Генераторы импульсов

Цифровые ИМС широко применяются для создания импульсных генераторов с самовозбуждением типа мультивибраторов, частота колебаний которых определяется времязадающими цепями или кварцевыми резонаторами. Такие генераторы называются релаксационными. Подобно генераторам гармонических колебаний импульсные генераторы преобразуют энергию источника постоянного тока в энергию выходных колебаний прямоугольной формы.

Мультивибраторы.

Мультивибратором (англ. Multivibrator) называется автогенератор колебаний прямоугольной формы. Существует много различных схем одновибраторов, построенных на ЛЭ. Поскольку ЛЭ характеризуются достаточно высоким напряжением переключения, во многих схемах по крайней мере один из ЛЭ переводится в линейный режим для облегчения условий самовозбуждения и более устойчивой работы.

Мультивибратор на двух ЛЭ.

На рис. 11.85, приведена схема мультивибратора на двух ЛЭ «НЕ».

Мультивибратор на двух инверторах

Рис. 71.85. Мультивибратор на двух инверторах:

а — схема; б — временные диаграммы работы

Схема содержит два инвертора DD1.1 и DD1.2, две времязадающие ЯС-цепи Я1С1, R2C2 и защитные диоды VD1, VD2. Выход одного ЛЭ связан с входом другого через соответствующую ЯС-цепь, за счет чего создается положительная обратная связь, ускоряющая процесс переключения. Защитные диоды VD1, VD2 ограничивают значительные отрицательные перепады напряжений, передающиеся через конденсаторы, что предотвращает выход ИМС из строя.

Мультивибратор имеет два временно устойчивых состояния, чередующиеся за счет периодического заряда и разряда конденсаторов. Работа схемы основана на переключении ЛЭ при достижении напряжения на входе порога срабатывания.

На рис. 11.85, б показаны временные диаграммы работы мультивибратора на двух ЛЭ «НЕ».

При включении напряжения питания схема устанавливается в одно из состояний. Например, когда на прямом выходе Q устанавливается уровень лог.1, тогда на инверсном Q — лог.О. При этом оба конденсатора С1 и С2 разряжены. Под действием напряжения лог.1 на прямом выходе Q начинается заряд конденсатора С2 через резистор R2. Причем в начальный момент зарядный ток максимален, и напряжение на резисторе uR2 также максимально и примерно равно уровню лог.1. Уровень лог.1 на входе ЛЭ DD1.2 удерживает на его выходе (на выходе Q) уровень лог.О. По мере заряда конденсатора С1 напряжение на резисторе ик2 уменьшается, и когда оно понизится до порогового уровня Unop, ЛЭ DD1.2 переключится и на его выходе установится уровень лог.1. Это приведет к скачкообразному появлению на резисторе R1 и на входе ЛЭ DD1.1 лог.1 и к переключению ЛЭ DD1.1. В результате на прямом выходе Q мультивибратора установится уровень лог. О, а на инверсном Q — лог.1.

Конденсатор С2 быстро разрядится через диод VD2, а конденсатор С1 начнет заряжаться через резистор R1. По мере заряда конденсатора С2 напряжение на резисторе uR1 уменьшается, и когда оно достигнет порогового уровня, ЛЭ DD1.1 переключится и на его выходе установится уровень лог. 1. Конденсатор С1 быстро разрядится через диод VD1. Далее процессы повторяются. Таким образом, принцип работы мультивибратора заключается в периодическом заряде и разряде конденсаторов Cl, С2 и переключении ЛЭ DD1.1, DD 1.2. В результате на выходах мультивибратора формируется периодическая последовательность импульсов прямоугольной формы.

Длительность импульса 1и и длительность паузы tn определяются по формулам

где U1 — выходное напряжение лог.1 ЛЭ; Unov — пороговое напряже-

вых ^

ние ЛЭ.

При этом период Т и частота / выходных импульсов определяются выражениями

При R2C2 = R1C1 длительности и tn будут равны, и такой мультивибратор называется симметричным. Если tH и tn не равны, то мультивибратор называется несимметричным. Для периодической импульсной последовательности существует понятие скважности Q, которая определяется как Q = ТЛИ. Для симметричного мультивибратора скважность Q = 2.

Недостатком рассмотренного мультивибратора (см. рис. 11.85, а) является возможность такого состояния, при котором оба ЛЭ находятся одновременно в одном состоянии и генерация отсутствует (например, при медленном нарастании питающего напряжения). Чтобы колебания могли появиться, схему (см. рис. 11.85, а) дополняютдвухвходовым ЛЭ «И», входы которого подключаются к выходам Q и Q мультивибратора, а выход — к одному из резисторов R1 или R2, отсоединенному от общего провода.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >