3.2. Методика розрахунку загальмованих мультивібраторів на базі інтегральних схем

Загальмований мультивібратор в інтегральному виконанні є мультивібратором з колекторно-базовим додатним зворотним зв’язком з одним часозадаючим конденсатором на базі серії 119 (рис. 3.4, а).

Принцип роботи загальмованого мультивібратора полягає в наступному. В початковому стані в усталеному режимі струми через конденсатори C1 і C2 не течуть, транзистори VT2 відкритий, а VT1 – закритий. Напруга U_к2 на колекторі VT2 мала, тому напруга на базі транзистора VT1, поєднаної з колектором транзистора VT2 з допомогою дільника R2R3, близька до нуля і транзистор VT1 закритий, а конденсатор C заряджений до напруги

U_c(0) = E_к – U_D,

де U_D – напруга на базі. Діод VD1 і резистор RЗ тут, як і в автоколивальному мультивібраторі, забезпечують корекцію форми імпульсу на колекторі транзистора VT1.

Запускаючий імпульс U_зап додатної полярності через диференціююче коло C1 R1 і діод VD2 поступає на базу транзистора VT1 і відмикає його (рис. 3.4, в). Напруга на колекторі U_R1 падає, конденсатор C починає розряджатися через коректуючий діод VD1, транзистор VT1, який відкривається, джерело живлення E_к і резистор R. При цьому напруга U_б2 починає зменшуватися, транзистор VT2 – замикатися, а напруга U_R2 – збільшуватися. Завдяки зворотному зв’язку через прискорюючий конденсатор C2 напруга на базі VT1 (U_б1) також збільшується, що призведе до лавиноподібного перевертання мультивібратора. Напруга U_R1 i U_б2 скачкоподібно зменшується (рис. 3.4, в), транзистор VT1 приходить у відкритий, а транзистор VT2 – закритий стан. У цьому стані вони будуть знаходитися доти, доки експоненціальна напруга U_б2, що прагне до напруги +E_к, не досягне близької до нуля напруги відкриття транзистора VT2.

Тривалість вихідного імпульсу на колекторі VT1 може бути визначена за формулою

,

де  = U_D/ E_к .

Оскільки E_к=3 B, U_D=(0,5 – 0,6) B, то t_и=0,4 RC.

Для нормальної роботи чекаючого мультивібратора необхідно задовільняти умову відновлення схеми. Для цього конденсатор C повинен встигнути зарядитися через резистор RЗ раніше, ніж надійде наступний запускаючий імпульс:

5 RЗC T– t_и,

де T – період прямування запускаючих імпульсів.

Функціональна схема чекаючого мультивібратора на мікросхемі 119ГФ3 наведена на рис. 3.4, б.

3.3. Методика розрахунку автоколивальних мультивібраторів на базі інтегральних логічних елементів транзисторно-транзисторної логіки

До основних достоїнств інтегральних логічних елементів (ІЛЕ) з транзисторно-транзисторною логікою (ТТЛ) відносяться висока швидкодія, порівняльно невелике споживання енергії, високі навантажувальні властивості, що забезпечуються малим вихідним опором складного вихідного інвертора. Ці достоїнства дозволяють будувати на основі ІЛЕ ТТЛ досить швидкодіючі імпульсні схеми (особливо на ІЛЕ з діодами Шотки) з добрими показниками.

Основними параметрами ІЛЕ ТТЛ є: U⁰_п – порогова вхідна напруга, що відповідає переходу елемента з одиничного стану в нульовий; U¹_п – порогова вхідна напруга, що відповідає переходу елемента з нульового стану в одиничний; – відповідно вхідний струм, диференційний вхідний опір, вихідна напруга навантаженої схеми, вихідна напруга ненавантаженої схеми, диференційний вихідний опір, що відповідає одиничному стану ІЛЕ; – відповідно вхідний струм, диференційний вхідний опір, вихідна напруга навантаженої схеми, вихідна напруга ненавантаженої схеми, диференційний вихідний опір, що відповідає нульовому стану ІЛЕ; К=(du_вих / du_вх) – коефіцієнт підсилення ІЛЕ в режимі підсилення.

Важливими параметрами ІЛЕ ТТЛ також є: максимально допустиме значення вхідної напруги U_вх max; мінімально допустиме значення вхідної напруги від’ємної полярності U_вх min; максимально допустимий вихідний струм елемента I_вих max; максимальна частота перемикання _max; максимальна потужність споживання P_сп (для одного ІЛЕ).

У табл. 3.1 наведені типові значення необхідних для аналізу та розрахунку імпульсних пристроїв параметрів ІЛЕ ТТЛ серій: стандартної (К155), високої швидкодії (130), мікропотужної (134), з діодами Шотки (К531).

Розглянемо методику проектування мультивібратора з перехресними резисторно-ємнісними зворотними зв’язками на ІЛЕ І-НЕ ТТЛ (рис. 3.5, а) [Л-6]. До складу мультивібратора входять: два інвертори на двохвходових ІЛЕ І-НЕ DD1.1, DD1,2, резистори R1, R2 і конденсатори C1, C2 (часозадаючі кола – ЧЗК), захисні (демпфірувальні) діоди VD1 i VD2.

При використанні m–вхідних ІЛЕ І-НЕ ТТЛ (m-1) незадіяних входів підключаються до джерела живлячої напруги через резистор з опором 1 кОм або поєднуються всі m–входи (при m 3), оскільки поєднання входів при m>3 призведе до зниження вхідних опорів (в m разів). При заземленні хоча б одного з входів ІЛЕ буде постійно перебувати в одиничному стані. Діоди VD1 і VD2 запобігають ІЛЕ від дії великих вхідних напруг від’ємної полярності. При використанні ІЛЕ серії К155 немає необхідності використовувати діоди VD1 і VD2.

При роботі мультивібратора в автоколивальному режимі інвертори DD1.1 та DD1.2 почергово перебувають в одиничному і нульовому станах. Час перебування інверторів у нульовому або одиничному стані визначається часом заряду одного з конденсаторів C1 або C2. Якщо ІЛЕ DD1.1 перебуває

Таблиця 3.1