Одновибратор.

Одновибратор представляет собой генератор, возбуждающийся короткими входными импульсами, при каждо запуске одновибратора генерируется одиночный выходной импульс заданной длительности. Одновибратор состоит из двух инвертеров с перекрестными коллекторно- базовыми связями, из которых одна является резисторной, а вторая- емкостной, при соответственно положительном и отрицательном смещении в базовых цепях транзисторов.

Благодаря этому в одновибраторе сочетаются свойства триггера и мультивибратора. Иногда одновибратор называют заторможенным мультивибратором. Одновибратор может принимать два устойчивых состояния равновесия, однако, одно из них- длительно устойчиво, а другое- временно устойчиво.

При подаче напряжения на одновибратор немедленно открывается транзистор VT1 и закрывается транзистор VT2. Такое состояние одновибратора, являющееся длительно устойчивым, объясняется следующим. Транзистор VT1 открывается раньше транзистора VT2 потому, что его база связана с (-Ек) через резистор Rб, R_К2 и конденсатор С. В цепи базы VT1 протекает два тока: Iбо₁ (+Ек,VT1,Rб,-Ек) и i_з (+Ек,VT1, С,R_К2,-Ек). Зарядный ток конденсатора i_з формирует открытие транзистора VT1, так как в момент подачи напряжения он разряжен и сопротивление его близко к нулю, ток i_з ограничивается только резистором Rк₂<<Rб. Транзистор VT2 остается в закрытом состоянии под действием положительного напряжения смещения и напряжения на коллекторе К₁ транзистора VT1, подаваемого на базу Б₂ транзистора VT2 через резистор связи Rc. Ток i_з прекращается при истечении времени, остальные токи, показанные на рисунке а, остаются постоянными до очередного пуска одновибратора. Пуск одновибратора осуществляется коротким импульсом с нулевым основанием при положительной полярности входного управляющего импульса, его нужно подавать на базу открытого транзистора, а при отрицательной полярности- на базу закрытого транзистора.

Управление одновибратором в большинстве случаев осуществляется сигналами положительной полярности. Подаем в момент времени t1 на вход транзистора VT1 импульс тока i_вх1 положительной полярности (рис.в). В соответствии с принципом действия триггера, транзистор VT1запрется, а транзистор VT2 откроется, т.к. на его базу через резисторы Rc и R_К1 (рис.б) подается отрицательное напряжение смещение Uо (рис.д) от (-Ек). Под действием коллекторного напряжения открытого транзистора VT2 происходит разряд конденсатора С по цепи (рис.б): (+Ек)-VT2-С-Rб-(-Ек). На базу Б₁ транзистора VT1 подается напряжение Uб₁, изменяющееся от (+Ек) до 0 в интервале от t1 до t2 (рис.г), в течении которого транзистор VT1 будет удерживаться в закрытом состоянии (временно устойчивое состояние), и на его выходе (рис.е) будет прямоугольный импульс отрицательной полярности:

Uкз=-ЕкRс/(Rc+Rк₁)

(по аналогии с триггером). По окончании разряда конденсатора (момент t2, рис.г) в соответствии с принципом работы мультивибратора откроется транзистор VT1, а транзистор VT2 закроется, т.е. одновибратор переключится снова, в длительное устойчивое состояние. На входе закрытого транзистора VT2 будет отрицательный импульс (рис.ж), характерный для мультивибратора с экспоненциальным срезом, длительность которого составляет 3СRк и амплитудой (-Uк), близкой к (-Ек).

Продолжительность генерируемого импульса можно определить как полупериод колебаний мультивибратора, т.е. Ти=0,7СR.

Интервал времени между пусковыми импульсами одновибратора должен быть выбран с учетом времени, необходимого для подготовки (заряда) конденсатора С, после чего одновибратор приходит в первоначальное состояние (момент t3 на рис.ж). При нарушении этого условия заряд конденсатора окажется неполным и длительность выходного импульса (Tи на рис.е) будет меньше расчетной. Наименьший интервал между пусковыми импульсами называется разрешающим временем одновибратора.

Для нормальной работы одновибратора необходимо обеспечить насыщение VT1 и VT2 в открытых состояниях и надежное запирание в закрытых. При невыполнении этих условий в одновибраторе могут возникнуть автоколебания, т.е. одновибратор будет только временно устойчивыми состояниями и в нем возникнут колебания с некоторой собственной частотой.