3. Мультивибраторы

Генераторы напряжения прямоугольных форм часто называют мультивибраторами. Они относятся к классу релаксационных генераторов, то есть генераторов, у которых изменения состояния отдельных активных приборов происходят в результате процесса регенерации.

Под регенерацией обычно понимают переходный процесс в электрической цепи, охваченной положительной обратной связью, который характеризуется резкими изменениями токов и падений напряжений на элементах цепи.

Рассмотренный принцип получения прямоугольного напряжения используется в микросхеме интегрального таймера КР1006ВИ1 (рис. 2а). Именно на этой микросхеме будут выполнены генераторы импульсов, исследуемые в настоящей лабораторной работе. В этом таймере ключ S выполнен на транзисторе VT1, на выходе установлен дополнительный буферный элемент DD2, а роль источников опорных напряжений U₁ ,U₂ выполняет делитель напряжений на резисторах R₁ R₂, R₃. Схема включения его мультивибратором показана на рис. 2б. При таком включении конденсатор С заряжается через резисторы R₁, R₂ до напряжения U₂=2/3U_п, а разряжается через резистор R₂ до напряжения U₁=1/3U_п. Диаграммы работы мультивибратора представлены на рис. 1в. Для расчета длительности импульса и паузы для схемы на рис. 2в, используем формулы: t_и=0.693·(R1+R2)С1, t_п=0.693·R2С1

б)

Рис. 2. Упрощенная схема таймера КР1006ВИ1 (а,б) и его включение мультивибратором (в)

4. Одновибраторы

Заторможенными, или ждущими, генераторами называют колебательные устройства, которые под влиянием входного сигнала генерируют единичный импульс. Если импульс имеет прямоугольную форму, то такой генератор называется одновибратором.

Принцип построения одновибратора рассмотрим на примере схемы интегрального таймера КР1006ВИ1 (рис. 2а). Если на его вход 2 подать положительное напряжение, большее 1/3U_n, и включить таймер так, как показано на рис. 3а, то триггер DD1 будет в нулевом состоянии, а ключ VT1 открыт. При подаче на вход 2 импульса напряжения (рис. 3б), потенциал которого меньше 1/3U_п, триггер DD1 перейдет в единичное состояние. Ключ VT1 закроется.

Конденсатор С начнет заряжаться через резистор R₁. Когда напряжение U_c достигнет значения 2/3U_п, сработает компаратор DA2 и переведет триггер DD1 в нулевое состояние. Ключ на транзисторе VT1 откроется и быстро разрядит конденсатор С до значения, близкого к нулевому (около 0,1 В) (рис. 3, в). К тому времени входной импульс должен закончиться, иначе колебание повторится при напряжении на конденсаторе U_c=1/3U_n.

Рис. 3 Одновибратор на микросхеме КР1006ВИ1(а) и диаграммы его напряжения(б,в,г)

После заряда конденсатора С повторных колебаний нет, так как он зашунтирован сопротивлением насыщенного транзистора VТ1. Для повторения колебания на вход 2 необходимо подать новый запускающий импульс. Под влиянием его в одновибраторе произойдет следующее колебание. На выходе таймера будут формироваться прямоугольные импульсы напряжения нормированной длительности и величины.

Длительность этих импульсов определяют по формуле: t_и =1,1 R₁C₁.

Конденсатор С вместе с резистором R образует цепь укорочения импульса, предотвращающую повторное срабатывание одновибратора при длинном по времени входном сигнале. Диод VD1 срезает положительный выброс запускающего импульса отрицательной полярности.

Вывод: одновибраторы позволяют из импульсов любой формы и длительности получить импульс, имеющий строго постоянные длительность и величину.

Промышленность выпускает специальные микросхемы одновибраторов с расширенными функциональными возможностями, например, 155АГ1, 155АГЗ, 564АГЗ и т.д.