Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Краткие сведения из теории. Релаксационные генераторы импульсов типа мультивибраторов нахо­дят широкое применение





 

Релаксационные генераторы импульсов типа мультивибраторов нахо­дят широкое применение. До появления транзисторов их выполняли на пре­рывателях и реле (простейший пример - электрический звонок) и электрова­куумных приборах. Мультивибратор на электронной лампе был установлен, например, на борту первого в мире искусственного спутника Земли. С появ­лением полупроводниковых приборов мультивибраторы выполнялись на транзисторах, тиристорах, туннельных диодах и других элементах.

В настоящее время мультивибраторы выполняют главным образом на интегральных микросхемах операционных усилителей (ОУ) и логических элементов. В том и другом случаях используют усилительные свойства ин­вертирующих схем и глубокую положительную обратную связь (ОС). Дей­ствие положительной ОС в мультивибраторах осуществляется в течение корот­кого промежутка времени, после чего устройство переходит в квазистатиче­ское состояние, когда активные элементы находятся в состоянии отсечки или насыщения (в частности логические элементы в состоянии логического нуля – U0, или единицы – U1).

Через определенные промежутки времени, определяемые процессами заряда-разряда конденсаторов, или накопления-выделения энергии магнит­ного поля катушек индуктивности, усилительные элементы на короткое вре­мя переходят в активный режим, в котором действует положительная ОС пе­реводя их скачком из состояния отсечки в насыщение или наоборот - из на­сыщения в отсечку. При использовании логических элементов происходит изменение логического состояния схемы на противоположное.

(1)
На рис. 1 приведены схемы мультивибраторов на логических элементах 2И-НЕ.Схема на рис. 1, а содержит два элемента DD1.1и DD1.2,охваченных положительной обратной связью через конденсатор С1. Резистор R1 выводит первый логический элемент в линейный режим, обеспечивая отрицательную обратную связь между входом и выходом по постоянному току. Частота ко­лебаний определяется по формуле

.


Рассмотрим работу этой схемы. Предположим, что в начальный мо­мент времени t0 выход логического элемента DD1.1находится в состоянии ло­гического нуля (примерно 0,1 В), выход DD1.2- в состоянии логической единицы, а разность потенциалов между обкладками конденсатора C1 равна нулю. Поэтому напряжение 3,7 В с выхода DD1.2через конденсатор передает­ся на вход DD1.1,устанавливая там логическую единицу. По мере заряда кон­денсатора напряжение на его левой обкладке снижается по экспоненциальному закону с постоянной времени t = R1C1. Когда это напряжение упадет до уровня Un = l,2В (порог перехода из логической единицы в логический нуль), на выходе инвертора DD1.1происходит переключение из логического нуля в логическую единицу, а на выходе DD1.2происходит перепад логической единицы в логический нуль. Этот перепад через конденсатор C1, создающий по­ложительную обратную связь, передается на вход DD1.1,делая процесс пере­ключения лавинообразным.



Рис.1. Схемы мультивибраторов на логических элементах

После завершения переключения на выходе DD1.1устанавливается на­пряжение логической единицы (3,7 В), на выходе DD1.2- логического нуля (0,1 В), а на левой обкладке конденсатора C1 напряжение -(3,7-1,2) В = -2,5 В от­носительно общего провода. Этот отрицательный потенциал сравнительно быстро падает до -0,6 В, т.к. во входной цепи микросхемы имеются защитные диоды, аноды которых соединены с общим проводом. Далее происходит пе­резаряд конденсатора через резистор R1 по экспоненциальному закону и, ког­да напряжение на входе DD1.1поднимается до уровня 1,2 В (переход из логи­ческого нуля в логическую единицу) происходит обратное переключение, на выходе DD1.1устанавливается логический нуль а на выходе DD1.2- логическая единица, т.е. схема возвращается к исходному состоянию, показанному в мо­мент t0 и далее весь процесс повторяется.


Схема мультивибратора (рис. 1, б) содержит дополнительный вход разрешения ЕО, управляющий триггером RS-типа на элементах DD1.2, DD1.3.Разрешение генерации происходит при условии подачи на этот вход напря­жения низкого уровня (логический нуль). При подаче логической единицы на выходе DD1.3устанавливается логический нуль, поступающий на вход 5 DD1.2и генерация прекращается. Частота колебаний определяется формулой (1).

Недостатком мультивибраторов на ТТЛлогических элементах является значительный входной ток и поэтому, сравнительно малое входное сопротивление. Поэтому для получения большого периода колебаний приходится использовать конденсаторы большой емкости. На схеме, приведенной на рис. 1, в, для уменьшения входного тока добавлен биполярный транзистор VT1,включенный по схеме с общим эмиттером. При этом сопротивление ре­зисторов можно увеличить до 30…60 кОм. Сопротивление резисторов R1, R2 можно увеличить до 1…10 Мом, если вместо биполярного использовать поле­вой транзистор. Для определения частоты можно воспользоваться формулой (1).

 

Рис. 2. Временные диаграммы напряжений на входах и выходах

логических элементов мультивибраторов (рис 1, г)



 

В случае, когда необходимо получить два колебания типа "меандр",смещенные по фазе на 180°, используют симметричную схему мультивибра­тора, приведенную на рис. 1, г. Положительная обратная связь между инвер­торами достигается с помощью конденсаторов C1, C2, соединяющих выход одного инвертора со входом другого. Выбрав R1 = R2 и C1 = C2,обеспечивают состояние, когда длительность импульса равна длительности паузы (т.е. скважность Q = 2, что характерно для сигнала "меандр").

Диоды VD1 и VD2служат для защиты сравнительно маломощных диодов расположенных во входной цепи на кристалле микросхемы. На рис. 2 приведены временные за­висимости напряжений на входах и выходах логических элементов мульти­вибратора.

Временные диаграммы показывают, что фаза колебаний на входах и выходах первого и второго логических элементов смещена на половину пе­риода, колебания во входных цепях носят экспонециально-нарастающий или экспонециально-убывающий характер и разделены скачками напряжения. Экспонента нарастания напряжения содержит два участка с неодинаковыми посто­янными времени (участки 2-3 и 3-4), некоторый излом характеристики на­блюдается и на спадающей части, где участок 6-7 проходит почти горизон­тально.

Колебания на выходах логических элементов имеют в первом прибли­жении прямоугольную форму, однако, используя более быструю развертку осциллографа, можно рассмотреть фронты нарастания и спада, которые но­сят экспоненциальный характер с наложением высокочастотного колебания.

Рис. 3. Принципиальная схема лабораторной установки

 

Конечные времена нарастания и спада выходных импульсов (участки 1-2 и 3-4) служат ограничением при создании релаксационных генераторов в облас­ти высоких частот.








Date: 2015-05-04; view: 511; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию