Частота слідування імпульсів

(8.31)

Несиметричний мультивібратор на ОП можна створити за схемою симетричного мультивібратора, замінивши в ній резистор R на коло з двох діодних ключів (рис. 8.17, а). При цьому сталі часу τ' = R'С та τ"= R"С для позитивних та негативних вихідних імпульсів, які проходять по черзі через резистори R' та R", можна зробити різними (R' ≠ R"), що забезпечує отримання необхідної шпаруватості генерованих імпульсів. Форма ви­хідних імпульсів для R" > R' зображена на рис. 8.17, б. Тривалість вихідних імпульсів та розраховують за формулою (8.30) з підстановкою відповідної сталої часу τ' та τ", а частоту слідування імпульсів – за формулою F = 1/( + ). Опір резисторів R, R1, R2 вибирають з урахуванням максима­льно припустимого вихідного струму ОП.

При цьому розрахункова формула з урахуванням того, що і , має вигляд

(8.32)

де R_н – опір зовнішнього навантаження мультивібратора.

8.7. Загальмовані мультивібратори

Загальмовані мультивібратори працюють у чекаючому режимі. У такому режимі мультивібратор має один стан стійкої рівноваги. Імпульси прямокутної форми формуються лише після надходження імпульсу запуску, який пе­реводить мультивібратор з стійкого стану рівноваги до тимчасово стійкого стану. Момент закінчення тимчасово стійкого стану визначається колом, що задає час. Таким чином, під впливом імпульсу запуску загальмований муль­тивібратор виробляє один прямокутний імпульс, після чого повертається достану стійкої рівноваги. Змінюючи сталу часу (дискретно або плавно) кола, що задає час, можна регулювати тривалість вихідних імпульсів в широких межах. Загальмований мультивібратор ще називають одновібратором, спус­ковою схемою, однотактним релаксатором, кіп–реле та ін. Однак незалежно від назви загальмований мультивібратор являє собою пристрій з позитивним зворотним зв'язком, що має один стійкий та один тимчасово стійкий стан рі­вноваги.

Загальмований мультивібратор а інтегральному виконанні на біпо­лярних транзисторах можна створити з автоколивного мультивібратора з колекторно–базовим позитивним зворотним зв'язком (див. рис. 8.14, а), якщо його примусово закрити в одному із тимчасово стійких станів, перетво­ривши його в стійкий стан.

Загальмовані мультивібратори цього типу, в яких задають час два конденса­тори, є в серії 218 інтегральних мікросхем. А в серії 119 є загальмовані муль­тивібратори з одним конденсатором, що задає час. Розглянемо принцип роботи загальмованого мультивібратора 119ГФЗ з одним конденсатором, що задає час (рис. 8.18, а).

У вихідному стані транзистор VT2 відкритий фіксованим базовим струмом, що протікає через резистор R, верхній кінець якого з’єднаний з джерелом колекторного живлення Е_С. Через те що напруга на колекторі цього відкритого транзистора мала, напруга на базі транзистора VT1 з урахуванням коефіцієнта передавання подільника напруги R2, R3 близька до нуля, тобто VT1 закритий. Напруга на колекторі закритого транзистора VT1 майже дорівнює напрузі джерела живлен­ня (рис. 8.18, б). Конденсатор С через ділянку емітер–база відкритого тран­зистора VT2 заряджений до напруги U_C (0) ≈ Е_С – U_В де U_В – напруга на базі.

Рис. 8.18.

З подачею до входу вивід 8 мультивібратора в момент часу 11 (рис. 8.18, б) імпульсу запуску U_зап позитивної полярності діод VD2 пропускає до бази транзистора VT1 лише позитивний, попередньо скорочений колом, що дифе­ренціює (С1, R1), короткий імпульс. При цьому транзистор VT1 починає від­криватися й напруга U_C1 дещо зменшується. Оскільки напруга на конденсаторі С миттєво змінитися не може, то цей приріст негативної напруги передається до бази транзистора VT2, підзакриваючи його. Напруга U_С2 при цьому збільшується, що завдяки конденсатору прискорення С2 призводить до збіль­шення напруги на базі транзистора VT1. Цей регенеративний процес зростає лавиноподібне і закінчується закриванням транзистора VT2 й насиченням транзистора VT1, напруга на колекторі якого U_С1(на виході мультивібратора) зменшується до напруги насичення транзистора U_СЕнас. Увесь негатив­ний потенціал правої обкладки конденсатора С прикладається до бази тран­зистора VT2.

