Impulsgeneratoren sind ein wichtiger Bestandteil vieler elektronischer Geräte. Den einfachsten Impulsgenerator (Multivibrator) erhält man aus einem zweistufigen ULF (Abb. 6.1). Dazu genügt es, den Eingang des Verstärkers mit seinem Ausgang zu verbinden. Die Betriebsfrequenz eines solchen Generators wird durch die Werte von R1C1, R3C2 und der Versorgungsspannung bestimmt. In Abb. 6.2, 6.3 zeigen Diagramme von Multivibratoren, die durch einfaches Umordnen von Elementen (Teilen) der in Abb. 6.1. Daraus folgt, dass ein und dasselbe einfache Schema auf unterschiedliche Weise dargestellt werden kann.

Praktische Beispiele für die Verwendung des Multivibrators sind in Abb. 6.4, 6.5.

In Abb. 6.4 zeigt ein Diagramm eines Generators, mit dem Sie die Dauer oder Helligkeit der LEDs, die als Last im Kollektorkreis enthalten sind, stufenlos umverteilen können. Durch Drehen des Drehknopfes des Potentiometers R3 können Sie das Verhältnis der Leuchtdauer der LEDs des linken und rechten Zweigs steuern. Wenn Sie die Kapazität der Kondensatoren C1 und C2 erhöhen, verringert sich die Erzeugungsfrequenz, die LEDs beginnen zu blinken. Mit abnehmender Kapazität dieser Kondensatoren steigt die Erzeugungsfrequenz, das Flackern der LEDs geht in ein durchgehendes Leuchten über, dessen Helligkeit von der Position des Potentiometerknopfes R3 abhängt. Auf der Grundlage eines solchen Schaltungsdesigns können verschiedene nützliche Designs aufgebaut werden, beispielsweise ein Dimmer für eine LED-Taschenlampe; ein Spielzeug mit blinkenden Augen; ein Gerät zum stufenlosen Ändern der spektralen Zusammensetzung der Strahlungsquelle (mehrfarbige LEDs oder Miniaturlampen und ein Lichtsummierungsschirm).

Ein von V. Tsibulsky entwickelter Generator mit variabler Frequenz (Abb. 6.5) ermöglicht es Ihnen, eine gleichmäßig variierende Frequenz in der Frequenz zu erhalten [R 5 / 85-54]. Wenn der Generator eingeschaltet wird, erhöht sich seine Frequenz in 6 Sekunden von 300 auf 3000 Hz (mit einem Kondensator CZ von 500 μF). Eine Änderung der Kapazität dieses Kondensators in die eine oder andere Richtung beschleunigt oder verlangsamt im Gegenteil die Frequenzänderungsrate. Diese Geschwindigkeit kann durch den variablen Widerstand R6 stufenlos geändert werden. Damit dieser Generator als Sirene oder als Wobbelfrequenzgenerator verwendet werden kann, kann eine erzwungene periodische Entladung des SZ-Kondensators vorgesehen werden. Solche Experimente können zur Selbsterweiterung des Wissens im Bereich der Impulstechnik empfohlen werden.

Ein gesteuerter Rechteckimpulsgenerator ist in Abb. 6.6 [S. 10 / 76-60]. Der Generator ist auch ein zweistufiger Verstärker mit positiver Rückkopplung. Um die Generatorschaltung zu vereinfachen, reicht es aus, die Emitter der Transistoren mit einem Kondensator zu verbinden. Die Kapazität dieses Kondensators bestimmt die Betriebsfrequenz der Generation. In dieser Schaltung wird ein Varicap als spannungsgesteuerter Kondensator verwendet, um die Erzeugungsfrequenz zu steuern. Eine Erhöhung der Sperrspannung am Varicap führt zu einer Abnahme seiner Kapazität. Dementsprechend ist, wie in Abb. 6.7 erhöht sich die Betriebsfrequenz der Erzeugung.

Varicap kann als Experiment und Untersuchung des Funktionsprinzips dieses Halbleiterbauelements durch eine einfache Diode ersetzt werden. Es ist zu beachten, dass Germanium-Punktdioden (z. B. D9) eine sehr kleine Anfangskapazität (in der Größenordnung von mehreren pF) haben und dementsprechend eine kleine Änderung dieser Kapazität gegenüber dem Wert der angelegten Spannung bewirken. Siliziumdioden, insbesondere Leistungsdioden, die für hohe Ströme ausgelegt sind, sowie Zenerdioden haben eine Anfangskapazität von 100 ... 1000 pF und können daher oft anstelle von Varicaps verwendet werden. Die pn-Übergänge von Transistoren können auch als Varicaps verwendet werden, siehe auch Kapitel 2.

Um den Betrieb zu steuern, kann das Signal des Generators (Abb. 6.6) an den Eingang des Frequenzmessers angelegt werden und die Grenzen der Generatorrestrukturierung beim Ändern der Steuerspannung sowie beim Ändern des Varicap oder seines Analogs überprüfen. Es wird empfohlen, die erhaltenen Ergebnisse (Werte der Steuerspannung und Erzeugungsfrequenz) bei Verwendung verschiedener Varicap-Typen in eine Tabelle einzutragen und in einem Diagramm anzuzeigen (siehe z. B. Abb. 6.7). Beachten Sie, dass die Stabilität von Generatoren auf Basis von RC-Gliedern gering ist.

