PinLab Docs

Логические элементы могут не только переключаться под воздействием внешних импульсов, но и сами генерировать электрические импульсы различной частоты, если их подключить по соответствующей схеме. В этом эксперименте мы соберем цифровые генераторы импульсов и научимся ими управлять, используя базовые свойства логических элементов.

Для сборки самого простого генератора импульсов необходимо всего 3 детали - логический элемент «И-НЕ», резистор и конденсатор. Правда используем мы не обычный логический элемент «И-НЕ», а элемент с триггерами Шмитта на входе (он входит в состав микросхемы CD4093B). Триггер Шмитта — это переключающий элемент с гистерезисом. Гистерезис — это свойство переключающего элемента включаться и выключаться не при одном и том же значении воздействующего сигнала, а при разных. В нашем случае это означает, что переключение элемента из состояния лог. «0» в лог. «1» и обратно будут происходить при различном значении входного напряжения. Можно сказать, что это эффект запоздалой реакции.

Схема такого генератора импульсов приведена на рисунке.

Красный светодиод (лог. 1) подключим катодом к выходу инвертора. Он будет зажигаться, когда на выходе инвертора установиться лог. «0». Зеленый светодиод (лог. 0) подключим анодом к выходу инвертора. Он будет зажигаться, когда на выходе инвертора установиться лог. «1».

Установим компоненты и провода на макетную плату в соответствии с монтажной схемой.

Подключим питание на схему. Если все собрано правильно, светодиоды должны переключаться.

В начальный момент, после включения питания, конденсатор С1 - разряжен, на входах 1 и 2, логического элемента DD1.1 установлен уровень лог. «0», а на выходе 3 - уровень лог. «1». Конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1.

Когда конденсатор С1 зарядится до напряжения U(1) (уровня лог «1») - логический элемент переключиться и на его выходе (вывод 3) установиться уровень логического «0».

Далее, конденсатор С1 начнет разряжаться через резистор R1. После того как конденсатор С1 полностью разрядиться, процесс начнется сначала.

При этом получается, что выход логического элемента DD1 (вывод 3) меняет свое состояние с определенной частотой т.е. генерирует электрические импульсы. О чем и свидетельствует веселое перемигивание светодиодов!

Конечно, у такого простого генератора есть свои особенности: его частота сильно зависит от стабильности питающего напряжения. Но в значительной части устройств бытового применения, особая стабильность частоты не нужна, и можно смело использовать такой генератор в своих разработках. Ведь на одной микросхеме CD4093 можно собрать целых 4 генератора импульсов на разные частоты. Иногда это бывает очень полезным.