2.1. Загальні відомості.

На базі логічних елементів (ЛЕ) різних технологій можна будувати практично всі відомі на сьогодні малої та середньої потужності пристрої імпульсної та цифрової техніки, тобто перетворювачі обох класів.

Серед найбільш використовуваних розглянемо лише такі цифрові пристрої, які за такими властивостями, як простота реалізації, економічність, надійність тощо, найефективніше будувати власне на ЛЕ. При цьому розглядатимемо конкретні практичні схеми, які можна зразу реалізувати для дослідження у лабораторному практикумі або в інженерній та радіоаматорській справі. Мета цього невеличкого підбору схем – не лише показати, як з окремих елементарних “цеглинок” (простого ЛЕ, що тут розглядається як “чорний ящик”) можна будувати складні пристрої, а й для того, щоб дати студентам можливість проявити себе у схемотехнічному проектуванні.

Характерною особливістю принципу побудови ряду пристроїв першого класу є використання так званих регенеративних та релаксаційних (перехідних) процесів, які зумовлені комутацією реактивного елемента – конденсатора (найчастіше) або котушки індуктивності. Реактивний елемент комутується переважно за допомогою діодів чи транзисторів, що працюють у ключовому режимі, а також за допомогою самих ЛЕ. Схеми перемикання служать для під’єднання реактивного елемента, наприклад, RC-або CR-кола, або до джерела енергії (живлення) для накопичення енергії, тобто для заряду конденсатора або для передачі накопиченої енергії у коло навантаження.

Процеси перемикання повинні змінюватися стрибкоподібнo, тобто регенеративнo. Їх тривалість зумовлює формування фронту та зрізу імпульсу. Після завершення регенеративного процесу настає релаксаційний процес, тобто самовільний процес переходу схеми до початкового (або до нового) стану стійкої рівноваги. Отже, стала часу, зокрема RС- або CR-кола, буде визначати часові та амплітудні параметри імпульсних сигналів. Такі кола називаються часозадавальними першого порядку.

Виходячи із загальних принципів утворення релаксаційних процесів, можна визначити тривалість імпульсу, що сформований у часозадаючих колах регенеративними процесами. Якщо імпульс утворений наростаючим релаксаційним процесом, його тривалість можна визначити у точках і цього процесу (рис.2.1, крива ) як різницю, а саме

, (2.1)

де – значення напруги, до якої прямує релаксаційний процес; – значення напруг, які відповідають початку та кінцю відрізка процесу, протягом якого формується імпульс; – стала часу релаксаційного процесу.

Рис. 2.1. Релаксаційні процеси.

При формуванні імпульсу під час загасаючого (експоненціального) релаксаційного процесу його тривалість при буде визначатись як

(2.2)

Зупинимось спочатку на найпростіших цифрових пристроях першого класу, а саме – на перетворювачах фізичних (аналогових) сигналів у сигнали із стандартними (логічними) параметрами. Розглянемо групу формувачів імпульсних сигналів та генератори імпульсів.