- •Введение
- •Тема 5. Электронные приборы
- •Лекция 18. Физические свойства полупроводниковых материалов. Диоды
- •1. Электропроводность металлов и диэлектриков
- •2. Электропроводность полупроводников
- •Электропроводность примесных
- •4. Электронно-дырочный переход
- •4.1. Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего электрического поля
- •Электронно-дырочный переход под воздействием внешнего электрического поля
- •5. Основные параметры и типы
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Лекция 19. Транзисторы.
- •Классификация транзисторов
- •Биполярные транзисторы
- •Модуль коэффициента передачи определяется выражением
- •3. Полевые транзисторы
- •Общие сведения об igbt транзисторах
- •Интегральные микросхемы
- •Лекция 20. Силовые полупроводниковые приборы
- •Динисторы
- •Тиристоры
- •3. Симисторы
- •4. Статический индукционный транзистор
- •Тема 6. Электронные устройства лекция 21. Резистивные усилители сигналов низкой частоты
- •Классификация усилителей
- •Принцип работы резистивного усилителя
- •2.1 Схемы смещения и температурной стабилизации
- •Модуль коэффициента усиления определяется выражением:
- •Обозначим
- •4. Дифференциальный усилитель
- •При кu → ∞ коэффициент усиления схемы с оос определяется простым отношением
- •Частотные свойства оу
- •Электрические фильтры
- •Фильтр нижних частот
- •2.2.Фильтр верхних частот
- •Ачх фильтра приведена на рис. 22.5, б.
- •2.3 Полосовой фильтр
- •Избирательные усилители
- •Коэффициент передачи моста Вина в цепи пос определяется выражением
- •Лекция 23. Усилители мощности
- •Однотактный усилитель мощности
- •2. Двухтактный усилитель мощности
- •Лекция 24. Генераторы электрических сигналов
- •1. Назначение и классификация генераторов
- •2. Принципы построения генераторов
- •3. Генераторы гармонических колебаний
- •Трехточечные схемы генераторов
- •Лекция 25. Импульсные устройства
- •1. Общие сведения об импульсных сигналах
- •2. Электронные ключи
- •3. Компараторы
- •4. Формирующие цепи
- •Триггеры
- •Лекция 26. Генераторы импульсных сигналов
- •Мультивибраторы
- •2. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •Если напряжение на входе оу постоянное, то на его выходе формируется линейно изменяющееся напряжение
- •Линейно убывает и в момент t3 принимает значение:
- •Далее значение uглин периодически изменяется от –0,79 в до 3,2 в, а uос от –2,32 в до 4,31 в.
- •Лекция 27. Источники питания электронных устройств
- •Общая характеристика вторичных
- •2. Однофазные выпрямители тока
- •2.1 Однофазные выпрямители
- •Трехфазные выпрямители
- •Управляемые выпрямители
- •3. Сглаживающие фильтры
- •3. Стабилизаторы напряжения
- •Лекция 28. Применение электронных устройств в технике птм
- •Электронные регуляторы напряжения
- •Электронные схемы управления стартером
- •3. Электронные системы зажигания
- •3.1. Основные этапы развития электронных систем зажигания
- •3.2. Датчики углового положения коленчатого вала двс
- •3.3. Коммутаторы
- •3.3.1. Коммутаторы с нормируемой скважностью
- •Тема 7. Цифровые устройства лекция 29. Введение в цифровую электронику
- •Общие сведения о цифровых сигналах
- •Основные операции и элементы
- •Основные теоремы алгебры логики
- •Булевы функции (функции логики)
- •Для элемента "или-не"
- •Для элемента "и-не"
- •Минимизация булевых функций
- •Лекция 30. Комбинационные устройства
- •1. Шифраторы
- •Дешифраторы, преобразователи кодов,
- •Сумматоры
- •Цифровые компараторы
- •Арифметико – логические устройства
- •Лекция 31. Триггеры
- •Общие сведения и классификация триггеров
- •Rs триггер на элементах “или – не”
- •Rs триггер на элементах “и – не”
- •Синхронные rs-триггеры
- •5. Универсальные триггеры
- •Лекция 32. Последовательностные устройства
- •1. Счетчики импульсов
- •Регистры
- •Цифровые запоминающие устройства
- •Лекция 33. Цифро-аналоговые и аналого- цифровые преобразователи
- •Цифро-аналоговые преобразователи
- •2. Аналого-цифровые преобразователи
- •2.1. Ацп последовательного счета.
