Лекція 9 3.5 Компаратори і тригери шмітта, генератори імпульсів

1. Загальні відомості

2. Мультивібратори

3. Одновібратори

4. Інтегруючі і диференціюючи RC-ланцюги:

Інтегруючий RC-ланцюг

Диференціюючий RC-ланцюг

3.5.1 Загальні відомості

Компаратором називають пристрій, призначений для порівняння двох напруг.

На рис. 3.19,а приведено умовне позначення компаратора. А на рис. 3.19 – його передатна характеристика.

Рисунок 3.19 – Компаратори:

а) умовне графічне позначення;

б) передатна характеристика компаратора.

Тригером Шмітта називають пристрій, призначений для формування напруги прямокутної форми із вхідної напруги довільної форми.

Н

U_вих

а рис. 3.20,а приведено умовне позначення тригера, що інвертує, а на рис. 3.20,б – його передатна характеристика.

U_{вихмакс}

U_викл

U_вихмін

Рисунок 3.20 –Тригер Шмітта:

а) умовне графічне позначення;

б) передатна характеристика тригера Шмітта

Мультивібраторами називають пристрої, призначені для генерування періодичної послідовності імпульсів напруги прямокутної форми із необхідними параметрами (амплітудою, тривалістю, частотою проходження та ін.)

На рис. 3.21 приведений графік, що показує роботу мультивібратору з моменту часу зміни вхідної напруги з мінімальної на максимальну.

u_вих

t

Рисунок 3.21 - Часова діаграма роботи мультивібратора

Одновібратори (чекаючі мультивібратори) призначені для формування прямокутного імпульсу напруги необхідної тривалості й амплітуди при впливі на вході короткого імпульсу, що запускає.

Часові діаграми роботи одновібатора наведені на рис.3.22.

u_вх

t

а

u_вих

t

Рисунок 3.22 - Часова діаграма роботи одновібратора

Блокінг-генератором називають релаксаційний генератор, що являє собою однокаскадний ключовий підсилювач, що за допомогою імпульсного трансформатора замкнутий у кільцеву схему із сильним пози додатним зворотним зв'язком.

Генератори лінійно змінюваної напругу (ГЛЗН) призначені для створення розгорнення електронного променя по екрану електронно-променевих приладів, одержання тимчасових затримок імпульсних сигналів, модуляції імпульсів по тривалості й т.д.

0. 3.5.2 Мультивібратори

Мультивібратори працюють у режимі самозбудження і процес одержання імпульсної напруги ґрунтується на перетворенні енергії джерела постійного струму.

Е1

Е2

Рисунок 3.25 - Схема мультивібратора на елементах НІ

Мультивібратори іноді називають релаксаційними генераторами (релаксаторами). Релаксатори, як і тригери, відносяться до класу спускових пристроїв. Вони засновані на застосуванні підсилювачів із гнучким (діючим тільки в перехідні процеси) додатним зворотним зв'язком на біполярних або польових транзисторах, логічних елементах і операційних підсилювачах в інтегральному виконанні або електронних приладах із негативним диференціальним опором, наприклад, тунельних діодах, одноперехідних транзисторах або тиристорах. На відміну від тригерів, що володіють двома станами стійкої рівноваги, мультивібратори мають стани квазірівноваги, які характеризуються порівняно повільними змінами струмів і напруг, що приводять до деякого критичного стану, при якому створюються умови для стрибкоподібного переходу мультивібратора з одного стану в інше. На рисунку 3.25 - наведена схема мультивібратора на логічному елементі НІ (у якості яких можуть бути використані елементи АБО-НІ або І-НІ з об'єднаними входами). Входи елементів НІ з'єднані через відповідні резистори із джерелом ЕРС. +Е, що трохи перевищує за рівнем логічну 1.

Конденсатори С₁ і С₂ включені в ланцюг зворотного зв'язку з виходу одного елемента на вхід іншого елемента. Для зменшення часу відновлення включені діоди VD₁, VD₂, які відкриваються на час розрядки відповідного конденсатора C₁ або С₂.

Стан квазирівноваги («1» на виході одного елемента й «0» на виході іншого) утримується протягом часу, необхідного для перезарядження конденсатора С₁ (або С₂ ) до рівня, що відповідає порогу спрацьовування елемента Е₁ (або Е₂). Після цього стан логічних елементів змінюються на протилежні й процеси повторюються. На виходах 1 і 2 мультивібратор генерує прямокутні імпульси протилежної полярності. Розглянемо роботу мультивібратора з моменту часу перемикання Е₂ в «0». У первісний момент часу й на вході Е₁ буде нульовий рівень сигналу, а на виході Е₁ –«1». По ланцюзі +Е – R₁ – C₁ — -Е₂ починається заряд конденсатора, що приводить до підвищення напруги на вході і при досягненні граничного значення цієї напруги відбудеться перемикання Е₁ в «0», а елемента Е₂ – в «1». Із цього моменту часу починається заряд конденсатора C₁ по ланцюзі +Е – R₂ – C_{1 –}Е₁ і розряд конденсатора С₂ по ланцюзі С₂ – VD₁ + Е -Е₂, тривалість імпульсу визначається часом заряду конденсатора.

(1)

де – рівень логічної одиниці;

– граничний рівень логічного елемента

При R₁=R₂=R і С₁=С₂=С, імпульси симетричні.

.