1.8.2. Мультивибратор на последовательно соединенных элементах
Рассмотрим мультивибратор, работающий на двух логических элементах И-НЕ, соединенных последовательно (рис. 16).
а) б)
Рис. 16. Мультивибратор на последовательно соединенных элементах
После включения напряжения питания на входе элемента DD1 подается небольшое положительное напряжение Udd1 (лог. 1) и поэтому на выходе низкое напряжение Udd2 0, а на его выходе лог. 0 (DD1 включен). Вследствие инвертирования на выходе DD2 лог. 1 (элемент выключен). Конденсатор С начинает заряжаться через резистор R1. По мере заряда конденсатора С напряжение на резисторе R1 уменьшается, т.е. потенциал на входе DD1 падает, приближаясь к пороговому значению переключения на входе. При достижении критического значения Udd1 элемент DD1, воспринимая его как лог. 0 на входе, переключается в состояние лог. 1 на выходе. В результате на выходе элемента DD2 устанавливается лог. 0, а конденсатор начинает разряжаться через резистор R1 под действием напряжения высокого уровня на входе DD2. По мере разряда конденсатора и уменьшения напряжения на нем, возрастает падение напряжения на резисторе R1, так что потенциал на входе DD1 возрастает до напряжения переключения, при котором DD1 включается и на его выходе устанавливается лог. 0. Далее процесс повторяется.
Время заряда и разряда конденсатора в данном случае одинаково = RC, т.е. скважность q = 2.
Для того чтобы ускорить процесс разрядки конденсатора в схему вводят диод VD (показан пунктиром на рис. 11) включенный последовательно с резистором R2. В этом случая постоянная времени разряда конденсатора, равная раз = СR2 < . Поэтому можно изменять длительность импульса в пределах от 20 нс до 10 мс и скважность от 2 до 100.
Форма колебаний (рис. 17, б) позволяет считать, что подобная схема является ГЛИНом.
Рис. 17. Схемы мультивибраторов и их временные диаграммы
На базе логических элементов можно сформировать разнообразные симметричные и несимметричные мультивибраторы (рис. 16):
а) на базе инвертирующего триггера Шмита (один элемент К155ТЛ1 или К155ТЛ2 (SN 7414 6 триггеров Шмита с инверсией);
б) на двух инвертирующих логических элемента (НЕ, ЛА, ЛЕ) ИМС К155;
в) на двух инвертирующих элементах (НЕ, ЛА, ЛЕ, ЛН, ЛП) ИМС КМОП-технологии К561, например, К561ЛА8 (СD 4012 2 элемента 4И-НЕ), К561ЛН2 (СD40496 элементов НЕ) или К176, например К176ЛП4 (СD 4000 2 элемента 3 ИЛИ-НЕ и 1 НЕ), К176ПУ2 (CD 4009 6 преобразователей уровня с инверсией для совместного применения ТТЛ и КМОП);
г) на двух элементах типа ЛЕ КМОП с двумя RC-цепями;
д) на RS-триггере, например, один элемент К176ТМ2.
Генераторы, изображенные на рис. 16, а, б, в, создают колебания со скважностью q = 2 и Т 0,3 RC. Их временные диаграммы представлены на рис. 11, ж. Изменение величины R позволяет изменять частоту в широких пределах, так что коэффициент К, равный К = fmax/fmin достигает 4-5 для элементов ТТЛ, и 1000 для генераторов на КМОП элементах.
В генераторах на основе RS-триггеров (г, д, е) предусмотрено изменение частоты, причем Т = R1C1 + R2C2.