In Abb. 6.8, 6.9 zeigen typische Schaltungen von Generatoren von Licht- und Schallimpulsen, die auf Transistoren verschiedener Leitfähigkeitstypen hergestellt sind. Die Generatoren sind in einem weiten Versorgungsspannungsbereich effizient. Der erste von ihnen erzeugt kurze Lichtblitze mit einer Frequenz von einem Hz, der zweite - Impulse mit Schallfrequenz. Dementsprechend kann der erste Generator als Bake, Lichtmetronom, der zweite - als Tongenerator verwendet werden, dessen Schwingungsfrequenz von der Position des Potentiometerknopfes R1 abhängt. Diese Generatoren können zu einem Ganzen kombiniert werden. Dazu reicht es aus, einen der Generatoren als Last des anderen oder parallel dazu einzuschalten. Anstelle einer LED-Kette HL1, R2 oder parallel dazu (Abb. 6.8) können Sie beispielsweise den Generator gemäß dem Diagramm in Abb. 6.9. Als Ergebnis erhalten Sie ein Gerät zur periodischen Ton- oder Licht- und Tonsignalisierung.

Der Impulsgenerator (Abb. 6.10), der aus einem zusammengesetzten Transistor (p-p-p und p-p-p) besteht, enthält keine Kondensatoren (als Frequenzeinstellkondensator wurde ein piezokeramischer Emitter BF1 verwendet). Der Generator arbeitet mit einer Spannung von 1 bis 10 B und verbraucht einen Strom von 0,4 bis 5 mA. Um die Lautstärke eines piezokeramischen Strahlers zu erhöhen, wird dieser durch Wahl eines Widerstands R1 auf die Resonanzfrequenz abgestimmt.

In Abb. 6.11 zeigt einen ziemlich originellen Generator von Relaxationsschwingungen, der auf einem bipolaren Avalanche-Transistor hergestellt wurde.

Der Generator enthält als aktives Element einen Transistor der Mikroschaltung K101KT1A mit einer inversen Schaltung im "gebrochenen" Basismodus. Der Avalanche-Transistor kann durch sein Analogon ersetzt werden (siehe Abb. 2.1).

Geräte (Abb. 6.11) werden häufig verwendet, um die gemessenen Parameter (Lichtstromstärke, Temperatur, Druck, Feuchte usw.) mit resistiven oder kapazitiven Sensoren in eine Frequenz umzuwandeln.

Bei laufendem Generator wird ein parallel zum aktiven Element geschalteter Kondensator von einer Stromquelle über einen Widerstand aufgeladen. Wenn die Spannung am Kondensator die Durchbruchspannung des aktiven Elements (Avalanche-Transistor, Dinistor oder dergleichen) erreicht, wird der Kondensator auf den Lastwiderstand entladen, wonach der Vorgang mit einer durch die Konstante der RC-Schaltung bestimmten Frequenz wiederholt wird. Der Widerstand R1 begrenzt den maximalen Strom durch den Transistor und verhindert einen thermischen Durchbruch. Der Oszillator-Zeitschaltkreis (R1C1) bestimmt den Betriebsfrequenzbereich des Oszillators. Kopfhörer werden als Indikator für Schallschwingungen während der Qualitätskontrolle des Generatorbetriebs verwendet. Zur Quantifizierung der Frequenz kann an den Generatorausgang ein Frequenzmesser oder ein Impulszähler angeschlossen werden.

Das Gerät ist in einer Vielzahl von Parametern betriebsbereit: R1 von 10 bis 100 kΩ (und sogar bis zu 10 MΩ), C1 - von 100 pF bis 1000 μF, Versorgungsspannung von 8 bis 300 V. Der vom Gerät normalerweise verbrauchte Strom 1 mA nicht überschreitet. Der Generator kann im Standby-Modus arbeiten: Wenn die Basis des Transistors mit Masse kurzgeschlossen wird (gemeinsamer Bus), wird die Erzeugung unterbrochen. Der Wandler-Generator (Abb. 6.11) kann auch im Modus eines Sensorschlüssels, des einfachsten Rx- und Cx-Meters, eines abstimmbaren Weitbereichsimpulsgenerators usw. verwendet werden.

Impulsgeneratoren (Abb. 6.12, 6.13) werden auch auf Avalanche-Transistoren der Mikroschaltung K101KT1 vom p-p-p- oder K162KT1-Typ von p-p-p, Dinistoren oder ihren Analoga hergestellt (siehe Abb. 2.1). Die Generatoren arbeiten mit einer Versorgungsspannung von mehr als 9 B und erzeugen eine Dreiecksspannung. Das Ausgangssignal wird einem der Kondensatoranschlüsse entnommen. Der Eingangswiderstand der dem Generator nachgeschalteten Kaskade (Lastwiderstand) sollte zehnmal höher sein als der Wert des Widerstands R1 (bzw. R2). An den Kollektorkreis eines der Generatortransistoren kann eine niederohmige Last (bis 1 kOhm) angeschlossen werden.

