Вопрос 48: Одновибраторы на лэ.

Одновибраторы на ЛЭ

Одновибратор – регенеративное переключаемое устройство, имеющее только одно устойчивое состояние.

Он используется для формирования прямоугольных импульсов определенной амплитуды и длительности из коротких импульсов с заданными параметрами. Входной запускающий импульс вызывает скачкообразный переход одновибратора в другое состояние, которое не является устойчивым. В этом состоянии в одновибраторе протекают сравнительно медленные переходные процессы, которые завершаются обратным скачком, после чего исходное состояние восстанавливается.

Петлю ПОС создают с помощью RC – цепей. В качестве усилителя в плечах – потенциалы ЛЭ.

На вход схемы ИС2 подают +Е_пит, значение которого таково, что . Когда U_вх1 = 0. на выходе 0 Получаем 0, 0, следовательно, на выходе ИМС 1. Конденсатор С заряжен. , т.е. в начальном состоянии конденсатор не заряжен. Это устойчивое состояние. Из этого состояния схема выводится запускающим импульсом положительной полярности. На выходе ИС1 изменится состояние в 0, который через конденсатор оказывается приложенным к входу ИС2. Значит, ИС2 переходит в состояние 1 и на его выходе образуется положительный перепад напряжения. Он приложен ко второму входу ИС1. Состояние «0» подтверждается. Ещё больше уменьшается U_вх2. Протекает регенеративный процесс. Состояние квазиравновесия.

Если длительность входного импульса мала, он все равно не меняет состояния схемы. В этом состоянии заряд емкости С через резистор и выходное сопротивление ИС1. Напряжение на входе ИС2 начинает повышаться из-за уменьшения зарядного тока и при определенном значении транзисторы ИС2 из отсечки выходят в активную область. Это приводит к снижению выходного напряжения. Идет регенеративный процесс, обусловленный действием ПОС. в результате, Одновибратор возвращается в исходное состояние равновесия. ,

Следующий запускающий импульс только по окончании стадии восстановления.

;

Для уменьшения влияния входного сопротивления элемента 2 (ИС2), на его входе можно установить эммитерный повторитель, повышающий входное сопротивление.

При этом t_и можно довести до нескольких (2÷3) минут при нестабильности ±5% от заданной, нестабильности U_пит ±5%.

Кроме этого, можно применить RS – триггеры.

Входной короткий импульс переводит RS – триггер в состояние 1. По мере зарядки емкости через R₁ напряжение на входе R будет расти. Когда достигнет значения U_{пороговое}, триггер вернется в обычное состояние. Схемы на ОУ хорошо работают при t_и > 10мс. Если меньше 10мс, импульс сильно искажается.

Вопрос 49: Мультивибраторы на лэ.

Мультивибраторы

Мультивибраторы – регенеративное устройство, не имеющее ни одного устойчивого состояния. Работают в режиме автоколебаний. Генерируют импульсы прямоугольной формы, амплитуда, частота и длительность которых зависит от параметров мультивибратора. Т.к. они релаксационные устройства, их строят на основе электронных усилителей, охваченных широкополосной ПОС, которая образует замкнутое кольцо, когда выход 1 элемента подключен к выходу 2 элемента, а вход 2 элемента – к входу 1 элемента. В основе элемент «не».

Имеет два состояния квазиравновесия. Одно – высокий потенциал U_вых1, второе – низкое. Длительность зависит от R₁C₂, а второго состояния – R₂C₁. Допустим, при включении питания схема оказалась в состоянии U¹_вых1, U⁰_вых2. Напряжение на входе D1 будет определяться зарядом конденсатора С₁ и потенциалом выхода D2.

За время предыдущего состояния квазиравновесия падение напряжения на С₂ вследствие его зарядки изменилось на ∆U_с2. Поэтому входное напряжение на D2 . Выходные напряжения на D1 и D2 будут отличаться от уровней логической 1 и 0 на величину падений напряжения на выходных сопротивлениях элемента, вызванных токами перезарядки С₁ и С₂. Длительность этого состояния квазиравновесия…………………………………………………..

Т.к. с течением времени ток зарядки I_с уменьшается по экспоненте, то потенциал базы входа возрастает.

Длительности импульсов рассчитываются так же, как и у одновибраторов. Тогда частота будет равна:

.

Эта схема относится к схемам жесткого самовозбуждения. Поэтому ей свойственно явление «засыпания», которое характеризуется тем, что на обоих выходах при включенных питаниях имеется код логического 0, и автоколебания отсутствуют. Для выведения мультивибратора из этого состояния необходимо на один из входов подать запускающий импульс, который изменит состояние элементов и обеспечит незатухающие колебания. Для устранения этого явления в схему вводят дополнительные ЛЭ, которые обеспечат мягкие возбуждения.

Это схема с мягким возбуждением. Если оба элемента в 0, то D₃ в 1, D₄ в 0. Это вызовет увеличение выходных напряжений D₁ и D₂, т.е. выход в области линейных характеристик, возобновятся автоколебания.

Мультивибраторы на основе ЛЭ могут быть выполнены с одним время задающим конденсатором.

D₁, D₂, D₃ замкнуты в кольцо через резистор, который обеспечивает выведение элементов транзисторов этих элементов D₁, D₂, D₃. ПОС введена с помощью конденсатора и охватывает D₁ и D₂. Выход D₁ – 0, D₂ – 1, D₃ – 1. Идет перезаряд конденсатора и меняется входное напряжение D₁. Будет 1 – 0 – 1 – 0. И потом наоборот - регенеративный процесс. Благодаря ООС (R) в исходном состоянии ЛЭ работают на линейном участке характеристик, поэтому автоколебания будут мягкими. Для стабилизации частоты вместо конденсатора – кварцевый стабилизатор. Выпускают специальные схемы мультивибраторов, к которым включают внешнезадающие конденсаторы. Рабочая частота до долей Гц.