Автоколебательные мультивибраторы с

Автоуправляемым смещением

Мягкий режим возбуждения можно обеспечить при помощи дополнительных логических элементов, исключающих срыв колебаний. В зависимости от сочетания уровня выходного напряжения на дополнительных логических элементах вырабатывается управляющее напряжение смещения, исключающие жесткий режим работы.

Схема мультивибратора с автоуправляемым смещением представлена на рис. 9.38. Мультивибратор состоит из симметричного мультивибратора (D₁, D₂, С₁, С₂, R₁, R₂, VD₁ и VD₂) и схемы выработки управляющего напряжения смещения (собранной на элементах D₃ и D₄). Логический элемент D₃ осуществляет логическую операцию И–НЕ, а элемент D₄ служит инвертором.

Жесткое самовозбуж-дение мультивибратора будет тогда, когда элементы D₁ и D₂ одновременно открыты. Для предотвращения этого режима на логические входы элементов D₁ и D₂ подают положительное напряжение. Это осуществляется таким образом: на входы элемента D₃ подаются уровни высокого напряжения с выходов мультивибратора. Под действием этих сигналов элемент D₃ открывается, и его низкое выходное напряжение поступает на вход инвертора D₄. Высокое выходное напряжение с выхода элемента D₄ поступает через резисторы R₁ и R₂ на входы D₁, D₂, открывая их, обеспечивая мягкий режим самовозбуждения мультивибратора.

При одновременном открывании элементов D₁ и D₂ на их выходах формируется низкое напряжение , которое, поступая на вход элемента D₃, закрывает его. На выходе элемента D₃ формируется высокое напряжение , которое открывает инвертор D₄. Резисторы R₁ и R₂ через малое выходное напряжение подключаются на корпус, замыкая входы мультивибратора на корпус. Элементы D₁ и D₂ начинают закрываться, что приводит к возбуждению колебаний мультивибратора.

В режиме автоколебаний логические элементы D₁ и D₂ поочередно находятся в открытом и закрытом состояниях. Элемент D₄ будет всегда открыт и замыкать резисторы R₁ и R₂ на корпус.

Регулировка длительности и периода повторения импульсов осуществляется дискретно с помощью конденсаторов C₁ и С₂.

Ждущие мультивибраторы

Ждущий мультивибратор имеет практически такую же схему как и RS–триггер. Отличие состоит в том, что вместо одной непосредственной связи используется емкостная связь и имеется дополнительная цепь запуска.

Схема ждущего мультивибратора на элементах И–НЕ и временные диаграммы представлены на рис. 9.39, где R и C – времязадающая цепь, инвертор D₁ в цепи запуска, диод VD служит для уменьшения времени восстановления конденсатора в паузах между импульсами. В момент времени t = 0 логические элементы D₁ и D₃ закрыты под действием на их входах низкого потенциала. Логический элемент D₂ открыт под действием высоких уровней напряжений на его входах, поступающих с выходов элементов D₁ и D₃. Выходное напряжение низкое, конденсатор С разряжен.

В момент времени t₁ на вход инвертора D₁ подается запускающий импульс. Низкий уровень напряжения с выхода инвертора поступает на один из входов логического элемента D₂, закрывая его. Высокий положительный перепад напряжения через конденсатор С поступает на входы логического элемента D₃, открывая его. При этом низкое выходное напряжение элемента D₃ поступает на вход элемента D₂, удерживая его в закрытом состоянии после окончания запускающего импульса. Длительность квазиустойчивого состояния определяется временем заряда емкости С. Ток заряда протекает от выхода элемента D₂, через конденсатор С, резистор R и на корпус. Ток заряда I_C создает на резисторе R уменьшающееся во времени напряжение, которое удерживает элемент D₃ в открытом состоянии. В момент времени t₂ это напряжение достигает порогового уровня, элемент D₃ начинает закрываться, возрастающее выходное напряжение поступает на вход элемента D₂, закрывая его. Мультивибратор опрокидывается в исходное состояние. Время восстановления определяется временем разряда конденсатора через цепь: верхняя обкладка конденсатора, выходной каскад элемента D₂. корпус, диод VD и нижняя обкладка конденсатора.

Длительность импульса определяется следующим выражением

,

где ; ; ; – сопротивление закрытого логического элемента D₂. Время восстановления определяется по формуле

.

ГЛАВА 10

АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА

 

Аналоговыми сигналами называют непрерывно изменяющиеся во времени электрические сигналы (ток, напряжение), значения которых в каждый момент времени однозначны. Устройства, формирующие и преобразующие аналоговые сигналы называют аналоговыми. Одной из основных функций аналоговых устройств является усиление электрических сигналов.

Усилителем электрических сигналов называется устройство, предназначенное для усиления мощности входного сигнала, усиление осуществляется активными элементами (биполярными, полевыми транзисторами) за счет потребления энергии от источника питания под действием входного сигнала. Входной сигнал управляет передачей энергии от источника питания в нагрузку. Принцип действия усилителя на одном транзисторе удобно объяснить с помощью структурной схемы (рис. 10.1).

Активный элемент и резистор R являются основой любого усилителя, а совместно с источником питания образуют выходную цепь усилителя. Под действием входного сигнала изменяется сопротивление активного элемента и изменяется ток в последовательной цепи, состоящей из источника питания, резистора, активного элемента. В результате этого изменяется падение напряжения на резисторе, а также выходное напряжение U_вых. Таким образом, процесс усиления основан на преобразовании активным элементом энергии источника питания U_ип в энергию переменного напряжения в выходной цепи при изменении сопротивления активного элемента под действием входного сигнала.