Покровский / УМК ОРЭ ч.1(для студентов) / Радиоэлектроника(часть1) / Ответы(часть1)№39

Одновибраторы - 3 -

Одновибраторы

Мультивибратор, работающий в ждущем режиме (в режиме запуска входным импульсным сигналом), носит название одновибратора. При воз­действии на вход одновибратора достаточно коротких импульсов запуска на его выходе формируются одиночные прямоугольные импульсы фикси­рованной длительности, которая определяется накопительной (времязадающей) RC-цепочкой.

В одновибраторе одно из состояний является локально устойчивым (или просто устойчивым), а другое квазиустойчивым. В устойчивом состоянии одновибратор может находиться неограниченное время («ждать» запускающего импульса), поэтому его часто называют ждущим мультивибратором. Итак, ло­кально устойчивое состояние характеризует исходный режим работы одновибра­тора. Квазиустойчивое состояние наступает с приходом импульса запуска, и его длительность определяется постоянной времени RC-цепочки.

Наиболее просто одновибратор можно реализовать на базовых логических элементах (рис. 6.20, а). Для этого в рассмотренную выше схему мультивибратора вводят цепь запуска, выполненную на логическом элементе DD1. В исходном состоянии логический элемент DD3 закрыт, и напряжение на выходе одновибра­тора равно уровню логический «1» U_вых = E_п (рис. 6.20, б...г).

Логический элемент DD1 цепи запуска одновибратора в исходном состоя­нии закрыт, и на его выходе присутствует логическая «1». Уровни логических «1» с выходов закрытых элементов DD1 и DD3 поступают на входы элемента DD2, поддерживая его в открытом состоянии. На выходе открытого элемента DD2 имеет место логический «0», и поэтому конденсатор С разряжен через этот элемент и открытый диод VD до нулевого потенциала. При поступлении в мо­мент времени t = t₁ на вход одновибратора положительного импульса запуска (рис. 6.20, б) элемент DD1 открывается, а элемент DD2 переходит в закрытое состояние. На выходе закрытого элемента DD2 возникает положительный ска­чок напряжения, который через конденсатор С передается на объединенный вход логического элемента DD3. Этот элемент открывается, и на его выходе ус­танавливается логический «0».

После переключения конденсатор С начинает разряжаться, и напряжение U_вх2 на входе элемента DD3 снижается. В момент времени t = t₂ когда напряжение на конденсаторе U_вх = U_пор (рис. 6.20, в), одновибратор переключается и вновь переходит в устойчивое состояние. Длительность импульса τ_и = t₂ − t₁ на выходе одновибратора зависит от времени разряда конденсатора С на резистор R и оп­ределяется выражением (6.9). Отметим, что в данной схеме выходной импульс имеет низкий потенциал (т. е. уровень логического «0») и для получения высо­кого потенциала (логической «1») необходимо на выходе мультивибратора включить инвертор.

Одновибратор на ОУ

Основой одновибратора на ОУ служит схема мульти­вибратора рис. 6.23, а, ждущий режим в которой обеспечивается диодом VD, включенным параллельно времязадающему конденсатору С (рис. 6.24, а). Им­пульсы запуска положительной полярности с амплитудой U_вхm подаются на не-инвертирующий вход ОУ через конденсатор С₁. В состоянии устойчивого рав­новесия на интервале 0...t₁ которое определяется петлей положительной ОС, выходное напряжение одновибратора U_вых = U_m⁻, а напряжение на неинвертирующем входе U_н = βU_m⁻. Напряжения на инвертирующем входе, конденсаторе С и на открытом диоде VD одинаковы и близки к нулю (рис. 6.24, б...г).

При поступлении в момент времени t = t₁ импульса запуска с амплитудой U_вх = |U_m| одновибратор опрокидывается и переходит в квазиустойчивое со­стояние. Напряжение на его выходе становится при этом равным U_m⁺, а напря­жение на неинвертирующем входе сменяется на положительное U_н = βU_m⁺. Ска­чок положительного выходного напряжения запирает диод VD и начинает заря­жать конденсатор С током, протекающим через резистор R. Напряжение на кон­денсаторе, а значит, и на инвертирующем входе возрастает по экспоненте, стре­мясь к значению U_m⁺ (см. рис. 6.24, б, г). Однако в момент времени t = t₂ напря­жения на инвертирующем и неинвертирующем входах сравниваются, и одновибратор скачком возвращается в устойчивое состояние. С приходом нового импульса запуска в момент времени t = t₃ процессы в схеме повторяются.

Длительность выходного импульса одновибратора определяется формулой

Время восстановления устойчивого состояния одновибратора

и оно всегда много меньше длительности импульса τ_и.

Литературный источник: [1] страницы 362-363.