Ganz einfach und in der Praxis häufig anzutreffen sind in Abb. 6.14 [A. mit. UdSSR 728214], 6.15 und 6.16. Diese Generatoren sind normalerweise in der Lage, über einen weiten Bereich von Versorgungsspannungen zu arbeiten. Bei der Montage von Blockiergeneratoren muss die Phasenlage der Klemmen beachtet werden: Wenn die "Polarität" der Wicklung falsch angeschlossen ist, funktioniert der Generator nicht.

Solche Generatoren können verwendet werden, um Transformatoren auf Windungsfehler zu überprüfen (siehe Kapitel 32): Solche Fehler können mit keiner anderen Methode erkannt werden.

Literatur: Shustov M.A. Praktische Schaltung (Buch 1), 2003

Irgendwie baten sie mich, ein einfaches Blinklicht zu machen, um das Relais zu steuern oder eine Glühbirne mit geringer Leistung zu blinken. Der Zusammenbau des einfachsten Multivibrators, ob symmetrisch oder nicht symmetrisch, ist irgendwie trivial, und die Schaltung ist instabil und nicht ganz zuverlässig, obwohl sie bei einer Spannung von 24 Volt in einem Lastwagen funktionieren sollte und sogar nicht zu groß ist.

Planen

Nachdem ich das Netzwerk nach der Schaltung durchsucht hatte, entschied ich mich, die beliebte NE555N-Mikroschaltung in das Datenblatt aufzunehmen. Präzisionstimer, dessen Kosten sehr gering sind - etwa 10 Rubel pro Mikroschaltung in einem Tauchgehäuse! Da unsere Last jedoch nicht ganz schwach ist und im Verhältnis zur Versorgung des Timers möglicherweise große Ströme erforderlich sind, benötigen wir eine Art Schlüssel, der vom Timer selbst gesteuert wird.

Sie können einen gewöhnlichen Transistor nehmen, der sich jedoch aufgrund großer Verluste aufgrund großer Tropfen an den Verbindungsstellen erwärmt - daher habe ich einen Hochspannungs-Feldeffekttransistor für mehrere Ampere Strom genommen, einen solchen Schalter mit einem geraden Strom 2 Ampere braucht überhaupt keinen Heizkörper.

Der 555-Timer selbst hat Einschränkungen in der Versorgungsspannung - etwa 18 Volt, obwohl er selbst bei 15 sicher ausfliegen kann, also bauen wir eine Kette aus einem Begrenzungswiderstand und einer Zenerdiode mit einem Siebkondensator am Stromeingang zusammen!

Ein Regler wurde in den Stromkreis eingefügt, so dass es möglich ist, den Reglerknopf zu drehen, um die Frequenz der Impulse einer Glühbirne oder einer Relaisbetätigung zu ändern. Wenn keine Anpassung erforderlich ist, können Sie die Frequenz auf die gewünschte einstellen, den Widerstand messen und dann das fertige verlöten. Im obigen gibt es 2 Regler gleichzeitig, die das Tastverhältnis (das Verhältnis des Ein-Aus-Zustands des Ausgangs) ändern. Wenn ein Verhältnis von 1: 1 erforderlich ist, entfernen Sie alles außer einem variablen Widerstand.

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Einige der Elemente werden in Dip-Cases hergestellt, andere in SMD - für Kompaktheit und ein besseres Gesamtlayout. Die Pulsgeneratorschaltung funktioniert fast sofort nach dem Einschalten, es bleibt nur noch die Einstellung auf die gewünschte Frequenz. Es empfiehlt sich, die Platine mit Schmelzkleber zu befüllen oder in ein Kunststoffgehäuse zu legen, damit Autobesitzer nicht raten, es direkt an das Gehäuse zu schrauben oder auf etwas Metall zu legen.

Anwendung findet dieses Gerät in verschiedenen Automatisierungsgeräten zur zeitweiligen Stromunterbrechung in Lastkreisen oder zum Erzeugen von Impulsen mit sehr variabler Wiederholungsdauer und Dauer. Tastverhältnis kann mehrere Tausend erreichen, die Dauer ihrer Wiederholung und Dauer - Dutzende von Sekunden.

Bei eingeschalteter Stromversorgung (siehe Diagramm) sind alle Transistoren Generator geschlossen ist, beginnt der Kondensator C1 über die Schaltung VD1, R3, R H aufzuladen. Wenn die Spannung am Emitter des Transistors VT1 kleiner wird als an der Basis, öffnet er. Danach öffnen sich die Transistoren VT2 und VT3. Nun wird der Kondensator C1 über die Schaltung VT2, R4, VT1 entladen. Nachdem der Kondensator entladen ist, schließen die Transistoren wieder und der Vorgang wird wiederholt.

Zusätzlich zu dem angegebenen wird eine weitere Entladeschaltung dieses Kondensators in den Generator eingeführt - VT3, R5, VD2. Die Verwendung eines zusammengesetzten Transistors VT2VT3 ermöglicht es Ihnen, den Widerstandswert des Widerstands R4 zu erhöhen, wodurch die Wirkung der Schaltung VT2, R4, VT1 auf die Dauer der Entladung des Kondensators C1 verringert wird. Gleichzeitig erhielt der Generator eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Original; es wurde möglich, die Pulsdauer über einen weiten Bereich zu regulieren; die Abhängigkeit der Pulsdauer von der Pulswiederholungsperiode wurde eliminiert; verbesserte Form der Ausgangsimpulse; Stromspannung praktisch aufgehört, die Parameter der Pulssequenz zu beeinflussen.

