Классификация мультивибраторов
Мультивибратор — это устройство, которое генерирует электрические колебания, близкие по форме к прямоугольной.
Мультивибраторы - самые распространенные генераторы прямоугольных импульсов, которые используются в радиотехнике и электронике. Как правило, они представляют собой двухкаскадный резистивный усилитель, который охвачен положительной глубокой обратной связью. Мультивибратор был изобретен французами Бохом и Абрахамом в период Первой мировой войны. В зависимости от режима работы мультивибраторы делятся на:
- Автоколебательные (нестабильные, астабильные). Данные устройства генерируют непрерывно колебания и самопроизвольно осуществляют переход из одного состояние в другое. При этом не требуется захвата частоты колебаний, а внешний сигнал синхронизации не обязателен.
- Моностабильные. В данных устройствах одно состояние неустойчивое (переходное), а другое стабильное. Такие мультивибраторы на некоторый промежуток времени, определяющийся параметрами их составляющими, переходят в неустойчивое состояние из-за действия запускающего импульса. После это они возвращаются в устойчивое состояние до следующего запускающего импульса. Данный вид мультивибраторов используется для формирования импульса с фиксированной продолжительностью, которая не зависит от длительности запускающего импульса.
- Бистабильные. Данный устройства устойчивы в любом из двух состояний (стабильное и переходное), может быть переключен из одного в другое при помощи подачи внешних импульсов.
Отнесение мультивибратора к классу автоматических генераторов оправдано только при автоколебательном режиме работы. В ждущем режиме работы мультивибратор генерирует импульсы только тогда, когда синхронизирующие сигналы поступают на его вход. Режим синхронизации от автоколебательного режима отличается тем, что в режиме синхронизации при помощи синхронизирующего (управляющего) колебания можно синхронизировать частоту колебаний автоколебательного мультивибратора в соответствии с частотой синхронизирующего сигнала или сделать кратной ей для автоколебательного мультивибратора.
Одновибратор
Одновибраторы делятся на:
- Укорачивающие.
- Расширяющие.
Рассмотрим схему укорачивающего одновибратора, представленную на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема укорачивающего одновибратора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Сигнал на выходе представленного одновибратора задержан относительно его входа, рассмотрим временные диаграммы на входе и выходе.
Рисунок 2. Временные диаграммы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Из данных временных диаграмм видно, что рассматриваемая схема одновибратора вырабатывает одиночный импульс по переднему фронту входного сигнала, а продолжительность импульса на выходе равняется времени задержки инвертора. Для того, чтобы продолжительность выходного импульса был больше, чем задержка одиночного инвертора, используют дополнительные задерживающие элементы на пассивных RC элементах, пример схемы такого одновибратора изображен на рисунке ниже.
Рисунок 3. Схема одновибратора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В расширяющихся одновибраторах продолжительность запускающего (входного) импульса должна быть меньше длительности формируемого импульса. Пример схемы расширяющегося одновибратора представлена на рисунке ниже.
Рисунок 4. схема расширяющегося одновибратора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Данный одновибратор изготовлен на основе двух логических элементов, а схема охвачена положительной обратной связью, потому что выход второго элемента соединен со входом первого. В первоначальном состоянии выходе элемента F2 имеется уровень логической единицы, а на выходе элемента F1 — уровень логического нуля, потому что на обоих его входах есть логические единицы. Когда на вход поступает запускающий импульс с нулевым потенциалом, на выходе первого логического элемента появляется уровень логической единицы, который поступает на вход второго элемента через конденсатор С. Элемент F2 инвертирует запускающий сигнал, что становится причиной подачи уровня нуль второй вход первого логического элемента по цепи обратной связи. Таким образом даже в случае появления уровня логической единицы, на выходе элемента F1 будет сохраняться высокое напряжение. На выходе второго логического элемента уровень логического нуля будет присутствовать до того момента, пока конденсатор не зарядится до уровня:
$Uc = U1-Uпор$
где Uпор — пороговое напряжение.
Еще одним условием присутствия нуля на выходе элемента F2 является следующее условие — пока напряжение на резисторе не достигнет значения порогового напряжения. Длительность запускающего импульса одновибратора может быть рассчитана по формуле:
$tu = C*(R+Rвых)ln*(U1/Uпор)$
где Rвых — выходное сопротивление первого логического элемента.
Чаще всего одновибраторы применяются для увеличения длительности входного импульса, деления частоты входного сигнала в установленное количество раз и т.п.
