Cómo detectar un pulso que falta con un circuito de tiempo

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Por John Santiago

Cuando la sincronización está desactivada en el equipo, los eventos específicos no se producen en el orden correcto. Pero si usted conoce la física y las relaciones i-v de las resistencias y condensadores, puede crear un circuito que detecte pulsos; entonces cuando falta un pulso, el circuito puede disparar una alarma notificando al usuario de un problema de tiempo.

Un sistema digital es controlado por una forma de onda de reloj rectangular que sirve como referencia de tiempo estándar. Puede modelar un solo pulso rectangular vS(t) como la suma de dos funciones de paso, donde una de las funciones de paso se retarda e invierte, como puede ver en la siguiente figura.

Esta es la ecuación para el pulso rectangular:

VA es la amplitud, que es igual a 5 voltios, u(t) es una entrada escalonada que comienza en el tiempo t = 0, y u(t – T) es una función de paso retardado que comienza en T = 40 nanosegundos.

La forma de onda rectangular sirve como entrada al dispositivo digital modelado por el siguiente circuito. La salida v(t) detectará el pulso del reloj si v(t) excede el nivel de umbral lógico 1 de 3,80 voltios.

Imagine que tiene que encontrar la respuesta de estado cero de la tensión v(t) cuando la constante de tiempo RC = 20 ns. ¿Este circuito detectará el pulso rectangular? He aquí cómo resolver este problema:

  1. Determine la ecuación para la respuesta de estado cero v0.Zero-state significa que el voltaje inicial a través del condensador es cero. Como resultado, la respuesta total es determinada por dos entradas dadas en la forma de onda rectangular vs(t): Una entrada de paso positivo con una función de paso de amplitud de 5 voltios aplicada a t = 0A entrada de paso negativo con una función de paso de amplitud de 5 voltios aplicada a t = 40 nsAquí está la fórmula para la respuesta de estado cero para un circuito en serie de entrada de paso RC (resistor-capacitor): VA es la amplitud de una entrada de paso, y RC es la constante de tiempo con R como valor de resistencia y C como valor de condensador.
  2. 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 iguales a la anchura del pulso rectangular), la respuesta v1(t) es
  3. La segunda respuesta comienza en t = T = 40 ns, y la respuesta es igual y opuesta a v1(t) pero se retrasa 40 nanosegundos. Antes de t = 40 ns, v2(t) = 0:
  4. Puede encontrar la respuesta total añadiendo v1(t) y v2(t): La siguiente figura muestra que la respuesta total a t = 40 ns es vO(40 ns) = 4.32 V. Para este ejemplo, el circuito detectará el pulso del reloj porque la respuesta total alcanza un máximo de 4.32 voltios, excediendo el umbral de 3.8 voltios. Si el ancho del pulso se reduce a una constante de tiempo, o 20 nanosegundos, la respuesta total alcanzaría un máximo de 3.16 voltios, que es menos de 3.8 voltios. En ese caso, el reloj de pulsos no sería detectado.

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