3378

Рис. 3.

ug2

На первом этапе, продолжающемся в течение интервала времени ^ пока напряжение на диоде VD2

больше напряжения отсечки ВАХ, т.е. ид2 >еод’ ДИ°Д

проводит ток, и разряд конденсатора С происходит через малое выходное сопротивление находящегося в состоянии логического "О" элемента DD1 rO ^ (через насыщенный

транзистор VT1 элемента DD1), резистор R2 и диод VD2 (рис.2). Резистор R2 в этом случае ограничивает на допустимом уровне 1ВТтах выходной ток элемента DD1.

31

На первом этапе процесса разрядки конденсатора С амплитуда отрицательного выброса напряжения на входе

элемента DD2 близка к р .

е од

На втором этапе процесса разрядки конденсатора С

напряжение Ug2 < , ток ig2 = О и РазРял конденсатора

осуществляется через малое входное сопротивление находящегося в состоянии логического "О" элемента DD1

R 1 + R =X2

(рис.2 ).

На этом этапе процесс разряда конденсатора С правильнее называть процессом перезаряда, так как конденсатор, начиная с уровня - е од’ перезаряжается через

ноль до уровня uc(0) = U0 -и ВХ2 т |П- При этом напряжение

uBX2 (t) достигнет значения uBX2 min (Рис- 4). Этот процесс

32

Нагрузка ЖМВ обычно подключается к выходу элемента DD2. Это связано с тем, что, как видно из временных диаграмм (рис.1 б), импульс на выходе элемента DD2 имеет лучшую форму. Кроме того,

подключение нагрузки к выходу элемента DD1 приводит к изменению длительности формируемого импульса за счёт изменения амплитуды скачков напряжения uBX2 (t) и

постоянной времени Xj заряда конденсатора С.

3.3. Автоколебательный мультивибратор

на логических элементах

Принципиальная схема одного из вариантов несимметричного автоколебательного мультивибратора

(MB) с одной времязадающей RC-цепью на логических элементах "2И-НЕ" и иллюстрирующие её работу идеализированные временные диаграммы процессов,

протекающих в характерных точках устройства (без учёта собственных задержек логических элементов, конечной длительности фронтов и т.д.), показаны на рис. 5 а, б.

Рассматриваемая схема MB включает в себя три соединенных последовательно двухвходовых ТТЛ-

элемента "2И-НЕ", которые используются как усилители-

инверторы, так как входы у них соединены между собой, и

33

34

обратной связи, на активные участки своих передаточных характеристик uBblx =f(uBX)> к входу каждого логического элемента окажется приложенным напряжение большее или меньшее ипор • При этом все входящие в схему MB

логические элементы, используемые в качестве усилителей-инверторов, окажутся в одном из двух возможных неусилительных режимов: режиме,

соответствующем высокому уровню выходного напряжения Ueb|x = у 1 (уровню логической "1") и режиме,

соответствующем низкому уровню выходного напряжения

ивых = и ° (уровню логического "О"),

По мере перезаряда конденсатора С напряжение на входе элемента DD] снижается или повышается до уровня,

при котором рабочие точки всех логических элементов выйдут на активные участки своих передаточных характеристик и процесс регенерации повторится.

MB может быть выполнен по такой схеме, если требования к симметрии полуволн выходного напряжения по длительности (t01 - 102 ) не предъявляются.

Рассмотрим процессы, протекающие при работе данной схемы MB.

35

После включения питания какой-то из логических элементов быстрее других примет одно из двух возможных состояний и тем самым повлияет на состояние остальных логических элементов схемы. Предположим, что это будет

элемент DD2 - он первым в момент t --- t-j оказался в

состоянии логической "1" и на его выходе сформировался

высокий уровень напряжения ивых2 = U1 (рис. 5 б).

Положительный перепад напряжения с выхода элемента

DD2 передаётся через незаряженный конденсатор С на вход элемента DD1. Появление положительного скачка

соответствующее уровню логического "О" (uBblx1 =U0)- В

состоянии логического "О" оказывается и элемент DD3,

поскольку на его входе будет высокий уровень напряжения

U1. поступающий с выхода элемента DD2. Такое состояние логических элементов соответствует первому состоянию квазиустойчивого равновесия в MB. В таком состоянии квазиустойчивого равновесия конденсатор С заряжается от выходного напряжения U1 элемента DD2 через его

выходные сопротивления резистор R, и малое

36

напряжение на правом выводе резистора R (рис. 5 а)

практически равно нулю. Процессы, протекающие в MB в

период нахождения схемы в рассматриваемом состоянии квазиустойчивого равновесия, аналогичны процессам,

протекающим в рассмотренном выше ЖМВ.

После переключения в момент t = t1 элемента DD1

напряжение и0 на его выходе поддерживается за счёт

наличия на его входе напряжения Ug^t) > UnopПо мере заряда конденсатора при t > Ц напряжение ивх1(t) убывает

по экспоненциальному закону. В момент t = t2 напряжение uBXi(t) пересекает уровень ипор’ элемент DD1 начинает переключаться и на его выходе устанавливается

37

В результате переключения элемента DD2 из состояния логической "1" в состояние логического "О" напряжение на его выходе изменится на величину um = U1 - U0 • Поскольку

находящегося в состоянии логического "О", мало, делением

напряжения при передаче скачка ит с выхода элемента

DD2 на вход элемента DD1 через конденсатор С можно

пренебречь. Поэтому появление в момент t = t2 на выходе элемента DD2 скачка напряжения ит должно привести к

перепад напряжения на выходе элемента DD1 оказывается меньше величины ит - Это можно объяснить следующим.

Напряжение uBXi(t2) после скачка напряжения станет отрицательным, так как Unop<UmЗащитный диод с

отрицательного выброса напряжения uBXi(t2) на входе элемента DDL

38

выходом MB, будут непрерывно, пока включено питание,

установившееся на входе элемента DD1 сразу после переключения всех логических элементов в момент t - 13 •

превышает напряжение uBX-|(ti)> проявившееся в момент включения питания (рис. 56).

Это объясняется тем, что поскольку постоянная времени цепи, по которой заряжается и разряжается конденсатор С,

много больше времени переключения логических элементов, то сразу после переключения элементов в

выходное сопротивления элемента DD2, находящегося в состоянии логической "1".

Таким образом, в рассматриваемой схеме автоколебательного мультивибратора в качестве времязадающего элемента, определяющего время пребывания MB в первом и втором состояниях

40