Импулсните генератори са важен компонент на много електронни устройства. Най-простият импулсен генератор (мултивибратор) може да се получи от двустепенен ULF (фиг. 6.1). За да направите това, достатъчно е да свържете входа на усилвателя към неговия изход. Работната честота на такъв генератор се определя от стойностите на R1C1, R3C2 и захранващото напрежение. На фиг. 6.2, 6.3 показват схеми на мултивибратори, получени чрез просто пренареждане на елементи (части) на веригата, показана на фиг. 6.1. Оттук следва, че една и съща проста схема може да бъде изобразена по различни начини.

Практически примери за използване на мултивибратора са показани на фиг. 6.4, 6.5.

На фиг. 6.4 показва диаграма на генератор, който ви позволява плавно да преразпределяте продължителността или яркостта на светенето на светодиодите, включени като товар в колекторната верига. Чрез завъртане на копчето на потенциометъра R3 можете да контролирате съотношението на продължителността на светодиодите на левия и десния клон. Ако увеличите капацитета на кондензаторите C1 и C2, честотата на генериране ще намалее, светодиодите ще започнат да мигат. С намаляване на капацитета на тези кондензатори честотата на генериране се увеличава, трептенето на светодиодите ще се слее в солидно сияние, чиято яркост ще зависи от позицията на копчето на потенциометъра R3. Въз основа на такъв дизайн на веригата могат да бъдат сглобени различни полезни дизайни, например димер за LED фенерче; играчка с мигащи очи; устройство за плавна промяна на спектралния състав на източника на излъчване (многоцветни светодиоди или миниатюрни крушки и екран за сумиране на светлина).

Генераторът с променлива честота (фиг. 6.5), проектиран от В. Цибулски, ви позволява да получите звука, плавно променящ се във времето по честота [R 5 / 85-54]. Когато генераторът е включен, неговата честота се увеличава от 300 до 3000 Hz за 6 секунди (с кондензатор CZ от 500 μF). Промяната на капацитета на този кондензатор в една или друга посока ускорява или, обратно, забавя скоростта на промяна на честотата. Тази скорост може също така плавно да се променя чрез променливо съпротивление R6. За да може този генератор да действа като сирена или да се използва като генератор на честота, може да се осигури принудително периодично разреждане на SZ кондензатора. Такива експерименти могат да се препоръчат за самостоятелно разширяване на знанията в областта на импулсните технологии.

Генератор на управляван правоъгълен импулс е показан на фиг. 6.6 [P 10 / 76-60]. Генераторът също е двустепенен усилвател с положителна обратна връзка. За да се опрости веригата на генератора, е достатъчно да се свържат емитерите на транзисторите с кондензатор. Капацитетът на този кондензатор определя работната честота на генерирането. В тази верига се използва варикап за управление на честотата на генериране като капацитет, контролиран от напрежение. Увеличаването на блокиращото напрежение през варикапа води до намаляване на неговия капацитет. Съответно, както е показано на фиг. 6.7, работната честота на генериране се увеличава.

Varicap, като експеримент и изследване на принципа на действие на това полупроводниково устройство, може да бъде заменен с обикновен диод. Трябва да се има предвид, че германиеви точкови диоди (например D9) имат много малък начален капацитет (от порядъка на няколко pF) и съответно осигуряват малка промяна в този капацитет от стойността на приложеното напрежение. Силициевите диоди, особено мощните, предназначени за високи токове, както и ценеровите диоди, имат начален капацитет от 100 ... 1000 pF, така че често могат да се използват вместо варикапи. pn преходите на транзисторите могат да се използват и като варикапи, вижте също глава 2.

За да се контролира работата, сигналът от генератора (фиг. 6.6) може да се приложи към входа на честотомера и да се проверят границите на преструктурирането на генератора при промяна на управляващото напрежение, както и при смяна на варикапа или неговия аналог. Препоръчително е получените резултати (стойности на управляващото напрежение и честотата на генериране) при използване на различни видове варикапи да бъдат въведени в таблица и изобразени на графика (виж, например, фиг. 6.7). Имайте предвид, че стабилността на генераторите, базирани на RC елементи, е ниска.

На фиг. 6.8, 6.9 са показани типични схеми на генератори на светлинни и звукови импулси, направени на транзистори с различни видове проводимост. Генераторите са ефективни в широк диапазон от захранващи напрежения. Първият от тях произвежда кратки светкавици с честота от един Hz, вторият - импулси със звукова честота. Съответно, първият генератор може да се използва като маяк, светлинен метроном, вторият - като звуков генератор, чиято честота на трептене зависи от позицията на копчето на потенциометъра R1. Тези генератори могат да бъдат комбинирани в едно цяло. За да направите това, достатъчно е да включите един от генераторите като товар на другия или успоредно с него. Например, вместо верига от светодиоди HL1, R2 или успоредно на нея (фиг. 6.8), можете да включите генератора според диаграмата на фиг. 6.9. В резултат получавате устройство за периодична звукова или светлинна и звукова сигнализация.

Генераторът на импулси (фиг. 6.10), направен на композитен транзистор (p-p-p и p-p-p), не съдържа кондензатори (като честотно задаващ кондензатор е използван пиезокерамичен емитер BF1). Генераторът работи при напрежение от 1 до 10 V и консумира ток от 0,4 до 5 mA. За да се увеличи силата на звука на пиезокерамичен емитер, той се настройва на резонансната честота чрез избор на резистор R1.

На фиг. 6.11 показва доста оригинален генератор на релаксационни трептения, направен на биполярен лавинен транзистор.

Генераторът съдържа като активен елемент транзистор на микросхемата K101KT1A с обратна връзка в базов режим на "отсечка". Лавиният транзистор може да бъде заменен от негов аналог (виж фиг. 2.1).

Често се използват устройства (фиг. 6.11) за преобразуване на измервания параметър (интензитет на светлинния поток, температура, налягане, влажност и др.) в честота с помощта на резистивни или капацитивни сензори.

Когато генераторът работи, кондензатор, свързан паралелно с активния елемент, се зарежда от източник на енергия през резистор. Когато напрежението върху кондензатора достигне напрежението на пробив на активния елемент (лавинен транзистор, динистор или други подобни), кондензаторът се разрежда до съпротивлението на натоварването, след което процесът се повтаря с честота, определена от константата на RC веригата. Резистор R1 ограничава максималния ток през транзистора, предотвратявайки термичен пробив. Синхронизиращата верига на осцилатора (R1C1) определя работния честотен диапазон на осцилатора. Слушалките се използват като индикатор за звукови вибрации при качествен контрол на работата на генератора. За количествено определяне на честотата, честотомер или импулсен брояч могат да бъдат свързани към изхода на генератора.

Устройството работи в широк диапазон от параметри: R1 от 10 до 100 kΩ (и дори до 10 MΩ), C1 - от 100 pF до 1000 μF, захранващо напрежение от 8 до 300 V. Токът, консумиран от устройството обикновено не надвишава един mA. Генераторът може да работи в режим на готовност: когато основата на транзистора е на късо към земята (обща шина), генерирането се нарушава. Преобразувателят-генератор (фиг. 6.11) може да се използва и в режим на сензорен ключ, най-простият Rx- и Cx-метър, регулируем широкообхватен импулсен генератор и др.

Генератори на импулси (фиг. 6.12, 6.13) също се правят на лавинни транзистори на микросхемата K101KT1 от типа p-p-p или K162KT1 на p-p-p, динистори или техни аналози (виж фиг. 2.1). Генераторите работят при захранващо напрежение по-високо от 9 B и произвеждат триъгълно напрежение. Изходният сигнал се взема от един от изводите на кондензатора. Входното съпротивление на каскадата след генератора (съпротивление на натоварване) трябва да бъде десет пъти по-високо от стойността на съпротивлението R1 (или R2). Към колекторната верига на един от транзисторите на генератора може да бъде свързан товар с нисък импеданс (до 1 kOhm).

Доста прости и често срещани на практика, импулсните генератори (блокиращи генератори), използващи индуктивна обратна връзка, са показани на фиг. 6.14 [А. с. СССР 728214], 6.15 и 6.16. Тези генератори обикновено могат да работят в широк диапазон от захранващи напрежения. При сглобяването на блокиращите генератори е необходимо да се спазва фазирането на клемите: ако "полярността" на намотката е неправилно свързана, генераторът няма да работи.

Такива генератори могат да се използват при проверка на трансформаторите за междувиткови повреди (вижте глава 32): такива дефекти не могат да бъдат открити по друг метод.

Литература: Шустов М.А. Практическа схема (книга 1), 2003 г

Някак си ме помолиха да направя обикновена мигаща лампа за управление на релето или да мига светлина с ниска мощност. Сглобяването на най-простия мултивибратор, независимо дали е симетричен или не симетричен, е някак тривиален и веригата е нестабилна и не напълно надеждна, въпреки факта, че трябва да работи при напрежение от 24 волта в камион и дори не твърде голям по размер.

Схема

След като потърсих мрежата за веригата, реших да включа популярната микросхема NE555N с помощта на листа с данни. Прецизен таймер, чиято цена е много ниска - около 10 рубли на микросхема в кутия за потапяне! Но тъй като натоварването ни не е съвсем слабо и може да са необходими големи токове спрямо захранването на таймера, тогава се нуждаем от някакъв ключ, който ще се контролира от самия таймер.

Можете да вземете обикновен транзистор, но той ще се нагрее поради големи загуби поради големи капки на кръстовището - следователно взех полеви транзистор с високо напрежение за няколко ампера ток, такъв превключвател с ток равномерен 2 ампера изобщо не се нуждае от радиатор.

Самият таймер 555 има ограничения в захранващото напрежение - около 18 волта, въпреки че дори при 15 може безопасно да излети, така че сглобяваме верига от ограничаващ резистор и ценеров диод с филтриращ кондензатор на входа на захранването!

Във веригата е въведен регулатор, така че да е възможно да се завърти копчето на регулатора за промяна на честотата на импулсите на електрическа крушка или реле. Ако не е необходима настройка, можете да настроите честотата до желаната, да измерите съпротивлението и след това да запоявате готовия. В горното има 2 регулатора наведнъж, които променят работния цикъл (съотношението на включено-изключено състояние на изхода). Ако е необходимо съотношение 1: 1, премахнете всичко с изключение на един променлив резистор.

Видео

Някои от елементите са направени в дип кутии, други в smd - за компактност и по-добро оформление като цяло. Веригата на импулсния генератор започна да работи почти веднага след включване, остава само да се настрои до желаната честота. Препоръчително е да напълните дъската с горещо лепило или да я поставите в пластмасов калъф, така че собствениците на автомобили да не се досетят да я завинтят директно към кутията или да я сложат върху нещо метално.

Това устройство ще намери приложение в различни устройства за автоматизация за прекъсване на прекъсвания на тока в товарни вериги или за генериране на импулсис широко променлив период на повторение и продължителност. Съотношение на импулсаможе да достигне няколко хиляди, периодът на тяхното повторение и продължителност - десетки секунди.

Когато захранването е включено (вижте диаграмата), всички транзистори генераторзатворен, кондензатор C1 започва да се зарежда през веригата VD1, R3, R H. Когато напрежението на емитера на транзистора VT1 стане по-малко, отколкото в основата, той ще се отвори. След него ще се отворят транзисторите VT2 и VT3. Сега кондензаторът C1 ще бъде разреден през веригата VT2, R4, VT1. След като кондензаторът се разреди, транзисторите ще се затворят отново и процесът ще се повтори.

В допълнение към посочената, друга разрядна верига на този кондензатор се въвежда в генератора - VT3, R5, VD2. Използването на композитен транзистор VT2VT3 ви позволява да увеличите съпротивлението на резистора R4, като по този начин намалите ефекта на веригата VT2, R4, VT1 върху продължителността на разреждането на кондензатора C1. В този случай генераторът в сравнение с оригинала получи редица предимства; стана възможно да се регулира продължителността на импулса в широк диапазон; елиминирана е зависимостта на продължителността на импулса от периода на повторение на импулса; подобрена форма на изходните импулси; волтаж практически престана да влияе на параметрите на импулсната последователност.

Товарът R H (лампа с нажежаема жичка, светодиод, релейна намотка и др.) може да бъде свързан както към отрицателния, така и към положителния захранващ проводник. Транзисторът VT3 се избира в съответствие с тока, консумиран от товара. Няма специални изисквания за други елементи на генератора.

Със стойностите на синхронизиращите елементи, посочени на диаграмата - C1, R3, R4, R5 - периодът на повторение на импулса може да се регулира от 20 до 1500 ms, а тяхната продължителност - от 0,5 до 1 2 ms.

А. ДРИКОВ

Генераторите на правоъгълни импулси се използват широко в радиотехниката, телевизията, системите за автоматично управление и компютърната техника.

За получаване на правоъгълни импулси със стръмни ръбове се използват широко устройства, чийто принцип на действие се основава на използването на електронни усилватели с положителна обратна връзка. Тези устройства включват така наречените генератори за релаксация - мултивибратори, блокиращи генератори. Тези генератори могат да работят в един от следните режими: готовност, автоосцилиране, синхронизация и разделяне на честотата.

В режим на готовност генераторът има едно стабилно равновесно състояние. Външен тригерен импулс кара чакащия генератор да прескочи в ново състояние, което не е стабилно. В това състояние, наречено квазиравновесно или временно стабилно, в генераторната верига протичат относително бавни процеси, които в крайна сметка водят до обратен скок, след което се установява стабилно първоначално състояние. Продължителността на квазиравновесното състояние, която определя продължителността на генерирания правоъгълен импулс, зависи от параметрите на генераторната верига. Основните изисквания към изчакващите генератори са стабилността на продължителността на генерирания импулс и стабилността на първоначалното му състояние. Изчакващите генератори се използват предимно за получаване на определен интервал от време, чийто начало и край се фиксират съответно от нарастването и падането на генерирания правоъгълен импулс, както и за разширяване на импулса, за разделяне на честотата на повторение на импулса и за други цели.

В автоосцилиращия режим генераторът има две квазиравновесни състояния и няма нито едно стабилно състояние. В този режим, без никакво външно влияние, генераторът последователно прескача от едно квазиравновесно състояние в друго. В този случай се генерират импулси, чиято амплитуда, продължителност и честота на повторение се определят главно от параметрите на генератора. Основното изискване за такива генератори е високата стабилност на честотата на собствените трептения. Междувременно, в резултат на промени в захранващите напрежения, подмяна и стареене на елементи, въздействието на други фактори (температура, влажност, смущения и др.), стабилността на честотата на собствените трептения на генератора обикновено е ниска.

В режим на синхронизация или честотно разделяне, честотата на повторение на генерираните импулси се определя от честотата на външното синхронизиращо напрежение (синусоидално или импулсно), подадено към веригата на генератора. Честотата на повторение на импулса е равна или кратна на честотата на синхронизиращото напрежение.

Генератор на периодично повтарящи се правоъгълни импулси от релаксационен тип се нарича мултивибратор.

Мултивибраторната схема може да бъде реализирана както на дискретни елементи, така и в интегрална конструкция.

Дискретен мултивибратор.В такъв мултивибратор се използват две усилващи стъпала, обхванати от обратна връзка. Един път за обратна връзка се формира от кондензатор и резистор а другото е и (фиг. 6.16).

състояния и осигурява генериране на периодично повтарящи се импулси, чиято форма е близка до правоъгълна.

В мултивибратора и двата транзистора могат да бъдат в активен режим за много кратко време, тъй като в резултат на действието на положителната обратна връзка веригата скача в състояние, при което единият транзистор е отворен, а другият е затворен.

Нека приемем за категоричност, че в момента на времето транзистор VT1 отворен и наситен, и транзисторът VT2 затворен (фиг. 6.17). кондензатор поради тока, протичащ във веригата в предишни моменти от време, той се зарежда до определено напрежение. Полярността на това напрежение е такава, че към основата на транзистора VT2 към емитера се прилага отрицателно напрежение и VT2 затворен. Тъй като единият транзистор е затворен, а другият е отворен и наситен, условието за самовъзбуждане не е изпълнено във веригата, тъй като коефициентите на усилване на етапите
.

В това състояние във веригата протичат два процеса. Един процес е свързан с потока на тока за презареждане на кондензатора от захранването през резисторната верига - отворен транзистор VT1 .Вторият процес се дължи на заряда на кондензатора през резистор
и основната верига на транзистора VT1 , в резултат на това напрежението на колектора на транзистора VT2 нараства (фиг. 6.17). Тъй като резисторът, включен в основната верига на транзистора, има по-високо съпротивление от колекторния резистор (
), времето за зареждане на кондензатора по-малко време за презареждане на кондензатора .

Процес на зареждане на кондензатор експоненциална с времева константа ... Следователно времето за зареждане на кондензатора , както и времето на нарастване на напрежението на колектора , т.е. продължителността на предния фронт на импулса ... През това време кондензаторът зареждане с напрежение .Поради презареждане на кондензатора базово напрежение транзистор VT2 расте, но засега транзистор VT2 затворен, а транзисторът VT1

отворен, защото основата му се оказва свързана към положителния полюс на захранването чрез резистор .

Основен
и колектор
напрежение на транзистора VT1 в същото време не се променят. Това състояние на веригата се нарича квазистабилно.

В момент от времето тъй като кондензаторът се презарежда, напрежението в основата на транзистора VT2 достига напрежението на отваряне и транзистора VT2 преминава в активен режим на работа, за което
... При отваряне VT2 токът на колектора се увеличава и съответно намалява
... Намаляване
причинява намаляване на базовия ток на транзистора VT1 , което от своя страна води до намаляване на тока на колектора ... Намаляване на тока придружено от увеличаване на базовия ток на транзистора VT2 тъй като токът, протичащ през резистора
, се разклонява към основата на транзистора VT2 и
.

След транзистора VT1 ще излезе от режима на насищане, условието за самовъзбуждане е изпълнено във веригата:
... В този случай процесът на превключване на веригата протича като лавина и завършва, когато транзисторът VT2 преминава в режим на насищане, а транзисторът VT1 - в режим на прекъсване.

В бъдеще практически разреден кондензатор (
) се зарежда от източника на захранване през веригата на резистора
- основната схема на отворения транзистор VT2 експоненциално с времева константа
... В резултат на това с течение на времето
има увеличение на напрежението в кондензатора преди
и се образува предната част на колекторното напрежение
транзистор VT1 .

Затвореното състояние на транзистора VT1 гарантирано от факта, че първоначално се зарежда до напрежение кондензатор през отворен транзистор VT2 свързан към междината база-емитер на транзистора VT1 , който поддържа отрицателно напрежение в основата си. С течение на времето блокиращото напрежение в основата се променя като кондензатор презарежда се през резистора на веригата - отворен транзистор VT2 ... В момент от времето напрежение на транзистора VT1 достига стойността
и се отваря.

Във веригата условието за самовъзбуждане отново е изпълнено и се развива регенеративен процес, в резултат на което транзисторът VT1 преминава в режим на насищане и VT2 затваря. кондензатор се оказва зареден до напрежение
, и кондензатора почти разреден (
). Това съответства на момента във времето , от което започна разглеждането на процесите в диаграмата. Това завършва пълния цикъл на работа на мултивибратора, тъй като в бъдеще процесите във веригата се повтарят.

Както следва от времевата диаграма (фиг. 6.17), в мултивибратора периодично повтарящите се правоъгълни импулси могат да бъдат отстранени от колекторите на двата транзистора. В случай, че товарът е свързан към колектора на транзистора VT2 , продължителност на импулса се определя от процеса на презареждане на кондензатора , и продължителността на паузата - процесът на презареждане на кондензатора .

Верига за презареждане на кондензатор съдържа един реактивен елемент, следователно, където
;
;.

Поради това, .

Процес на презареждане приключва навреме , кога
... Следователно, продължителността на положителния импулс на колекторното напрежение на транзистора VT2 се дефинира по формулата:

.

В случай, че мултивибраторът е направен на германиеви транзистори, формулата е опростена, тъй като
.

Процес на презареждане на кондензатора което определя продължителността на паузата между импулси на колекторното напрежение на транзистора VT2 , протича в същата еквивалентна схема и при същите условия като процеса на презареждане на кондензатора , само с различна времева константа:
... Следователно, формулата за изчисляване е подобна на формулата за изчисление :

.

Обикновено в мултивибратора продължителността на импулса и продължителността на паузата се регулират чрез промяна на съпротивлението на резисторите. и .

Продължителността на ръбовете зависи от времето за отваряне на транзисторите и се определя от времето за зареждане на кондензатора през колекторния резистор на същото рамо
... При изчисляване на мултивибратора е необходимо да се изпълни условието за насищане на отворения транзистор
... За транзистор VT2 с изключение на тока
презареден кондензатор текущ
... Следователно за транзистора VT1 състояние на насищане
, и за транзистора VT2 -
.

Генерирана импулсна честота
... Основната пречка за увеличаване на честотата на генериране на импулси е дългото време на нарастване на импулсите. Намаляването на времето на нарастване на импулса поради намаляване на съпротивлението на колекторните резистори може да доведе до неизпълнение на условието за насищане.

При висока степен на насищане в разглежданата мултивибраторна схема са възможни случаи, когато след включване и двата транзистора са наситени и няма трептения. Това съответства на твърд режим на самовъзбуждане. За да се предотврати това, трябва да се избере режим на работа на отворен транзистор близо до границата на насищане, за да се поддържа достатъчно усилване във веригата за обратна връзка, както и да се използват специални мултивибраторни схеми.

Ако ширината на импулса равно на продължителност , което обикновено се постига при, то такъв мултивибратор се нарича симетричен.

Продължителността на предната част на импулсите, генерирани от мултивибратора, може да бъде значително намалена, ако в веригата се въведат допълнително диоди (фиг. 6.18).

Когато например транзисторът се изключи VT2 и напрежението на колектора започва да се увеличава, след това към диода VD2 се прилага обратно напрежение, то се затваря и по този начин изключва зареждащия кондензатор от колектора на транзистора VT2 ... В резултат на това зарядният ток на кондензатора вече не тече през резистора , и през резистора ... Следователно, продължителността на предния ръб на импулса на колекторното напрежение
сега се определя само от процеса на затваряне на транзистора VT2 ... Диодът работи по подобен начин. VD1 при зареждане на кондензатора .

Въпреки че при такава схема времето за нарастване е значително намалено, времето за зареждане на кондензаторите, което ограничава работния цикъл на импулса, практически не се променя. Времеви константи
и
не може да се намали чрез намаляване ... Резистор в отворено състояние на транзистора чрез отворен диод е свързан паралелно с резистора В резултат на това за
консумацията на енергия на веригата се увеличава.

Мултивибратор с интегрална схема(фиг. 6.19) Най-простата схема съдържа два инвертиращи логически порта LE1и LE2, две ангренажни вериги
и
и диоди VD1 , VD2 .

Да приемем, че в момента (фиг. 6.20) напрежение , а ... Ако токът през кондензатора не изтича, тогава напрежението върху него , и на входа на елемента LE1 ... Токът на зареждане на кондензатора протича във веригата от LE1през резистор . Входен волтаж LE2тъй като кондензаторът се зарежда намалява, но засега ,LE2е на нулева мощност.

В момент от времето
и на изхода LE2
... В резултат на това на входа LE1през кондензатор който се зарежда до напрежение
, се прилага напрежение и LE1отива в нулево състояние
... Тъй като напрежението на изхода LE1намалява, след това кондензаторът започва да се разрежда. В резултат на това на резистора ще се появи напрежение с отрицателна полярност, диодът ще се отвори VD2 и кондензатор бързо се разрежда до напрежение
... След края на този процес напрежението на входа LE2
.

В същото време процесът на зареждане на кондензатора протича във веригата и с течение на времето напрежението на входа LE1намалява. Когато в даден момент волтаж
,
,
... Процесите започват да се повтарят. Кондензаторът се зарежда отново , и кондензатора се разрежда през отворен диод VD1 ... Тъй като съпротивлението на отворен диод е много по-малко от съпротивлението на резисторите , и , разряд на кондензатора и се случва по-бързо от техния заряд.

Входен волтаж LE1във времеви интервал
се определя от процеса на зареждане на кондензатора :, където
;
- изходното съпротивление на логическия елемент в състояние на единица;
;
, където
... Кога
, образуването на импулс на изхода на елемента завършва LE2следователно продължителността на импулса

.

Продължителността на паузата между импулсите (интервал от време от преди ) се определя от процеса на зареждане на кондензатора , Следователно

.

Продължителността на предната част на генерираните импулси се определя от времето на превключване на логическите елементи.

Във времевата диаграма (фиг. 6.20) амплитудата на изходните импулси не се променя:
, тъй като при конструкцията му не е взето предвид изходния импеданс на логическия елемент. Като се вземе предвид крайността на това изходно съпротивление, амплитудата на импулсите ще се промени.

Недостатъкът на разглежданата най-проста мултивибраторна схема, базирана на логически елементи, е твърд режим на самовъзбуждане и свързаното с това възможно отсъствие на осцилаторен режим на работа. Този недостатък на схемата може да бъде елиминиран, ако се въведе допълнителен логически елемент И (фиг. 6.21).

Когато мултивибраторът генерира импулси, тогава изходът LE3
, дотолкова доколкото
... Въпреки това, поради режима на твърдо самовъзбуждане, такъв случай е възможен, когато, когато захранващото напрежение е включено, поради ниската скорост на нарастване на напрежението, токът на зареждане на кондензатора и се оказва малко. В този случай спадът на напрежението върху резисторите и може да бъде по-малко от прага
и двата елемента ( LE1и LE2) ще бъде в състояние, когато напреженията на техните изходи
... С тази комбинация от входни сигнали на изхода на елемента LE3ще има напрежение
което през резистора се подава към входа на елемента LE2... Защото
, тогава LE2е настроен на нула и веригата започва да генерира импулси.

За изграждане на генератори на правоъгълни импулси, наред с дискретни елементи и LE в интегрална конструкция, се използват операционни усилватели.

Операционен усилвател мултивибраторима две вериги за обратна връзка (фиг. 6.22). Обратната връзка на неинвертиращия вход се формира от два резистора ( и ) и следователно, ... Обратната връзка за инвертиращия вход се формира от верига ,

следователно напрежението на инвертиращия вход е
зависи не само от напрежението на изхода на усилвателя, но е и функция на времето, т.к
.

Нека разгледаме процесите, протичащи в мултивибратора, започвайки от момента на времето (фиг. 6.23), когато изходното напрежение е положително ( ). В този случай кондензаторът в резултат на процесите, протичащи в предишните моменти от време, той се зарежда по такъв начин, че към инвертиращия вход се подава отрицателно напрежение.

Положително напрежение, приложено към неинвертиращ вход
... Волтаж
остава постоянно, а напрежението на инвертиращия вход
нараства с течение на времето, като се стреми към нивото
, тъй като веригата е в процес на презареждане на кондензатора .

Въпреки това, докато
, състоянието на усилвателя определя напрежението на неинвертиращия вход и изходът остава на нивото
.

В момент от времето напреженията на входовете на операционния усилвател стават равни:
... Допълнително леко увеличение
води до факта, че диференциалното (разликово) напрежение на инвертиращия вход на усилвателя
се оказва положителен, така че изходното напрежение пада рязко и става отрицателно
... Тъй като напрежението на изхода на операционния усилвател е променило полярността, кондензаторът в бъдеще той се презарежда и напрежението върху него, както и напрежението на инвертиращия вход, са склонни да
.

В момент от времето отново
и след това диференциалното (разликово) напрежение на входа на усилвателя
става отрицателен. Тъй като действа на инвертиращия вход, напрежението на изхода на усилвателя рязко отново придобива стойността
... Напрежението на неинвертиращия вход също се променя рязко
... кондензатор което по времето зареден до отрицателно напрежение, се зарежда отново и напрежението на инвертиращия вход се увеличава, като се стреми към
... Тъй като в този случай
, тогава напрежението на изхода на усилвателя се поддържа постоянно. Както следва от времевата диаграма (фиг. 6.23), в момента пълният цикъл на работа на веригата завършва и в бъдеще процесите в нея се повтарят. Така на изхода на веригата се генерират периодично повтарящи се правоъгълни импулси, чиято амплитуда при
е равно на
... Продължителност на импулса (интервал от време
) се определя от времето за презареждане на кондензатора експоненциално от
преди
с времева константа
, където
Е изходният импеданс на операционния усилвател. Тъй като по време на пауза (интервал
) презареждането на кондензатора се случва при точно същите условия, както при образуването на импулси, тогава
... Следователно веригата работи като балансиран мултивибратор.

се случва с постоянно време
... С отрицателно изходно напрежение (
) диодът е отворен VD2 и времевата константа на презареждане на кондензатора определяне на продължителността на паузата,
.

Изчакващ мултивибратор или едноизстрел има едно стабилно състояние и осигурява генериране на правоъгълни импулси, когато към входа на веригата се прилагат къси импулси за задействане.

Дискретен единичен вибраторсе състои от два усилващи стъпала, покрити с положителна обратна връзка (фиг. 6.25).

	Един клон на обратната връзка, както в мултивибратора, се формира от кондензатор и резистор ; другият е резистор свързан към веригата с общ емитер на двата транзистора. Поради това включване на резистора напрежение база-емитер

транзистор VT1 зависи от колекторния ток на транзистора VT2 ... Тази верига се нарича единичен изстрел, свързан с емитер. Параметрите на веригата се изчисляват по такъв начин, че в първоначалното състояние, при липса на входни импулси, транзисторът VT2 беше отворен и пълен, и VT1 беше в режим на прекъсване. Това състояние на веригата, което е стабилно, се осигурява, когато са изпълнени следните условия:
.

Да приемем, че еднократният изстрел е в стабилно състояние. Тогава токовете и напреженията във веригата ще бъдат постоянни. Транзисторна база VT2 през резистор свързан към положителния полюс на захранването, което по принцип осигурява включено състояние на транзистора. За изчисляване на колектора
и основни токове, имаме системата от уравнения

.

След като определи оттук теченията
и , условието за насищане се записва във вида:

.

Имайки предвид това
и
, полученият израз е значително опростен:
.

На резистор поради протичането на токове ,
генерира се спад на напрежението
... В резултат на това потенциалната разлика между базата и емитера на транзистора VT1 дефиниран от израза:

Ако схемата удовлетворява условието
след това транзистор VT1 затворен. кондензатор в същото време се зарежда до напрежение. Полярността на напрежението през кондензатора е показана на фиг. 6.25.

Да приемем, че в момента (фиг. 6.26) на входа на веригата постъпва импулс, чиято амплитуда е достатъчна за отваряне на транзистора VT1 ... В резултат на това процесът на отваряне на транзистора започва във веригата. VT1 придружено от увеличаване на тока на колектора и намаляване на напрежението на колектора .

Когато транзисторът VT1 отваря, кондензатор се оказва свързан към областта база-емитер на транзистора VT2 по такъв начин, че базовият потенциал да стане отрицателен, а транзисторът VT2 влиза в режим на прекъсване. Процесът на превключване на веригата е лавинообразен, тъй като в този момент във веригата е изпълнено условието за самовъзбуждане. Времето за превключване на веригата се определя от продължителността на процесите на включване на транзистора VT1 и изключете транзистора VT2 и е части от микросекундата.

При затваряне на транзистора VT2 през резистор колекторните и базовите токове спират да текат VT2 ... Полученият транзистор VT1 остава отворен дори след края на входния импулс. В този момент на резистора спадове на напрежението
.

Състоянието на веригата, когато транзисторът VT1 отворен и VT2 затворен, е квазистабилен. кондензатор през резистор , отворен транзистор VT1 и резистор се оказва свързан към източника на захранване по такъв начин, че напрежението върху него има противоположна полярност. Във веригата протича ток за презареждане на кондензатор , и напрежението върху него и следователно на основата на транзистора VT2 клони към положително ниво.

Промяна на напрежението
е експоненциален: къде
... Първоначално напрежение в основата на транзистора VT2 определя се от напрежението, до което кондензаторът е зареден първоначално и остатъчното напрежение в отворения транзистор:

Граничната стойност на напрежението, към което се стреми напрежението в основата на транзистора VT2 , .

Тук се взема предвид, че чрез резистора не тече само токът за презареждане на кондензатора но и тока отворен транзистор VT1 ... Следователно, .

В момент от времето волтаж
достига напрежение на запалване
и транзистор VT2 се отваря. Възникващият колекторен ток създава допълнителен спад на напрежението на резистора , което води до намаляване на напрежението
... Това води до намаляване на основата и колектор токове и съответното увеличение на напрежението
... Положително увеличение на колекторното напрежение на транзистора VT1 през кондензатор предава се към основната верига на транзистора VT2 и допринася за още по-голямо увеличаване на колекторния му ток ... Във веригата отново се развива регенеративен процес, завършващ с факта, че транзисторът VT1 затваря и транзисторът VT2 преминава в режим на насищане. Това завършва процеса на генериране на импулси. Продължителността на импулса се определя чрез поставяне
: .

След края на импулса във веригата протича процесът на зареждане на кондензатора чрез верига, състояща се от резистори
,и емитерната верига на отворения транзистор VT2 ... В началния момент базовият ток транзистор VT2 е равна на сумата от зарядните токове на кондензатора : текущ ограничен от съпротивлението на резистора
, и тока, протичащ през резистора ... Тъй като кондензаторът се зарежда текущ токът на базата на транзистора намалява и съответно намалява VT2 , стремящи се към стационарната стойност, определена от резистора ... В резултат на това в момента на отваряне на транзистора VT2 спад на напрежението на резистор се оказва по-голямо от стационарната стойност, което води до увеличаване на отрицателното напрежение в основата на транзистора VT1 ... Когато напрежението на кондензатора достигне стойността
веригата се връща в първоначалното си състояние. Продължителността на процеса на презареждане на кондензатора , който се нарича етап на възстановяване, се определя от съотношението.

Минималният период на повторение на пулса на един изстрел
и максималната честота
... Ако интервалът между входните импулси е по-малък , след това кондензатор няма да има време за презареждане и това ще доведе до промяна в продължителността на генерираните импулси.

Амплитудата на генерираните импулси се определя от разликата в напрежението на колектора на транзистора VT2 в затворено и отворено състояние.

Моновибратор може да бъде реализиран на базата на мултивибратор, ако един клон на обратната връзка не е капацитивен, а се въвежда резистор и източник на напрежение
(фиг. 6.27). Такава схема се нарича еднократна с връзки колектор-база.

Към основата на транзистора VT2 се прилага отрицателно напрежение и се затваря. кондензатор заредени до напрежение
... В случай на германиеви транзистори
.

кондензатор , играещ ролята на усилващ кондензатор, се зарежда до напрежение
... Това състояние на веригата е стабилно.

Когато се прилага към основата на транзистора VT2 отключващ импулс (фиг. 6.28) във веригата, процесите на отваряне на транзистора започват да протичат VT2 и затваряне на транзистора VT1 .

В този случай условието за самовъзбуждане е изпълнено, развива се регенеративен процес и веригата преминава в квазистабилно състояние. Транзистор VT1 се оказва в затворено състояние, тъй като поради заряда на кондензатора върху основата му се прилага отрицателно напрежение. Транзистор VT2 остава в отворено състояние дори след края на входния сигнал, тъй като потенциалът на колектора на транзистора VT1 при затваряне се увеличава и съответно напрежението в основата се увеличава VT2 .

При превключване на веригата се образува предната част на изходния импулс, която обикновено се отстранява от колектора на транзистора. VT1 ... В бъдеще процесът на презареждане на кондензатора се извършва във веригата. .Напрежението върху него
и следователно напрежението в основата транзистор VT1 се променя експоненциално
,където
.

Когато в даден момент базовото напрежение достига
, транзистор VT1 се отваря, напрежението на неговия колектор
транзисторът намалява и се изключва VT2 ... В този случай се образува прекъсване на изходния импулс. Продължителността на импулса се получава, ако поставим
:

.

Защото
, тогава . Продължителност на среза
.

Впоследствие токът за зареждане на кондензатора протича във веригата през резистор
и основната верига на отворения транзистор VT1 ... Продължителността на този процес, която определя времето за възстановяване на веригата,
.

Амплитудата на изходните импулси в такава еднократна схема е практически равна на напрежението на захранването.

Едновибратор върху логически елементи... За реализиране на еднократно действие върху логическите порти обикновено се използват NAND порти. Структурната схема на такава еднократна снимка включва два елемента ( LE1и LE2) и верига за синхронизация
(фиг. 6.29). Входове LE2комбиниран и работи като инвертор. Изход LE2свързан към един от входовете LE1, а към другия му вход се прилага управляващ сигнал.

За да бъде веригата в стабилно състояние, към контролния вход LE1трябва да се приложи напрежение (фиг. 6.30). При това условие LE2е в състояние "1" и LE1- в състояние "0". Всяка друга комбинация от състояния на елементите не е постоянна. В това състояние веригата на резистора има известен спад на напрежението поради тока LE2вливащи се

входната му верига. Веригата генерира правоъгълен импулс с краткосрочно намаляване (време ) входен волтаж
... На интервал от време, равен на
(не е показано на фиг. 6.29), на изхода LE1напрежението ще се увеличи. Този скок на напрежението през кондензатора предадено на входа LE2... елемент LE2превключва в състояние "0". Така на вход 1 LE1на интервали
напрежението започва да действа
и този елемент ще остане в състояние на единица, дори и след изтичане на времето
волтаж
отново ще стане равно на логическото "1". За нормална работа на веригата е необходимо продължителността на входния импулс
.

Тъй като кондензаторът се зарежда изходен ток LE1намалява. Съответно падането на напрежението намалява с :
... В същото време напрежението се увеличава леко
целящи стрес
което при превключване LE1да се посочи "1" е по-малко
поради спада на напрежението в изходния импеданс LE1... Това състояние на веригата е временно стабилно.

В момент от времето волтаж
достига прага
и елемент LE2превключва в състояние "1". До вход 1 LE1се дава сигнал
и се превключва в регистрационно състояние. "0". В този случай кондензаторът , което във времевия интервал от преди зареден, започва да се разрежда през изходното съпротивление LE1и диод VD1 ... След изтичане на времето , определено от процеса на разреждане на кондензатора , веригата се връща в първоначалното си състояние.

Така на изхода LE2генерира се правоъгълен импулс. Продължителността му, в зависимост от времето на намаляване
преди
, се определя от релацията
, където
- изходен импеданс LE1в състояние "1". Времето за възстановяване на веригата, където
- изходен импеданс LE1в състояние "0"; - вътрешно съпротивление на диода в отворено състояние.

и напрежението на инвертиращия вход е ниско:
, където
спад на напрежението на диода в отворено състояние. Напрежението на неинвертиращия вход също е постоянно:
и тъй като
, тогава на изхода се поддържа постоянно напрежение
.

Когато се сервира в даден момент входен импулс с амплитуда на положителна полярност
напрежението на неинвертиращия вход става по-голямо от напрежението на инвертиращия вход и изходното напрежение изведнъж става равно на
... В този случай напрежението на неинвертиращия вход също нараства рязко до
... Едновременно диоден VDзатваря, кондензатор започва да се зарежда и на инвертиращия вход се повишава положително напрежение (фиг. 6.32). Чао
изходното напрежение остава
... В момент от времето в
полярността на изходното напрежение се променя и напрежението на неинвертиращия вход приема първоначалната си стойност, а напрежението започва да намалява при разреждане на кондензатора .

Кога достига стойността , диодът се отваря VD, и при това процесът на промяна на напрежението на инвертиращия вход спира. Веригата е в стабилно състояние. Продължителност на импулса, определена от експоненциалния процес на зареждане на кондензатор с времева константа от стрес преди , е равно на .

Защото
, тогава
.

Времето за възстановяване на веригата се определя от продължителността на процеса на разреждане на кондензатора от
преди
и като се вземат предвид приетите предположения
.

Генераторите на базата на операционни усилватели осигуряват образуването на импулси с амплитуда до десетки волта; времето на нарастване зависи от честотната лента на операционния усилвател и може да бъде части от микросекундата.

Блокиращият генератор е импулсен генератор от релаксиращ тип под формата на едностепенен усилвател с положителна обратна връзка, създадена от трансформатор. Блокиращият генератор може да работи в режим на готовност и в автоосцилиращ режим.

Блокиране в режим на готовност-генератор.Когато работи в режим на готовност, веригата има едно стабилно състояние и генерира правоъгълни импулси, когато на входа се получават тригерни импулси. Стационарното състояние на блокиращ генератор, базиран на германиев транзистор, се постига чрез включване на източник на отклонение в основната верига. При използване на силициев транзистор не е необходим източник на отклонение, тъй като транзисторът е затворен при нулево напрежение в основата (Фигура 6.33).

	Положителната обратна връзка във веригата се проявява във факта, че с увеличаване на тока в първичната (колекторна) намотка на трансформатора, т.е. колекторния ток на транзистора ( ), напрежение с такава полярност се индуцира във вторичната (базова) намотка, че базовият потенциал се увеличава. И, обратно, за

базовото напрежение намалява. Такава връзка се осъществява чрез подходящо свързване на началото на намотките на трансформатора (на фиг. 6.33, показано с точки).

В повечето случаи трансформаторът има трета (натоварваща) намотка, към която е свързан товарът .

Напреженията на намотките на трансформатора и протичащите в тях токове са свързани помежду си, както следва:
,
,
,
където
,
- коефициенти на трансформация;
- броят на завоите съответно на първичната, вторичната и товарната намотка.

Продължителността на процеса на включване на транзистора е толкова малка, че през това време токът на намагнитване практически не се увеличава (
). Следователно уравнението на токовете при анализиране на преходния процес на включване на транзистора е опростено:
.

Когато се сервира в даден момент към основата на импулсния транзистор (фиг.6.34) има увеличение на тока , транзисторът преминава в активен режим и се появява колекторен ток ... Увеличаване на тока на колектора с води до повишаване на напрежението върху първичната намотка на трансформатора , последващият растеж на намалената

базов ток
и действителният ток, протичащ в основната верига на транзистора,
.

По този начин първоначалната промяна в базовия ток
в резултат на процесите, протичащи във веригата, води до по-нататъшна промяна в този ток
, и ако
, то процесът на смяна на токове и напрежения е с лавинообразен характер. Следователно условието за самовъзбуждане на блокиращия генератор:
.

При липса на натоварване (
) това условие е опростено:
... Защото
, то условието на самовъзбуждане в блокиращия генератор се удовлетворява доста лесно.

Процесът на отваряне на транзистора, придружен от образуването на импулсния фронт, завършва, когато той премине в режим на насищане. В този случай условието за самовъзбуждане престава да се изпълнява и след това се формира върхът на импулса. Тъй като транзисторът е наситен:
, тогава към първичната намотка на трансформатора се подава напрежение
и намаленият базов ток
както и ток на натоварване
, се оказва постоянен. Токът на намагнитване по време на образуването на импулсния връх може да се определи от уравнението
, откъдето при нулеви начални условия получаваме
.

По този начин токът на намагнитване в блокиращия генератор, когато транзисторът е наситен, нараства във времето по линеен закон. В съответствие с уравнението на токовете колекторният ток на транзистора също нараства линейно
.

С течение на времето насищането на транзистора намалява, тъй като базовият ток остава постоянен.
, а колекторният ток се увеличава. В даден момент от време колекторният ток нараства толкова много, че транзисторът преминава от режим на насищане към активен режим и отново започва да се изпълнява условието за самовъзбуждане на блокиращия генератор. Очевидно продължителността на импулса връх се определя от времето, през което транзисторът е в режим на насищане. Границата на режима на насищане съответства на условието
... следователно,
.

От тук получаваме формулата за изчисляване на продължителността на върха на импулса:

.

Магнетизиращ ток
по време на образуването на върха на импулса, той се увеличава и в момента на края на този процес, т.е.
, достига стойността
.

Тъй като напрежението на източника на енергия се прилага към първичната намотка на импулсния трансформатор по време на формирането на горната част на импулса , след това амплитудата на импулса върху товара
.

Когато транзисторът премине в активен режим, токът на колектора намалява
... Във вторичната намотка се индуцира напрежение, което води до намаляване на базовото напрежение и ток, което от своя страна причинява допълнително намаляване на тока на колектора. Във веригата се развива регенеративен процес, в резултат на което транзисторът преминава в режим на прекъсване и се образува импулсен разрез.

Лавинообразният процес на затваряне на транзистора има толкова кратка продължителност, че токът на намагнитване през това време практически не се променя и остава еднаква
... Следователно, докато транзисторът се изключи в индуктивността натрупана енергия
... Тази енергия се разсейва само в товара. , тъй като колекторните и базовите вериги на затворения транзистор се оказват отворени. В този случай токът на намагнитване намалява експоненциално:
, където
- времева константа. Тече през резистор ток създава обратен скок на напрежението върху него, чиято амплитуда е
, което също е придружено от скок на напрежението в основата и колектора на затворения транзистор
... Използвайки намерената по-рано връзка за
, получаваме:

,

.

Процесът на разсейване на енергията, съхранявана в импулсен трансформатор, който определя времето за възстановяване на веригата , завършва след времеви интервал
, след което веригата се връща в първоначалното си състояние. Допълнителен скок на напрежението на колектора
може да бъде значителен. Следователно в веригата на блокиращия генератор се вземат мерки за намаляване на стойността
, за което успоредно с товара или в първичната намотка е включена демпферна верига, състояща се от диод VD1 и резистор чиято съпротива
(фиг. 6.33). Когато се образува импулсът, диодът се затваря, тъй като към него се прилага напрежение с обратна полярност и амортизиращата верига не влияе на процесите във веригата. Когато, когато транзисторът е затворен, възникне скок на напрежението в първичната намотка, тогава към диода се прилага право напрежение, той се отваря и токът протича през резистора ... Защото
, след това скока в напрежението на колектора
и обратно скока на напрежението намаляват значително. Това обаче увеличава времето за възстановяване:
.

Резисторът не винаги е включен последователно с диода. , а след това амплитудата на взрива се оказва минимална, но продължителността му се увеличава.

импулси. Нека разгледаме процесите, протичащи във веригата, започвайки от момента на времето когато напрежението на кондензатора достига стойността
и транзисторът ще се отвори (фиг. 6.36).

Тъй като напрежението на вторичната (базовата) намотка по време на образуването на пика на импулса остава постоянно
, тогава при зареждането на кондензатора основният ток намалява експоненциално
, където
- съпротивление на база - емитерна област на наситен транзистор;
- времева константа.

В съответствие с уравнението на токовете колекторният ток на транзистора се определя от израза
.

От горните съотношения следва, че в самоосцилиращия блокиращ генератор по време на формиране на импулсния връх се променят както базовият, така и колекторният ток. Както можете да видите, базовият ток намалява с времето. Токът на колектора по принцип може да се увеличава и намалява. Всичко зависи от връзката между първите два члена на последния израз. Но дори ако токът на колектора намалее, той е по-бавен от базовия ток. Следователно, с намаляване на базовия ток на транзистора, идва момент във времето когато транзисторът напусне режима на насищане и процесът на формиране на върха на импулса завършва. По този начин продължителността на върха на импулса се определя от съотношението
... След това е възможно да се запише уравнението на токовете за момента на края на образуването на върха на импулса:

.

След някои трансформации имаме
... Полученото трансцендентално уравнение може да бъде опростено при условието
... Използване на експоненциалното разширяване на редицата и ограничаване до първите два члена
, получаваме формулата за изчисляване на продължителността на върха на импулса
, където
.

По време на образуването на горната част на импулса поради потока на базовия ток на транзистора, напрежението през кондензатора се променя и докато транзисторът се затвори, той става равен на
... Заместване на стойността в този израз
и интегрирайки, получаваме:

.

Когато транзисторът влезе в активен режим на работа, състоянието на самовъзбуждане започва отново и във веригата възниква лавинообразен процес на неговото затваряне. Както при чакащия блокиращ генератор, след затваряне на транзистора, съхраняваната в трансформатора енергия се разсейва, придружено от появата на скокове в колекторното и базовото напрежение. След края на този процес транзисторът продължава да бъде в затворено състояние поради факта, че отрицателното напрежение на заредения кондензатор се прилага към основата. ... Това напрежение не остава постоянно, тъй като в затворено състояние на транзистора през кондензатора и резистор токът на презареждане тече от захранването ... Следователно, тъй като кондензаторът се презарежда напрежението в основата на транзистора нараства експоненциално
, където
.

Когато базовото напрежение достигне
, транзисторът се отваря и процесът на оформяне на импулса започва отново. По този начин продължителността на паузата , определено от времето, когато транзисторът е в изключено състояние, може да се изчисли чрез поставяне
... Тогава получаваме
За блокиращ генератор, базиран на германиев транзистор, получената формула е опростена, тъй като
.

Блокиращите генератори имат висока ефективност, тъй като в паузата между импулсите токът от източника на енергия практически не се консумира. В сравнение с мултивибраторите и моновибраторите, те ви позволяват да получите по-голям работен цикъл и по-кратка продължителност на импулса. Важно предимство на блокиращите генератори е възможността за получаване на импулси, чиято амплитуда е по-голяма от напрежението на захранването. За това е достатъчно коефициентът на трансформация на третата (натоварваща) намотка
... В блокиращ генератор, при наличието на няколко намотки на натоварване, е възможно да се извърши галванична изолация между товарите и да се получат импулси с различна полярност.

Схемата на блокиращия генератор не е изпълнена в интегрална конструкция поради наличието на импулсен трансформатор.

Техника на измерване

Стабилен генератор на квадратни вълни

Тактовите генератори (CLG) са един вид главен механизъм в повечето сложни цифрови схеми. На изхода на GTI се образуват електрически импулси, повтарящи се с определена честота. Най-често те са с правоъгълна форма. Въз основа на тези колебания се синхронизира работата на всички цифрови микросхеми, включени в устройството. В един тактов цикъл се извършва една атомна операция (т.е. неделима, такава, която не може да бъде изпълнена или не е изпълнена частично).

Импулси на напрежение могат да се генерират с различна степен на точност и стабилност. Но колкото по-взискателна е веригата към основната честота, толкова по-точен и стабилен трябва да бъде генераторът.

Най-често срещаните са:

1. Класически (аналогови) генератори. Те са лесни за сглобяване, но имат лоша стабилност или генерират не съвсем правоъгълни импулси. Като най-прост пример - LC-вериги или вериги, базирани на тях.

2. Кварц (на базата на кварцови кристали). Тук кварцът действа като силно селективен филтър. Веригата се характеризира с висока степен на стабилност и лекота на сглобяване.

3.На базата на програмируеми ИС (като Arduino). Разтворите също образуват стабилни импулси, но за разлика от кварцовите, те могат да се управляват в определени диапазони и да образуват няколко еталонни честоти наведнъж.

4. Автогенератори. Това са управлявани GTI, работещи основно със съвременни процесори, най-често те са интегрирани директно в кристала.

По този начин следните са подходящи за ролята на стабилни правоъгълни импулсни генератори в схемите:

• кварц
• И програмируеми (на базата на програмируеми микросхеми).

Отделно си струва да споменем схемите на класически единични и мултивибратори, работещи с използването на логически елементи. Този клас GTI може недвусмислено да се използва в цифрови схеми, тъй като е в състояние да формира стабилна честота.

Високостабилен кристален осцилатор

Един от примерите за изпълнение.

Ориз. 1. Схема на кристален осцилатор

Схемата е изградена на базата на кварцов резонатор и CMOS инвертор на принципа на осцилатор на Пиърс.

Кондензаторите с повишен капацитет Ca и Cb са отговорни за повишаване на стабилността.

Мултивибратори, базирани на логика

Най-простата мултивибраторна схема изглежда така.

Ориз. 2. Мултивибраторна верига

Всъщност това е осцилаторна верига, базирана на кондензатори и съпротивления. Логическите елементи позволяват да се отрежат гладки ръбове на увеличаване и намаляване на напрежението при зареждане / разреждане на кондензатор в осцилаторна верига.

Графиката за образуване на напрежение ще изглежда така.

Ориз. 3. Графика на образуване на стрес

Кондензатор C1 е отговорен за продължителността на импулса, а C2 е отговорен за паузата между импулсите. Наклонът на предната част зависи от времето за реакция на портата.

Посочената схема има един недостатък - режимът на самовъзбуждане е възможен.

За да се елиминира този ефект, се използва още един допълнителен логически елемент (вижте диаграмата по-долу - LE3).

Ориз. 4.В хема мултивибратор

Осцилатори на операционни усилватели

Същата осцилаторна верига, но с интегрирането на операционния усилвател ще изглежда така.

Ориз. 5. Схема на осцилаторния кръг

Ориз. 6. Графика на образуването на импулси на изхода му

Горната схема генерира импулси, чието време е равно на времето за пауза, което не винаги трябва да е така.

Можете да въведете асиметрия в честотата на генериране, както следва.

Ориз. 7. Верига на импулсен генератор

Тук времето на импулсите и паузите между тях определят различните стойности на резисторите.

Генератор на базата на NE555

Микросхемата NE555 е универсален таймер, който може да работи в режим на няколко или един изстрел.

Има много аналози на тази микросхема: 1006VI1, UPC617C, ICM7555 и др.

Един от най-простите варианти за изграждане на стабилни генератори на квадратни вълни с честотен контрол може да се види по-долу.

Ориз. 8. Вариант на схемата на генератора на стабилни правоъгълни импулси

Тук във веригата са включени различни кондензатори (C1, C2, C3, може да има повече) и резистори за подстригване (R2, R3 и R4 са отговорни за нивото на изходния ток).

Формулата за изчисляване на честотата е както следва.

Ще разгледаме генератора, базиран на Arduino, в отделна статия.

Дата на публикуване: 07.01.2018

Мнения на читателите

• Алекс / 11.04.2019 - 10:17ч
  На фиг. 8 LED1 LED1 е забавно включен, без ограничение на тока ...
• vitaly / 23.11.2018 - 17:11 ч
  на разположение