Cómo detectar un impulso faltante con un circuito de temporización
Cuando el tiempo es apagado en su ordenador, eventos específicos no se presentan en el orden correcto. Pero si usted sabe la física y yo-v relaciones de resistencias y condensadores, puede crear un circuito que pulses- detecta a continuación, cuando el pulso no se encuentra, el circuito puede activar una alarma que notifica al usuario de un problema de tiempo.
Un sistema digital es controlado por un reloj de forma de onda rectangular que sirve como una referencia de temporización estándar. Usted puede modelar un solo pulso rectangular vS(t) Como la suma de dos funciones escalonadas, donde una de las funciones escalonadas se retrasa y se invierte, como se ve en la figura siguiente.
Aquí está la ecuación para el impulso rectangular:
VLA es la amplitud, que es igual a 5 voltios, u(t) Es una entrada escalonada a partir de tiempo t = 0, y u(t - T) Es una función escalón retrasado a partir de las T = 40 nanosegundos.
La forma de onda rectangular sirve como entrada para el dispositivo digital modelada por el siguiente circuito. La salida v(t) Detectará el impulso de reloj si v(t) Excede el nivel de umbral lógico 1 de 3,80 voltios.
Imagínese que usted tiene que encontrar la respuesta en estado cero de la tensión v(t) Cuando la constante de tiempo RC = 20 ns. ¿Será este circuito detectar el pulso rectangular? Aquí está la manera de resolver este problema:
Determinar la ecuación para la respuesta de estado cero v0.
Zero-estado significa la tensión inicial a través del condensador es cero. Como resultado, la respuesta total está determinada por dos entradas dadas en la forma de onda rectangular vs(t):
Una entrada de paso positivo con una función escalón de amplitud 5 voltios aplicado en t = 0
Una entrada escalón negativo con una función escalón de amplitud 5 voltios aplicado en t = 40 ns
Determine la respuesta debido a la entrada en escalón positiva aplicada a t = 0.
La respuesta de estado cero viene dada por
La respuesta v1(t) Comienza en el tiempo cero y alcanza un valor final de 5 voltios después de 5 constantes de tiempo (5RC, o 100 ns). A t = T = 40 ns (dos constantes de tiempo igual a la anchura del pulso rectangular), la respuesta v1(t) es
Determine la respuesta debido a la entrada de paso negativa aplicada en t = 40 ns.
La segunda respuesta se inicia en t = T = 40 ns, y la respuesta es igual y opuesta a v1(t), Pero tiene un retraso de 40 nanosegundos. antes de t = 40 ns, v2(t) = 0:
Encuentra la respuesta total vO(t).
Usted puede encontrar la respuesta total sumando v1(t) Y v2(t):
La siguiente figura muestra que la respuesta total al t = 40 ns es vO(40 ns) = 4,32 V. Para este ejemplo, el circuito detectar el pulso de reloj debido a la respuesta total alcanza un máximo de 4,32 voltios, que excede el umbral de 3,8 voltios.
Si el ancho de pulso se reduce a 1 constante de tiempo, o 20 nanosegundos, la respuesta total alcanzaría un máximo de 3,16 voltios, lo cual es menos de 3,8 voltios. En ese caso, el reloj de pulso no sería detectado.
Aquí está la fórmula para la respuesta de estado cero para un circuito de entrada escalón RC serie (resistencia-condensador):
VLA es la amplitud de una entrada de paso, y RC es la constante de tiempo con R como el valor de la resistencia y C como el valor de condensadores.
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