А.

Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - входы 1D1, 1D2, 2D1, 2D2, 3D1, 3D2, 4D1, 4D2; 3, 6, 8, 11 - выходы Y1..Y4; 7 - общий; 14 - напряжение питания.



Рисунок 21 - Условное графическое изображение микросхемы КР1533ЛИ8

Основные электрические параметры: номинальное напряжение питания - 5 В ± 10%; выходное напряжение низкого уровня при I⁰_ВЫХ = 12 мА - ? 0,4 В, при I⁰_ВЫХ = 24 мА - ? 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня - ? 2,4 В; входной ток низкого уровня - ? мА; входной ток высокого уровня - ? 20 мкА; выходной ток - мА; время задержки распространения сигнала при включении (выключении) - ? 9 нс.

В качестве инвертора используем элемент микросхемы КР1533ЛН1 D8.2. Расчёт номиналов R и C заключается в следующем. Ёмкость конденсатора рассчитывается из соотношения , ф - задаётся из того что его длительность должна быть не более чем время задержки распространения сигнала от вывода к выводу. Величина сопротивления выбирается такой, что бы падение напряжения на нём было меньше порогового уровня, а ещё лучше логическому 0 (U ? 0,4В). Поскольку микросхемы типа ТТЛ, то величина R ? 0,1R_б. Таким образом, R ? 400 Ом. Для нашей схемы возьмём величину R15 = 300 Ом. Тогда ёмкость конденсатора будет ровняться:

(13)



Так как логические элементы «И» D3.3 и D11.1 построены по ТТЛ логике, а счётчик по КМОП, то для их согласованной работы требуется преобразователь уровня от ИС ТТЛ к ИС КМОП. Используем микросхему КР564ПУ8В [8] (рисунок 22).

Представляет собой шесть преобразователей высокого уровня ( с низкого на высокий) без инверсии. Содержит 114 интегральных элементов. Корпус типа 201.14 - 1, масса не более 1 г.

Рисунок 22 - Условное графическое изображение микросхемы КР564ПУ8В

Назначение выводов: 1 - вход X1; 2 выход Y1; 3 - вход X2; 4 - выход Y2; 5 - вход X3; 6 - выход Y3; 7 - общий; 8 - выход Y4; 9 - вход X4; 10 - выход Y5; 11 - вход X5; 12 - выход Y6; 13 - вход X6; 14 - напряжение питания.

Основные электрические параметры: напряжение питания - 8…18 В; выходное напряжение низкого уровня при U_П = 12 В, U⁰_ВХ = 0,8 В, I_ВЫХ = 1,3 мА - ? 0,5 В; выходное напряжение высокого уровня при U_П = 12 В, U¹_ВХ = 3 В, I_ВЫХ = 1,3 мА - ? 11,5 В; Ток потребления при U_П = 12 В, U⁰_ВХ = 0,8 В, U¹_ВХ = 3 В - ? 4000 мкА, при U_П = 15 В, U⁰_ВХ = 0 В, U¹_ВХ = 15 В - ? 20 мкА; входной ток низкого (высокого) уровня при U_П = 15 В, U⁰_ВХ = 0 В, U¹_ВХ = 15 - ? 0,1 мкА; время задержки распространения при включении (выключении) - ? 110 нс.