Die Last R H (Glühlampe, LED, Relaisspule usw.) kann sowohl im negativen als auch im positiven Stromkabel enthalten sein. Der VT3-Transistor wird entsprechend dem von der Last verbrauchten Strom ausgewählt. Für andere Elemente des Generators gibt es keine besonderen Anforderungen.

Mit den im Diagramm angegebenen Werten der Zeitglieder - C1, R3, R4, R5 - kann die Impulswiederholungsperiode von 20 bis 1500 ms und ihre Dauer von 0,5 bis 1 2 ms eingestellt werden.

A. DRYKOV

Generatoren für Rechteckimpulse sind in der Funktechnik, im Fernsehen, in automatischen Steuerungssystemen und in der Computertechnik weit verbreitet.

Um Rechteckimpulse mit steilen Flanken zu erhalten, werden häufig Geräte verwendet, deren Funktionsprinzip auf der Verwendung elektronischer Verstärker mit positiver Rückkopplung beruht. Zu diesen Geräten gehören die sogenannten Entspannungsgeneratoren - Multivibratoren, Blockiergeneratoren. Diese Generatoren können in einem der folgenden Modi betrieben werden: Standby, Selbstschwingung, Synchronisation und Frequenzteilung.

Im Standby-Modus hat der Generator einen stabilen Gleichgewichtszustand. Durch einen externen Triggerimpuls springt der wartende Generator in einen neuen Zustand, der nicht stabil ist. In diesem als Quasi-Gleichgewicht bezeichneten oder temporär stabilen Zustand treten im Generatorkreis relativ langsame Prozesse auf, die letztendlich zu einem Rücksprung führen, wonach sich ein stabiler Ausgangszustand einstellt. Die Dauer des Quasi-Gleichgewichtszustandes, der die Dauer des erzeugten Rechteckimpulses bestimmt, hängt von den Parametern der Generatorschaltung ab. Die Hauptanforderungen an wartende Generatoren sind die Stabilität der Dauer des erzeugten Impulses und die Stabilität seines Anfangszustandes. Wartegeneratoren dienen in erster Linie dazu, ein bestimmtes Zeitintervall zu erhalten, dessen Anfang bzw. Ende durch Anstieg und Abfall des erzeugten Rechteckimpulses festgelegt wird, sowie zur Impulserweiterung, zur Teilung der Impulswiederholrate und für andere Zwecke.

Im selbstschwingenden Modus hat der Generator zwei Quasi-Gleichgewichtszustände und keinen einzigen stabilen Zustand. In diesem Modus springt der Generator ohne äußere Einwirkung sequentiell von einem Quasi-Gleichgewichtszustand in einen anderen. Dabei werden Impulse erzeugt, deren Amplitude, Dauer und Wiederholrate hauptsächlich durch die Parameter des Generators bestimmt werden. Die Hauptanforderung an solche Generatoren ist eine hohe Stabilität der Eigenschwingungsfrequenz. Infolge von Änderungen der Versorgungsspannungen, dem Austausch und der Alterung von Elementen, dem Einfluss anderer Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, Anregung usw.) ist die Stabilität der Eigenschwingungsfrequenz des Generators normalerweise gering.

Im Synchronisations- oder Frequenzteilungsmodus wird die Wiederholrate der erzeugten Pulse durch die Frequenz der der Generatorschaltung zugeführten externen Synchronisationsspannung (sinusförmig oder pulsförmig) bestimmt. Die Pulswiederholrate ist gleich oder ein Vielfaches der Taktspannungsfrequenz.

Der Generator periodisch sich wiederholender Rechteckimpulse vom Relaxationstyp wird Multivibrator genannt.

Die Multivibratorschaltung kann sowohl auf diskreten Elementen als auch in integraler Bauweise realisiert werden.

Diskreter Multivibrator. In einem solchen Multivibrator werden zwei Verstärkerstufen verwendet, die durch Rückkopplung abgedeckt sind. Ein Rückkopplungspfad wird durch einen Kondensator und einen Widerstand gebildet und das andere ist und (Abb. 6.16).

Zustände und liefert die Erzeugung von sich periodisch wiederholenden Impulsen, deren Form nahezu rechteckig ist.

In einem Multivibrator können beide Transistoren für sehr kurze Zeit im aktiven Modus sein, da die Schaltung durch die Wirkung der Mitkopplung in einen Zustand springt, in dem ein Transistor geöffnet und der andere geschlossen ist.

Nehmen wir zur Bestimmtheit an, dass im Moment der Zeit Transistor VT1 offen und gesättigt, und der Transistor VT2 geschlossen (Abb. 6.17). Kondensator aufgrund des Stromflusses im Stromkreis in den vorherigen Zeitpunkten wird er auf eine bestimmte Spannung aufgeladen. Die Polarität dieser Spannung ist so, dass zur Basis des Transistors VT2 am Emitter wird eine negative Spannung angelegt und VT2 abgeschlossen. Da ein Transistor geschlossen und der andere offen und gesättigt ist, ist die Selbsterregungsbedingung in der Schaltung nicht erfüllt, da die Verstärkungsfaktoren der Stufen
.

