Мультивибраторы. Одновибраторы


Мультивибраторы - это генераторы сигналов прямоугольной формы.

Мультивибраторы относятся к классу узлов импульс­ной техники, предназначенных для генерирования периодической по­следовательности импульсов напряжения прямоугольной формы с требуемыми параметрами (амплитудой, длительностью, частотой сле­дования и др.). Подобно генераторам синусоидальных колебаний, мультивибраторы работают в режиме самовозбуждения: для форми­рования импульсного сигнала в мультивибраторах не требуется внеш­нее воздействие, например подача входных сигналов. Процесс получе­ния импульсного напряжения основывается на преобразовании энер­гии источника постоянного тока.

Мультивибратор в подавляющем большинстве случаев выполняет функцию задающего генератора, формирующего запускаю­щие входные импульсы для последующих узлов и блоков в системе импульсного или цифрового действия.

Существует большое разнообразие средств и методов построения схем мультивибраторов. В настоящее время для построения мульти­вибраторов наибольшее распространение получили операционные усилители в интегральном исполнении.

На рис. 43 приведена схема симметричного мультивиб­ратора на ИОУ, широко используемого в импульсных устройствах. Симметричный – время импульса равно времени паузы tимп = tпаузы.

ИОУ охвачен положительной обратной связью – цепь R1,R2 с коэффициентом передачи γ, действующей одинаково на всех частотах. Входное напряжение мультивибратора формиру­ется при помощи ООС через цепочку RC.

Напряжение на неивертирующем входе постоянно и равно

±Uн = γUвых = γ±Uнас

Если напряжение выхода Uвых = +Uнасконденсатор заряжается (рисунок 43) и напряжение Uс , действующее на инвертирующем входе возрастает по экспоненциальному закону (рисунок 42).

 

 

Рисунок 43 – Схема симметричного мультивибратора

 

 

При равенстве Uн= Uс произойдёт скачкообразное изменение выходного напряжения Uвых = -Uнас, что вызовет перезаряд конденсатора (рисунок 43). При достижении равенства -Uн= -Uс снова произойдёт изменение состояние Uвых. Процесс повторяется.

Изменение постоянной времени t RC-цепи приводит к изменению времени заряда и разряда конденсатора, а значит и частоты колебаний мультивибратора. Кроме того, частота зависит от параметров ПОС и определяется по формуле:

f = 1/T = 1/2tи = 1/[2t ln(1+2 R1/R2)]

 

 

Рисунок 44 – Временные диаграммы работы мультивибратора

 

 

Рисунок 45 – Работа мультивибратора

 

При необходимости получить несимметричные прямоугольные колеба­ния для tи ≠ tп, используют несимметричные мультивибраторы (рисунок 46), в ко­торых перезаряд конденсатора происхо­дит по разным цепочкам с различными постоянными времени.

 

 

 

 

Рисунок 46 – Схема несимметричного

мультивибратора

 

 

Для перезаряда конденсатора при Uвых = +Uнас VD2 за­крыт и tи = RиC, а для перезаряда кон­денсатора при Uвых = -Uнас диод VD1 за­крыт и tп = RпC. При этом длительности импульса и паузы определяются по формулам:

tи = tи ln(1+2 R1/R2)

tп = tп ln(1+2 R1/R2)

Частота колебаний:

f = 1/[(tи + tп) ln(1+2 R1/R2)]

Одновибраторы

Предназначены для формирования пря­моугольного импульса напряжения тре­буемой длительности при воздействии на входе короткого запускающего им­пульса. Другими словами, запускающий импульс «включает» одновибратор, который затем, по истечении опреде­ленного времени, автоматически «выключается» сам. В связи с этим одновибраторы часто называют еще электронными реле выдержки времени.

Одновибраторы, так же как мульти­вибраторы, относятся к классу схем, обладающих двумя состоя­ниями. Однако в отличие от мульти­вибраторов, в которых оба состояния являются неустойчивыми, в одновибраторах (часто называемых также жду­щими мультивибраторами) одно состояние устойчивое, а другое - неустойчивое. Устойчивое состояние ха­рактеризует исходный режим работы (режим ожидания) одновибратора.

 

Рисунок 47 – Схема одновибратора на ОУ

 

 

Неустойчивое состояние наступает с приходом входного запус­кающего импульса. Оно продолжается некоторое время, определяемое времязадающей цепью схемы, после чего одновибратор возвращается в исходное устойчивое состояние.

Выходной импульс формируется в результате следования одного за другим двух тактов переключения схемы.

Для построения одновибраторов используют преимуще­ственно интегральные операционные усилители. Основой схема одновибратора служит схема мультивиб­ратора на рисунке 47, в которой для созда­ния ждущего режима работы параллель­но конденсатору С включен диод.

Рассмотрим работу схемы одновибратора на биполярных транзисторах (рисунок 48).

В исходном установившемся (устойчивом) состоянии одновибратора (рисунок 48) транзистор VT2 полностью открыт, a VT1 закрыт. Закрытое состояние VT1 определяется падением напряжения на эмиттерном резисторе, которое создаётся током коллектора VT2.

 

Рисунок 48 – Схема одновибратора

1-е состояние Uвых = 0

На диаграмме (рис. 49) это состоя­ние соответствует интервалу времени t0 – t1.

При подаче на вход одновибратора запускающего импульса положительной полярности транзистор VT1 открывается, что обеспечивает разряд конденсатора С по цепи: + С, переход коллектор-эмиттер VT1, резистор Rэ, корпус, внутреннее сопротивление источника питания, резистор Rб, - С. Разрядный ток создаёт на резисторе Rб падение напряжения, минус которого прикладывается к базе транзистора VT2 и закрывает его.

2-е состояние Uвых = Uп

По мере разряда конденсатора С отрицательное напряжение на базе транзистора VT2 уменьшается и в момент времени t2 транзистор VT2 открывается, а VT1 закрывается и схема возвращается в исходный ждущий режим.

Длительность выходного импульса, равная времени перезарядки конденсатора С

tи = 0,7CRб

Отметим одну существенную особенность работы транзисторов VT1 и VT2 в схеме одновибратора. Транзисторы при работе устрой­ства или полностью открыты, или полностью закрыты. Переход из одного состояния в другое происходит скачком. Такой режим рабо­ты транзистора называется ключевым.

 

Рисунок 49 – Временные диаграммы работы одновибратора

 



Дата добавления: 2021-01-11; просмотров: 864;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.012 сек.