Прямоугольной формы
6.2.2. Моностабильные релаксационные схемы
При схемотехнической реализации одновибратора исходят из RS-триггера, заменяя конденсатором один из резисторов обратной связи (рис. 6.8). Поскольку
через него не протекает постоянный ток, в стационарном состоянии транзистор T2
открыт, а T1– заперт.
Входной импульс положительной полярности открывает транзистор T1, и потенциал его коллектора скачком убывает от установившегося значения V+ до нуля.
Этот скачок передается на базу T2 через звено фильтра верхних частот RC, благодаря чему потенциал базы скачкообразно меняется и T2 запирается. Через резистор обратной связи R1 поддерживается открытое состояние T1 даже после падения входного напряжения до нуля.
Конденсатор C перезаряжается через резистор R, подключенный к V+. Транзистор T2 закрыт до тех пор, пока VB2 не поднимется примерно до +0,6 В.
По истечении времени te RC ln 2 транзистор T2 вновь открывается, то есть схема переключается в свое стабильное состояние. Осциллограммы напряжений одновибратора представлены на рис. 6.9.
Выходное напряжение возвращается к уровню, соответствующему состоянию
покоя, по истечении расчетной длительности импульса, даже когда продолжительность входного импульса превышает заданную длительность. В этом случае транзистор T1
остается открытым вплоть до исчезновения входного импульса, положительная обратная связь не действует, а T2 начинает пропускать ток не мгновенно, а через время, определяемое скоростью нарастания VB2.
По завершении процесса переключения конденсатор C должен быть заряжен
через резистор RC. Если к следующему запускающему импульсу конденсатор окажется заряженным не полностью, длительность выходного импульса окажется уменьшенной. Чтобы описанный эффект не превышал 1%, транзистор T1 должен оставаться закрытым на время восстановления 5RCC.
Напряжение питания схемы не должно превышать 5 В, иначе возникнет опасность превышения пробивного напряжения на переходе эмиттер–база транзистора T2 при открывании T1. Из-за этого длительность импульса сокращается при уменьшении питающего напряжения.
Рис. 6.8. Одновибратор. Длительность импульса te ≈ RC ln 2 |
Рис. 6.9. Осциллограммы напряжений |
6.2.3. Астабильная релаксационная схема
Если в одновибраторе заменить конденсатором еще один резистор в цепи положительной обратной связи (рис. 6.10), оба состояния окажутся поочередно стабильными на ограниченное время, так что схема будет непрерывно переключаться из
одного состояния в другое после однократного запуска (мультивибратор). Интервалы времени между переключениями составляют
и
По осциллограммам напряжений на рис. 6.11 видно, что t1 и t2 – это время,
в течение которого закрыты соответственно T1 и T2. Следовательно, переключение
схемы происходит всякий раз, когда открывается ранее закрытый транзистор.
Возможность изменять сопротивления резисторов R1 и R2 ограничена. С одной
стороны, они должны быть низкоомными по сравнению с βRC, чтобы через них протекал ток, достаточный для насыщения открытого транзистора. С другой стороны, они должны быть высокоомными относительно RC, чтобы конденсаторы успевали заряжаться вплоть до питающего напряжения. Отсюда вытекает условие:
Подобно одновибратору (см. рис. 6.8), напряжение питания здесь также не
может превышать 5 В, чтобы не выйти за пробивное напряжение перехода эмиттер–база.
Бывает, что мультивибратор (см. рис. 6.10) самостоятельно не запускается. Если, например, накоротко замкнуть выход, оба транзистора перейдут в состояние
насыщения, которое сохранится и после устранения короткого замыкания.
На частотах до 100 Гц конденсаторы оказываются громоздкими; на частотах
выше 10 кГц начинает сказываться длительность включения транзисторов.
Рис. 6.10. Мультивибратор. Длительности импульсов: t1 = R1C1ln 2; t2 = R2C2ln 2 |
Рис. 6.11. Осциллограммы напряжений |