In diesem Zustand laufen im Kreislauf zwei Prozesse ab. Ein Prozess ist mit dem Fluss eines Kondensatorladestroms verbunden von der Stromversorgung durch die Widerstandsschaltung - offener Transistor VT1 .Der zweite Vorgang ist auf die Ladung des Kondensators zurückzuführen durch einen Widerstand
und die Basisschaltung des Transistors VT1 , dadurch die Spannung am Kollektor des Transistors VT2 nimmt zu (die Abb. 6.17). Da der in der Basisschaltung des Transistors enthaltene Widerstand einen größeren Widerstandswert hat als der Kollektorwiderstand (
), die Ladezeit des Kondensators weniger Kondensatorladezeit .

Ladevorgang des Kondensators ist exponentiell mit einer Zeitkonstanten ... Daher ist die Ladezeit des Kondensators , sowie die Anstiegszeit der Kollektorspannung , d. h. die Dauer der Vorderflanke des Impulses ... Während dieser Zeit ist der Kondensator Laden mit Spannung .Durch Überladung des Kondensators Basisspannung Transistor VT2 wächst, aber so weit Transistor VT2 geschlossen, und der Transistor VT1

offen, weil sich herausstellt, dass seine Basis über einen Widerstand mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden ist .

Basic
und Sammler
Transistorspannung VT1 gleichzeitig nicht ändern. Dieser Zustand der Schaltung wird als quasistabil bezeichnet.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt Wenn der Kondensator überlädt, wird die Spannung an der Basis des Transistors VT2 erreicht die Öffnungsspannung und der Transistor VT2 geht in den aktiven Betriebsmodus, für den
... Beim Öffnen VT2 Kollektorstrom steigt und nimmt dementsprechend ab
... Verringern
bewirkt eine Abnahme des Basisstroms des Transistors VT1 , was wiederum zu einer Abnahme des Kollektorstroms führt ... Stromabnahme begleitet von einem Anstieg des Basisstroms des Transistors VT2 da der Strom durch den Widerstand fließt
, zweigt zur Basis des Transistors ab VT2 und
.

Nach dem Transistor VT1 den Sättigungsmodus verlassen wird, ist die Selbsterregungsbedingung in der Schaltung erfüllt:
... In diesem Fall verläuft das Umschalten der Schaltung wie eine Lawine und endet, wenn der Transistor VT2 geht in den Sättigungsmodus und der Transistor VT1 - im Abschaltmodus.

In Zukunft ein praktisch entladener Kondensator (
) wird vom Netzteil über die Widerstandsschaltung geladen
- die Grundschaltung des offenen Transistors VT2 exponentiell mit Zeitkonstante
... Als Ergebnis im Laufe der Zeit
die Spannung am Kondensator steigt an Vor
und die Vorderseite der Kollektorspannung wird gebildet
Transistor VT1 .

Der geschlossene Zustand des Transistors VT1 dadurch gewährleistet, dass zunächst auf Spannung aufgeladen Kondensator durch einen offenen Transistor VT2 mit der Basis-Emitter-Strecke des Transistors verbunden VT1 , das an seiner Basis eine negative Spannung aufrechterhält. Im Laufe der Zeit ändert sich die Sperrspannung an der Basis, da der Kondensator über den Schaltungswiderstand wiederaufladbar - offener Transistor VT2 ... Zu einem bestimmten Zeitpunkt Transistorspannung VT1 erreicht den Wert
und es öffnet sich.

In der Schaltung ist die Selbsterregungsbedingung wieder erfüllt und es entwickelt sich ein regenerativer Prozess, wodurch der Transistor VT1 geht in den Sättigungsmodus, und VT2 schließt. Kondensator stellt sich als aufgeladen auf Spannung heraus
, und der Kondensator fast entladen (
). Dies entspricht dem Zeitpunkt , von dem aus die Betrachtung der Prozesse im Diagramm begann. Damit ist der volle Betriebszyklus des Multivibrators abgeschlossen, da sich in Zukunft die Prozesse im Kreislauf wiederholen.

Wie aus dem Zeitdiagramm (Abb. 6.17) hervorgeht, können in einem Multivibrator periodisch sich wiederholende Rechteckimpulse von den Kollektoren beider Transistoren entfernt werden. Wenn die Last an den Kollektor des Transistors angeschlossen ist VT2 , Pulsdauer wird durch den Prozess der Überladung des Kondensators bestimmt , und die Pausendauer - der Prozess des Überladens des Kondensators .

Kondensator-Überladeschaltung enthält daher ein reaktives Element, wobei
;
;.

Auf diese Weise, .

Aufladevorgang endet irgendwann , Wenn
... Daher ist die Dauer des positiven Impulses der Kollektorspannung des Transistors VT2 wird durch die Formel definiert:

.

Wenn der Multivibrator auf Germaniumtransistoren hergestellt wird, wird die Formel vereinfacht, da
.