- •2.1. Ацп поразрядного уравновешивания
- •Ацп одновременного считывания
- •Лекция 34. Микропроцессоры
- •Общие сведения
- •Структура микропроцессора
- •Секционированные микропроцессоры
- •Заключение
- •Тема 5. Электронные приборы 5
- •Тема 6. Электронные устройства 47
- •Тема 7. Цифровые устройства 169
Лекция 26. Генераторы импульсных сигналов
Мультивибраторы
Мультивибратором называется генератор периодически повторяющихся прямоугольных импульсов. Мультивибраторы могут работать в ждущем режиме, в режиме автоколебаний или в режиме синхронизации.
В ждущем режиме мультивибратор генерирует только один прямоугольный импульс заданной длительности при воздействии на вход управляющего сигнала. В автоколебательном режиме мультивибратор генерирует импульсы, амплитуда, частота и длительность которых определяются только параметрами схемы. В режиме синхронизации осуществляется принудительная генерация импульсов с частотой внешнего источника.
Схема мультивибратора может быть построена на транзисторах, ОУ или на логических элементах. Рассмотрим схему мультивибратора на ОУ, работающего в автоколебательном режиме (рис.26.1, а). Графики напряжений, поясняющие работу схемы, приведены на рис. 26.1, б.
В схеме рис. 26.1, а ОУ и цепь R3 R4 образуют компаратор с ПОС. При переключениях компаратора на его выходе формируются напряжения Uвых.m (оно открывает диод D1) или -Uвых.m (оно открывает диод D2).
Конденсатор С и резисторы R1, R2 образуют две интегрирующие цепи. Цепь заряда конденсатора R1C включена, когда открыт диод D1. Цепь разряда конденсатора R2C включена, когда открыт диод D2. Источником напряжения заряда и разряда конденсатора является выход ОУ. Нагрузкой интегрирующих цепей является инвертирующий вход ОУ.
Включим питание ОУ в момент времени t1. Выходное напряжение ОУ Uвых может отклониться как в положительном, так и в отрицательном направлениях. Допустим, что Uвых получило положительное приращение . Через цепь ПОС R3, R4 это приращение подается на прямой вход ОУ, усиливается им и, в свою очередь, вызывает приращение .. Процесс развивается лавинообразно. В результате в момент t1 на выходе ОУ напряжение скачком принимает значение .
Положительное напряжение ОУ открывает диод D1. Начинается заряд конденсатора С через резистор R1. Скорость заряда определяется постоянной цепи . Нарастающее по экспоненте напряжение конденсатора UC подается на инвертирующий вход ОУ.
На прямой вход ОУ, через цепь ПОС R3, R4 подается напряжение UOC, причем,
.
В момент времени t2 напряжение на конденсаторе UC достигает значения U0С. Происходит переключение компаратора. Он скачком переходит в область отрицательного насыщения, когда . Одновременно (в момент времени t2) скачком изменяется напряжение обратной связи до величины
.
Отрицательным напряжением на выходе ОУ диод D1 закрывается, а диод D2 открывается. Начинается перезаряд конденсатора С через резистор R2 до напряжения . Скорость перезаряда определяется постоянной времени . Когда напряжение на конденсаторе UC достигает значения – UOC (момент времени t3), происходит регенеративное переключение компаратора. Далее процессы периодически повторяются.
В установившемся режиме (от момента t2 и далее) напряжение конденсатора изменяется от UОС до - UОС и обратно. На графиках рис. 26.1, б интервал времени t2 – t3 определяет длительность паузы, а интервал t3 – t4 – длительность импульса. Аналитические выражения, определяющие временные параметры генерируемых импульсов, имеют вид:
– для длительности импульса
, (26.1)
– для длительности паузы
(26.2)
– для периода повторения
, (26.3)
– для скважности
(26.4)
Выражения (26.1) ÷ (26.4) позволяют выполнить расчет параметров мультивибратора. Кроме того, они позволяют определить способы регулировки частоты и скважности. Так, при регулировке частоты скважность не должна изменяться. Следовательно, величину сопротивлений R1, R2 целесообразно оставлять неизменной. Частоту целесообразно регулировать изменением R3 или R4.
При регулировке скважности частота должна оставаться неизменной. Это значит, что R3 и R4, а также (R1 + R2) должны быть постоянными величинами. Отсюда следует, что для регулировки скважности R1 и R2 следует выполнять как составляющие одного потенциометра. Крайние точки такого потенциометра подключаются к диодам D1 и D2, а средняя – к инвертирующему входу ОУ.
Схема ждущего мультивибратора приведена на рис. 26.2, а. Работу схемы поясняют графики рис. 26.2, б.
В схеме рис. 26.2, а ОУ и цепь R3, R4 образуют компаратор с ПОС, конденсатор С1 и резистор R – интегрирующую цепь. Источником питания этой цепи служит выходное напряжение компаратора, нагрузкой – инвертирующий вход ОУ. Диод D1 служит для фиксации начального напряжения на конденсаторе С – UC (0). Конденсатор С2 и резистор R5 образуют дифференцирующую цепь. Диод D2 пропускает на прямой вход ОУ только положительные импульсы. Эти импульсы служат для запуска ждущего мультивибратора.
В исходном состоянии . Компаратор находится в отрицательном насыщении, т. е. . Отрицательным напряжением диод D1 открыт и поддерживает на конденсаторе С1 напряжение UC (0)= 0. Напряжение обратной связи отрицательное, причем,
.
Так как – (0), то исходное состояние устойчиво, мультивибратор может находиться в нем как угодно долго.
Пусть в момент времени t1 с выхода дифференцирующей цепочки на прямой вход ОУ поступает короткий положительный импульс, амплитуда которого больше амплитуды . Напряжение на прямом входе становится положительным, и компаратор регенеративно переключается в область положительного насыщения, когда . Этим напряжением диод D1 закрывается, а конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R. На прямой вход ОУ подается положительное напряжение обратной связи:
Теперь UОC > UC(0), и этим напряжением ОУ поддерживается в состоянии положительного насыщения. Значит, входной импульс необходим только для срабатывания компаратора и может быть очень коротким.
Скорость заряда конденсатора С1 определяется постоянной времени RC1, которая и задает длительность формируемого импульса - . Этап формирования импульса завершается в момент времени t2, когда напряжение на конденсаторе достигает значения . В этот момент компаратор регенеративно переключается в область отрицательного насыщения. Длительность формируемого импульса определяется выражением:
(26.5)
После переключения компаратора в область отрицательного насыщения напряжение на конденсаторе скачком не изменяется. Под воздействием UC диод D1 остается закрытым. Поэтому после момента времени t2 начинается этап восстановления исходного состояния, когда конденсатор С1 разряжается через резистор R от источника - . Скорость разряда определяется постоянной времени RC1. В момент времени t3 напряжение на конденсаторе . В этот момент открывается диод D1, который препятствует дальнейшему уменьшению напряжения на конденсаторе С1. Исходное состояние восстановлено. Схема готова к поступлению нового входного импульса. Длительность этапа восстановления определяется выражением:
(26.6)
Следовательно, максимально допустимая частота входных импульсов для ждущего мультивибратора равна:
(26.7)