Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
колебания (вход сброса соединен с сигнальным входом).
296 "Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
11.8.5 Электрометрический усилитель
При обнаружении ядерных частиц часто бывает нужна схема, являющаяся
зарядо-чувствительным усилителем (преобразователем заряда в напряжение),
у которой выходное напряжение пропорционально количеству заряда,
поступившего на вход. В таком случае очень полезен интегратор на основе
ОУ: входной резистор убирается, и входная клемма напрямую соединяется с
инвертирующим входом (рис. 11.19).
Рис. 11.19. Электрометрический усилитель.
Вследствие большого входного сопротивления ОУ ток, текущий в
инвертирующий вход, пренебрежимо мал, так что входной ток i, являющийся
следствием натекания заряда q, течет только в конденсатор С . Таким
образом, заряд q переносится на конденсатор С .
Но Е - мнимая земля, так что разность потенциалов на конденсаторе С равна
vou[. Поэтому при наличии заряда q на конденсаторе С имеем:
Следовательно, выходное напряжение пропорционально заряду, который притек
на вход. Добавление схемы сброса, например, такой, как схема на полевом
транзисторе на рис. 11.17, позволяет суммировать заряд на протяжении
определенного интервала времени. Другой вариант состоит во включении
резистора R параллельно с конденсатором С, чтобы обеспечить условия для
разряда. В этом случае поступление на вход заряда q приведет к появлению
на выходе импульса с амплитудой в пике q / С, и это напряжение затем
будет спадать с постоянной времени RC . Следует позаботиться о том, чтобы
постоянная времени была выбрана малой по сравнению с интервалом между
импульсами, потому что в противном случае конденсатор С не будет успевать
разряжаться в достаточной степени к моменту прихода
Двоичный счет 397
Функция Последовательность счета
Я 1) m to *"2,10
-г 3 0 1 2 А В
- 4 0 1 2 3 Vcc С
- 5 0 1 2 3 4 А с
-6 0 1 2 3 4 5 В с
- ч 0 \ 2 3 4 5 6 7 X А D
+ 10 0 \ 2 3 4 5 6 7 8 9 D В
- 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II D С
"Г- 2 и т 8 доступны порознь
Рис. 13.32. Счет с помощью 4-разрядного двоичного счетчика 74LS93 по
различному модулю.
ни срабатывания, что приводит к временным "гонкам" импульсов по различным
участкам схемы. Поэтому разные экземпляры серийных образцов могут
приводить к совершенно непохожим результатам в зависимости от того, какой
импульс "выиграет гонку".
13.12.3 Двоично-десятичный счетчик
Во многих приложениях с использованием счетчиков, в конце концов,
требуется, чтобы результат был представлен в десятичном виде и был
понятен человеку-оператору. Поэтому часто удобно разделить триггеры
счетчика на группы по четыре, а в каждой группе установить модуль счета
равным 10. Таким образом, отдельные десятичные цифры становятся легко
доступными, а каждая из них в свою очередь будет выражаться в двоичном
виде. Такое представление чисел называют двоично-десятичным кодом.
Например, десятичное число 2901 можно представить в двоично-десятичном
коде как
0010 1001 0000 0001.
В клавиатуре, используемой для ввода данных в компьютер, обычно также
используется двоично-десятичный код: например, числа или буквы,
набираемые на клавиатуре посылаются символ за символом в распространенном
"ASCII" коде. Каждая буква имеет свой определенный двоичный код.
Обсуждение этого вопроса будет прдолжено позже в связи со
знакообразующими индикаторами (см. рис. 13.43).
Мы уже видели, как можно включить счетчик на ИС 74LS93, способный считать
до 16, таким образом, чтобы происходил сброс после того, как результат
счета становится равным 9. Это один из способов сделать двоичнодесятичный
счетчик, но дополнительно к проблеме "выброса перед обнулением"
применение этого варианта означает, что для других целей входами сброса
нельзя воспользоваться без дополнительных схем ИЛИ. Удобнее применять
специальный счетчик, такой как 74LS90 (аналог 1533ИЕ2 - Прим. перев.).
Цоколевка его выводов показана на рис. 13.33.
298 "Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
*1
Рис. 11.20. Дифференциатор на основе ОУ.
Таким образом, выходное напряжение прямо пропорционально производной
входного напряжения по времени. Другими словами, чем больше скорость
изменения сигнала на входе, тем больше выходное напряжение.
Поскольку коэффициент усиления по постоянному току в этой схеме равен
единице, обычно нет необходимости в подключении схемы балансировки.
Дифференциатор на основе ОУ можно рассматривать как предельный случай
дифференцирующей ЛС-цепи (см. рис. 10.17). Точно так же, как в
интеграторе ОУ увеличивает эффективное значение емкости в число раз,
равное коэффициенту усиления усилителя без обратной связи, ОУ в
дифференциаторе уменьшает эффективное сопротивление резистора Rf в цепи
обратной связи в такое же число раз. Этим обеспечивается почти идеальное
дифференцирование; в частности, при подаче на вход прямоугольного
колебания на выходе возникают очень короткие импульсы, соответствующие