Але такий стан мультивібратора е тимчасово стійким. Конденсатор С по­чинає перезаряджатися в колі + Е_С – R – С – VD1 – емітер – колектор Т1 – (– Е_С), і напруга U_В2 на базі транзистора VT2 збільшується. Коли ця напруга в момент часу t₂ досягає нульового рівня, транзистор VT2 відкривається, і в схемі виникає регенеративний процес перевертання, аналогічний до описаного вище, в результаті якого мультивібратор повертається у початковий стан. Тривалість імпульсу, що формується на коле­кторі транзистора VT1, від моменту подавання імпульсу запуску до закінчення тимчасово стійкого стану

t₁ = RС ln(2–3χ) (8.33)

χ = U_D /Е_С; U_D – напруга на діоді.

Рис. 8.19

Якщо врахувати, що для мікросхеми 119ГФ3 Е_С = 3В та U_D = 0,5...0,6В, то відповідно до виразу (8.33)

t_і = 0,4RС. (8.34)

Час відновлення загальмованого мультивібратора що дорівнює часу заряджання конденсатора С,

t_в ≈ 3τ_зар ≈ 3СR_зар. (8.35)

Для нормальної роботи схеми період повторення імпульсів запуску має бути не меншим ніж повний цикл його роботи

Т > t_і + t_в. (8.36)

Амплітуду вихідних імпульсів, як і для автоколивних мультивібраторів, можна розрахувати за формулою (8.22). Вихідну напругу доцільно знімати з колектора транзистора VT1, адже коло корекції з діода VD1 та резистора R_зар забезпечує корекцію форми імпульсу як і в автоколивних мультивібра­торах (див. рис. 8.15, а). Конденсатор С навісного типу під'єднаний до виводів 5 та 12 мікросхеми.

Принципова схема та схема ввімкнення загальмованого мультивібратора 218ГФ2 з двома конденсаторами, що задають, час (як і в попередньому варіанті також навісного типу), показана на рис 8.19, а, б. Розглянемо її особливості. У вихідному стані схеми транзистор VT1 відкритий, адже його база через резистори R1 та R2 під'єднана до джерела живлення + Е_С, а транзистор VT2 – закритий, бо його база через резистор R5 з'єднана з корпусом. Запускається мультивібратор імпульсами негативної полярності, попередньо скороченими колом, що диференціює (R3, С3). Таким чином, після запуску закривається транзистор VT1. Коло з послідовно ввімкнених діодів VD4 та VD5 підвищує завадостійкість схеми. Вихідну напругу можна знімати з колекторних кіл обох транзисторів, що мають кола корекції форми імпульсів (VD1, R_зар та VD2, R_зар).

Рис. 8.20

Загальмовані мультивібратори на операційних підсилювачах. Схеми таких мультивібраторів створюють зі схем автоколивних мультивібраторів (див. п. 8.6), забезпечуючи переведення останніх з автоколивного режиму в чекаючий. Конденсатор, що задає час у схемі загальмованого мультивібра­тора на ОП, можна увімкнути в коло зворотного зв'язку за інвертуючим та неінвертуючим входом. Мультивібратори другого виду з конденсатором в колі позитивного зворотного зв'язку мають найгірші характеристики і вико­ристовуються рідко. Схема загальмованого мультивібратора з ввімкненням конденсатора у коло негативного зворотного зв'язку за інвертуючим входом показана на рис.8.20, а. Вона отримана зі схеми автоколивного мультивібра­тора (див. рис. 8.16, а), де паралельно конденсатору С ввімкнено додатковий діод VD1 та введено коло запуску з елементів С1, R2, VD2. Діод VD1 забез­печує чекаючий режим роботи мультивібратора. Коло диференціювання С1, R2 формує імпульси запуску .малої тривалості. Через діод VD2 до інвертуючого входу операційного підсилювача надходять імпульси ли­ше позитивної полярності.

В стані стійкої рівноваги мультивібратора (інтервал часу 0 – t₁), який визна­чається петлею позитивного зворотного зв'язку, напруга на виході . Безперечно, що