Мультивибраторы, построенные на интегральных цифровых микросхемах
Схема мультивибратора (рисунок 23) содержит элементы И – НЕ, в которых выход третьего элемента DD3 (точка 8) через резистор R4 соединен со входом первого элемента DD1 (точка 4), а выход второго элемента DD1.2 (точка 5) через конденсатор С1 – со входом первого DD1.1 (точка 4). Предположим, что в момент подключения источника питания устанавливается высокий потенциал точки 8 и низкий потенциал точки 4. В этом случае конденсатор будет заряжаться через резистор R4 и выходную цепь элемента DD1.2.
Через некоторый промежуток времени произойдет повышение потенциала точки 4 и переключение элементов DD1.1 – DD1.3.
+E
DD1.1
DD1.2
DD1.3
DD1.4
&
&
&
R1
R4
R3
C1
5
8
&
DD1
DD2
DD3
Рисунок 23 – Автоколебательный мультивибратор
на интегральных микросхемах
Потенциал точки 5 станет высоким, а потенциал точки 8 – низким. Конденсатор С1 начнет разряжаться через резистор R4 и выходную цепь элемента DD1.3. Через определенный промежуток времени потенциал точки 4 понизится, опять произойдет переключение элементов. Такие переключения будут повторяться через определенный промежуток времени, который зависит от сопротивления резистора и емкости конденсатора. Поскольку переключения происходят быстро, на выходе схемы появляются импульсы прямоугольной формы положительной полярности. Ориентировочно частота следования может быть определена как
F
=
.
На рисунке 24 приведена более сложная схема автоколебательного мультивибратора, в которой элемент И на выходе реализован с помощью двух элементов И – НЕ DD2.3 и DD2.4. При единичных выходах на элементах DD2.1
DD2.2 на выходе DD2.3 будет потенциал 0, на выходе DD2.4 – 1. На вход DD2.1 поступает высокий уровень напряжения, который приводит к открытию элемента DD2.1 и возникновению режима автоколебаний.
Если на один из входов DD2.3 поступает сигнал 0, то на выходе DD2.3 будет 1, а на выходе DD2.4 – 0, т. е. резистор как бы заземлен и мультивибратор работает в нормальном режиме.
8
R5
DD2.1
DD2.3
DD2.4
C2
&
DD2.2
R2
&
&
C3
&
Рисунок 24 – Улучшенная схема
мультивибратора на интегральных микросхемах
Изменение скважности формируемых импульсов осуществляется выбором конденсаторов различной емкости. При этом работоспособность мультивибратора сохраняется при скважности, близкой к 20. Разработка мультивибраторов рассматриваемой разновидности при заданном типе интегральных схем сводится к выбору резисторов и конденсаторов С2 и C3.
При выбранном значении резисторов емкости конденсаторов С2 и С3 определяются однозначно, исходя из заданной длительности генерируемых импульсов. Режим мультивибратора, когда оба элемента DD2.1 и DD2.2 закрыты, осуществляется в схеме путем подачи положительного смещения (режим, когда оба элемента открыты, невозможен благодаря применению относительно малых сопротивлений резисторов).
Положительное смещение на входы элементов DD2.1 и DD2.2 можно создать автоматически, если учесть, что это смещение должно быть подано только в том случае, когда на выходах обоих элементов DD2,1 и DD2,2 высокие уровни напряжения, и должно быть отключено, когда мультивибратор работает нормально (один элемент закрыт, а другой – открыт), т. е. достаточно использовать на выходе мультивибратора логический элемент И.