Kondensatoraufladevorgang die die Länge der Pause bestimmt zwischen Impulsen der Kollektorspannung des Transistors VT2 , läuft im gleichen Ersatzschaltbild und unter den gleichen Bedingungen ab wie das Umladen des Kondensators , nur mit anderer Zeitkonstante:
... Daher ist die Formel zur Berechnung von ist ähnlich der Formel zur Berechnung :

.

Üblicherweise werden bei einem Multivibrator die Impulsdauer und die Pausendauer durch Ändern des Widerstands der Widerstände eingestellt. und .

Die Dauer der Flanken hängt von der Öffnungszeit der Transistoren ab und wird durch die Ladezeit des Kondensators durch den Kollektorwiderstand desselben Zweigs bestimmt
... Bei der Berechnung eines Multivibrators muss die Sättigungsbedingung eines offenen Transistors erfüllt werden
... Für Transistor VT2 ohne Strom
Kondensator überladen aktuell
... Daher für den Transistor VT1 Sättigungsbedingung
, und für den Transistor VT2 -
.

Erzeugte Pulsfrequenz
... Das Haupthindernis für die Erhöhung der Pulserzeugungsfrequenz ist die lange Anstiegszeit der Pulse. Eine Verringerung der Impulsanstiegszeit aufgrund einer Verringerung des Widerstands der Kollektorwiderstände kann zu einer Nichterfüllung der Sättigungsbedingung führen.

Bei einem hohen Sättigungsgrad in der betrachteten Multivibratorschaltung sind Fälle möglich, in denen nach dem Einschalten beide Transistoren gesättigt sind und keine Schwingungen auftreten. Dies entspricht einem starren Selbsterregungsregime. Um dies zu verhindern, sollte man die Betriebsart eines offenen Transistors nahe der Sättigungsgrenze wählen, um eine ausreichende Verstärkung im Rückkopplungskreis aufrechtzuerhalten, und auch spezielle Multivibratorschaltungen verwenden.

Wenn die Pulsbreite gleich Dauer , was normalerweise bei erreicht wird, dann wird ein solcher Multivibrator als symmetrisch bezeichnet.

Die Dauer der vom Multivibrator erzeugten Impulsfront kann erheblich verkürzt werden, wenn zusätzlich Dioden in die Schaltung eingebaut werden (Abb. 6.18).

Wenn zum Beispiel ein Transistor ausschaltet VT2 und die Kollektorspannung beginnt zu steigen, dann zur Diode VD2 liegt eine Sperrspannung an, schließt sie und trennt dadurch den Ladekondensator vom Kollektor des Transistors VT2 ... Dadurch wird der Kondensatorladestrom fließt nicht mehr durch den Widerstand , und über einen Widerstand ... Daher ist die Dauer der Vorderflanke des Kollektorspannungsimpulses
wird jetzt nur noch durch den Schließvorgang des Transistors bestimmt VT2 ... Die Diode funktioniert ähnlich. VD1 beim Laden des Kondensators .

Obwohl bei einem solchen Schema die Anstiegszeit erheblich reduziert wird, ändert sich die Ladezeit der Kondensatoren, die das Tastverhältnis begrenzt, praktisch nicht. Zeitkonstanten
und
kann nicht durch Reduzieren reduziert werden ... Widerstand im offenen Zustand des Transistors durch eine offene Diode parallel zum Widerstand geschaltet Als Ergebnis ist at
die Leistungsaufnahme der Schaltung steigt.

Multivibrator mit integrierter Schaltung(Abb. 6.19) Die einfachste Schaltung enthält zwei invertierende Logikgatter LE1 und LE2, zwei Steuerketten
und
und Dioden VD1 , VD2 .

Nehmen wir an, dass im Moment der Zeit (Abb. 6.20) Spannung , ein ... Wenn der Strom durch den Kondensator leckt nicht, dann liegt die spannung drauf , und am Eingang des Elements LE1 ... Der Kondensatorladestrom fließt im Stromkreis von LE1 durch einen Widerstand . Eingangsspannung LE2 wenn sich der Kondensator auflädt nimmt ab, aber bisher ,LE2 ist auf Null-Ausgang.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt
und am Ausgang LE2
... Daher am Eingang LE1 durch Kondensator die auf Spannung aufgeladen wird
, Spannung liegt an und LE1 geht auf null
... Da die Ausgangsspannung LE1 verringert, dann ist der Kondensator beginnt zu entladen. Als Ergebnis auf dem Widerstand eine Spannung mit negativer Polarität erscheint, die Diode öffnet sich VD2 und Kondensator entlädt sich schnell auf Spannung
... Nach Abschluss dieses Vorgangs ist die Spannung am Eingang LE2
.

Gleichzeitig findet der Ladevorgang des Kondensators im Stromkreis statt und mit der Zeit die Spannung am Eingang LE1 nimmt ab. Wann zu einem bestimmten Zeitpunkt Stromspannung
,
,
... Die Prozesse beginnen sich zu wiederholen. Der Kondensator wird wieder aufgeladen , und der Kondensator über eine offene Diode entladen VD1 ... Da der Widerstand einer offenen Diode viel kleiner ist als der Widerstand der Widerstände , und , Kondensatorentladung und passiert schneller als ihre Ladung.

