Цифровые микросхемы могут реализовывать не только математическую логику. Один из примеров альтернативного функционала – генераторы тактовых импульсов.
В самом простейшем виде генератор представляет собой ни что иное, как колебательный контур, собранный на базе конденсатора и сопротивления (так называемый RC-контур). Однако, такие схемы отличаются низким качеством выходного сигнала и нелинейностью формируемых импульсов.
Придать им правильную "квадратную" форму смогут микросхемы, реализующие простую логику "И-НЕ", такие как К561ЛА7 или аналоги. Но обо всем поподробнее.
Описание К561ЛА7
Микросхема реализует логику четырёх независимых элементов "И-НЕ" (схема с цоколевкой ниже).
Рис. 1. К561ЛА7
Номинальное напряжение для питания – 10 В, максимальное – не более 15 В.
Может работать практически при любой температуре (от -45 до +85°С), потребляет совсем немного тока (до 0,3 мкА) и имеет небольшое время задержки (80 нс).
К прямым аналогам можно отнести микросхему CD4011A. Однако, в описываемой задаче могут применяться также:
На всякий случай приведем таблицу истинности.
Рис. 2. Таблицу истинности
Простой генератор частоты
Схема, обозначенная ниже, будет формировать меандр (прямоугольные импульсы).
Рис. 3. Схема, которая будет формировать меандр
Фактически можно обойтись и без последнего блока D1.4.
Колебания задаются контуром C1R1, а логические элементы преобразуют синусоидальный сигнал в прямоугольный, отсекая фронты спада и подъема согласно логике инвертирования (есть сигнал на входе, превышающий пороговое значение – выдается на 0, отсутствует – выдается логическая единица).
Недостаток такого генератора – отсутствие возможности регулирования частоты (она фиксированная и определяется номиналом конденсатора с резистором) и влияния на время паузы, длительности импульса (или их соотношение – то есть скважность).
Регулируемый генератор
Схема, обозначенная ниже позволяет отдельно регулировать время паузы и длительность импульса.
Рис. 4. Схема, которая позволяет отдельно регулировать время паузы и длительность импульса
За эту логику отвечают настроечные резисторы R2 и R3. Частотный диапазон регулируется незначительно и потому для его кардинальной смены можно предусмотреть включение нескольких конденсаторов разной емкости (на замену C1), включаемых в схему попеременно.
Еще одна версия с возможностью регулирования скважности (основана на схеме все того же мультивибратора).
Рис. 5. Вариант схемы с возможностью регулирования скважности
Схема с различной формой сигнала
Можно назвать ее практически универсальной для различного рода экспериментов с ГТИ (генераторами тактовых импульсов).
Выглядит она следующим образом.
Рис. 6. Схема с различной формой сигнала
Номинал резисторов и конденсаторов не особо принципиален и может быть изменен под свои нужды.
Как видно выше, есть сразу три выхода с прямоугольным сигналом (меандром), треугольным и синусом.
Каждый из них может быть изменен соответствующими подстроечными резисторами.
Автор: RadioRadar