РадиоЛекторий

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Симметричный мультивибратор на логических элементах

Могут применяться любые логические элементы инвертирующего типа. При этом задействован один вход логического элемента.

Рис.12.1.Симметричный мультивибратор на логических элементах.

 

Входы элементов через резисторы R1 и R2 подключены к земле.

Рис.12.2. Временные диаграммы симметричного мультивибратора.

1.

2.

Время нахождения схемы в каждом из этих состояний определяется временем заряда емкостей C1 и C2.

Работу схемы начнем рассматривать с момента времени, когда в результате предшествующих процессов , первый элемент перешел в состояние 1 , т.е. .

Высокий уровень в начнет заряжать емкость C1 током , протекающим через C1 и R2. Если в начальный момент времени емкость C1 была разряжена, то все выходное напряжение в начальный момент будет приложено к R2 и будет действовать на вход Э2. Этот высокий уровень превышает пороговое напряжение, воспринимается Э2 ,как “1”, на выходе Э2 – “0”. По мере заряда С1 зарядный ток экспоненциально уменьшается , следовательно уменьшается на входе Э2. Но до тех пор , пока остается выше порогового уровня , оно воспринимается Э2, как “1”. И до t2 .

В момент t2 и начнет восприниматься Э2 уже как “0”. . Теперь уже высоким уровнем с выхода Э2 начинается зарядка емкости С2, создавая зарядным током падение напряжения на R1 и ,соответственно, на входе Э1. Э1 начнет переходить в “0”. Заряженная к этому моменту С1 начнет разряжаться через выход первого элемента. Разрядный ток в емкости С1 создает на R2 падение напряжения отрицательной полярности , которое по мере разряда емкости снижается до уровня , определяемого R2. В это же время , когда С1 разряжается , продолжается зарядка емкости С2. По мере ее заряда экспоненциально снижается . До момента t3 напряжение воспринимается как “1”, следовательно . В это же время . В t3 , когда зарядный ток С2 снизился и падение напряжения на первом резисторе снизилось до порогового значения , оно воспринимается, как “0”, что приводит к возрастанию и переходу его к единичному состоянию. Снова начинается заряд С1 и возникает высокий уровень , который переводит Э2 в нулевое состояние. В результате заряжавшаяся С2 начинает разряжаться, создавая всплеск отрицательного напряжения на входе Э1.Далее процессы повторяются. На выходе имеем почти прямоугольные импульсы.

В симметричной схеме R1=R2,C1=C2, t1=t2(для импульсов) на выходах элементов.

Время нахождения схемы в одном состоянии определяется временем заряда соответствующей емкости , при котором падение напряжения на сопротивлении снизится от единичного уровня до порогового. При этом емкость заряжается до

Рис.12.3. Временные параметры сигнала.

Если t1 – начало отсчета , где - постоянная времени зарядки емкости.

При напряжение на втором входе снизится до порогового

И можно найти

Если параметры разные, то длительность импульса на первом и втором элементе будет разная.

,

Т.е. длительность импульса однозначно определяется постоянными времени заряда емкости.

- период следования.

Для симметричного случая

,

При расчете схемы величинами сопротивлений R1 и R2 задаются из условия, чтобы их величина была меньше критической, а величину емкости рассчитывают или исходя из заданной длительности импульсов, или из частоты следования импульсов. Если в качестве логических элементов используются элементы с питанием 5В , то у них .

Тогда в этом случае .

А в несимметричном случае

.

В тех случаях, когда требуется регулирование длительности и частоты импульса необходимо изменять постоянную времени заряда. Для этого изменяют или величину сопротивлений или величину емкостей.

Емкости обычно переключаются ступенчато, изменяя частотные диапазоны, а сопротивления изменяют плавно.

Рис.12.4.Симметричный мультивибратор на логических элементах.

Регулировка частоты.

Если попарно изменять частоту генерируемых импульсов, сохраняя соотношение между длительностью на первом и втором выходе, то сопротивления R1 и R2 должны меняться синхронно. Одновременно они должны либо увеличиваться, либо уменьшаться. При этом с изменением постоянных времени будет сохраняться постоянным их отношение. В симметричном случае будет сохраняться одинаковая длительность на первом и втором выходе. В том случае, когда нас интересует только частота и не интересует соотношение их длительностей, то регулировку можно осуществлять лишь с помощью одного из элементов (первого или второго резистора).

При этом будет изменяться длительность одного из импульсов, а длительность второго будет оставаться постоянной. Период следования импульсов и соответственно частота будут изменяться только за счет изменения длительности одного из импульсов.

В некоторых случаях требуется реализовать соотношение только длительности импульсов на первом и на втором выходах , не изменяя частоты. Сохранять сумму длительностей постоянной.

Рис.12.5.Симметричный мультивибратор на логических элементах.

Регулировка длительности.

Это осуществляется путем добавления регулировочного сопротивления .

Такая схема позволяет регулировать соотношение длительности импульсов , не изменяя их частоты. В среднем положении - длительность импульсов одинакова.

Рис.12.6. Временные диаграммы симметричного мультивибратора

При работе на высоких частотах ( 100 кГц и выше) необходимая величина емкостей С1 и С2 очень мала (10-100 пФ). В этом случае в качестве регулируемы емкостей С1 и С2 можно использовать варикапы, емкостью которых можно управлять , подавая на них регулируемое обратное напряжение. В этом случае будет осуществляться плавная регулировка величины емкости, длительности и частоты.

 
map1 map2 map3 map4 map5 map6 map7 map8