Eingangsspannung LE1 im Zeitintervall
wird durch den Ladevorgang des Kondensators bestimmt :, wo
;
- der Ausgangswiderstand des Logikelements im Einheitszustand;
;
, wo
... Wann
, die Pulsbildung am Ausgang des Elements endet LE2, also die Pulsdauer

.

Die Dauer der Pulspause (Zeitintervall von Vor ) wird durch den Ladevorgang des Kondensators bestimmt , deshalb

.

Die Dauer der Front der erzeugten Impulse wird durch die Schaltzeit der Logikelemente bestimmt.

Im Zeitdiagramm (Abb. 6.20) ändert sich die Amplitude der Ausgangsimpulse nicht:
, da bei seiner Konstruktion die Ausgangsimpedanz des Logikelements nicht berücksichtigt wurde. Unter Berücksichtigung der Endlichkeit dieses Ausgangswiderstandes ändert sich die Amplitude der Impulse.

Der Nachteil der betrachteten einfachsten Multivibratorschaltung auf Basis von Logikelementen ist ein harter Selbsterregungsmodus und das damit verbundene mögliche Fehlen einer oszillierenden Betriebsweise. Dieser Nachteil der Schaltung kann beseitigt werden, wenn ein zusätzliches logisches Element UND eingeführt wird (Abb. 6.21).

Wenn der Multivibrator Impulse erzeugt, wird der Ausgang LE3
, soweit
... Aufgrund des starren Selbsterregungsmodus ist ein solcher Fall jedoch möglich, wenn beim Einschalten der Versorgungsspannung aufgrund der geringen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit der Kondensatorladestrom und fällt klein aus. In diesem Fall ist der Spannungsabfall an den Widerständen und kann unter dem Schwellenwert liegen
und beide Elemente ( LE1 und LE2) befindet sich in einem Zustand, in dem die Spannungen an ihren Ausgängen
... Mit dieser Kombination von Eingangssignalen am Ausgang des Elements LE3 es wird Spannung geben
was durch den Widerstand wird dem Eingang des Elements zugeführt LE2... Als
, dann LE2 auf Null gesetzt und die Schaltung beginnt, Impulse zu erzeugen.

Um Generatoren von Rechteckimpulsen zu konstruieren, werden neben diskreten Elementen und LEs in integraler Bauweise Operationsverstärker verwendet.

Operationsverstärker-Multivibrator hat zwei Rückkopplungskreise (Abb. 6.22). Die Rückkopplungsschleife des nicht invertierenden Eingangs wird durch zwei Widerstände ( und ) und deshalb, ... Die Rückmeldung am invertierenden Eingang wird durch eine Kette gebildet ,

daher ist die Spannung am invertierenden Eingang
hängt nicht nur von der Spannung am Ausgang des Verstärkers ab, sondern ist auch eine Funktion der Zeit, da
.

Betrachten wir die Vorgänge, die im Multivibrator ab dem Zeitpunkt der Zeit stattfinden (Abb. 6.23) bei positiver Ausgangsspannung ( ). In diesem Fall ist der Kondensator aufgrund der in den vorangegangenen Zeitpunkten stattgefundenen Vorgänge wird er so aufgeladen, dass am invertierenden Eingang eine negative Spannung anliegt.

Positive Spannung am nicht invertierenden Eingang angelegt
... Stromspannung
bleibt konstant und die Spannung am invertierenden Eingang
nimmt mit der Zeit zu, tendenziell zum Niveau
, da die Schaltung gerade den Kondensator überlädt .

Doch während
, der Zustand des Verstärkers bestimmt die Spannung am nicht invertierenden Eingang und der Ausgang bleibt auf dem Pegel
.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt die Spannungen an den Eingängen des Operationsverstärkers werden gleich:
... Weiterer leichter Anstieg
führt dazu, dass die Differenzspannung (Differenz) am invertierenden Eingang des Verstärkers
fällt positiv aus, die Ausgangsspannung fällt also stark ab und wird negativ
... Da die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers die Polarität geändert hat, ist der Kondensator in Zukunft wird es wieder aufgeladen und die Spannung an ihm sowie die Spannung am invertierenden Eingang neigen dazu,
.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt wieder
und dann die Differenzspannung (Differenz) am Eingang des Verstärkers
wird negativ. Da sie am invertierenden Eingang wirkt, nimmt die Spannung am Verstärkerausgang schlagartig wieder den Wert
... Auch die Spannung am nicht invertierenden Eingang ändert sich sprunghaft
... Kondensator was mit der zeit auf negative Spannung aufgeladen, lädt sich wieder auf und die Spannung am invertierenden Eingang steigt an, tendenziell
... Da in diesem Fall
, dann wird die Spannung am Ausgang des Verstärkers konstant gehalten. Wie aus dem Zeitdiagramm (Abb. 6.23) hervorgeht, ist zum Zeitpunkt der volle Betriebszyklus der Schaltung endet und in Zukunft werden die Prozesse darin wiederholt. Am Ausgang der Schaltung werden somit sich periodisch wiederholende Rechteckimpulse erzeugt, deren Amplitude bei
ist gleich
... Pulsdauer (Zeitintervall
) wird durch die Ladezeit des Kondensators bestimmt exponentiell von
Vor
mit Zeitkonstante
, wo
Ist die Ausgangsimpedanz des Operationsverstärkers. Da während einer Pause (Intervall
) erfolgt die Überladung des Kondensators unter genau den gleichen Bedingungen wie bei der Pulsbildung, dann
... Daher funktioniert die Schaltung wie ein symmetrischer Multivibrator.

erfolgt mit konstanter Zeit
... Bei negativer Ausgangsspannung (
) Diode ist offen VD2 und die Zeitkonstante der Kondensatoraufladung die Dauer der Pause festlegen,
.

Ein wartender Multivibrator oder One-Shot hat einen stabilen Zustand und liefert die Erzeugung von Rechteckimpulsen, wenn kurze Triggerimpulse an den Eingang der Schaltung angelegt werden.

Diskreter Einzelvibrator besteht aus zwei Verstärkerstufen, die mit positiver Rückkopplung belegt sind (Abb. 6.25).

	Ein Zweig der Rückkopplung, wie beim Multivibrator, wird von einem Kondensator gebildet und Widerstand ; der andere ist ein Widerstand mit der gemeinsamen Emitterschaltung beider Transistoren verbunden. Aufgrund dieser Einbeziehung des Widerstands Basis-Emitter-Spannung

Transistor VT1 hängt vom Kollektorstrom des Transistors ab VT2 ... Diese Schaltung wird als emittergekoppelter Einzelschuss bezeichnet. Die Parameter der Schaltung werden so berechnet, dass im Ausgangszustand ohne Eingangsimpulse der Transistor VT2 war offen und voll, und VT1 war im Cutoff-Modus. Dieser stabile Zustand der Schaltung ist gegeben, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
.

Nehmen wir an, der One-Shot befindet sich in einem stationären Zustand. Dann sind die Ströme und Spannungen in der Schaltung konstant. Transistorbasis VT2 durch einen Widerstand mit dem Pluspol des Netzteils verbunden, was im Prinzip den eingeschalteten Zustand des Transistors gewährleistet. Um den Kollektor zu berechnen
und einfach Ströme haben wir das Gleichungssystem

.

Von hier aus die Strömungen bestimmt
und , wird die Sättigungsbedingung in der Form geschrieben:

.

Bedenkt, dass
und
, wird der resultierende Ausdruck stark vereinfacht:
.

An einem Widerstand aufgrund des Stromflusses ,
Spannungsabfall entsteht
... Dadurch wird die Potentialdifferenz zwischen Basis und Emitter des Transistors VT1 definiert durch den Ausdruck:

Wenn das Schema die Bedingung erfüllt
, dann der Transistor VT1 abgeschlossen. Kondensator gleichzeitig wird es auf Spannung aufgeladen. Die Polarität der Spannung am Kondensator ist in Abb. 6.25.

Nehmen wir an, dass im Moment der Zeit (Abb. 6.26) kommt am Eingang der Schaltung ein Impuls an, dessen Amplitude ausreicht, um den Transistor zu öffnen VT1 ... Als Ergebnis beginnt der Prozess des Öffnens des Transistors in der Schaltung. VT1 begleitet von einem Anstieg des Kollektorstroms und Verringern der Kollektorspannung .

Wenn der Transistor VT1 öffnet, Kondensator Es stellt sich heraus, dass es mit der Basis-Emitter-Region des Transistors verbunden ist VT2 so dass das Basispotential negativ wird und der Transistor VT2 geht in den Cutoff-Modus. Das Umschalten des Stromkreises ist lawinenartig, da zu diesem Zeitpunkt die Selbsterregungsbedingung im Stromkreis erfüllt ist. Die Schaltzeit der Schaltung wird durch die Dauer der Einschaltvorgänge des Transistors bestimmt VT1 und schalte den Transistor aus VT2 und ist Bruchteile einer Mikrosekunde.

Beim Schließen des Transistors VT2 durch einen Widerstand Kollektor- und Basisströme fließen nicht mehr VT2 ... Der resultierende Transistor VT1 bleibt auch nach Ende des Eingangsimpulses geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt am Widerstand Spannungsabfälle
.

Der Zustand der Schaltung, wenn der Transistor VT1 offen und VT2 geschlossen, ist quasi-stabil. Kondensator durch einen Widerstand , offener Transistor VT1 und Widerstand Es stellt sich heraus, dass er so an die Stromquelle angeschlossen ist, dass die an ihm anliegende Spannung entgegengesetzte Polarität hat. Im Stromkreis fließt ein Kondensatorladestrom , und die Spannung darüber und damit an der Basis des Transistors VT2 tendiert zu einem positiven Niveau.

Spannungsänderung
ist exponentiell: wobei
... Anfangsspannung an der Basis des Transistors VT2 bestimmt durch die Spannung, auf die der Kondensator anfänglich aufgeladen wird und die Restspannung am offenen Transistor:

Der Grenzwert der Spannung, zu der die Spannung an der Basis des Transistors tendiert VT2 , .

Dabei wird berücksichtigt, dass durch den Widerstand es fließt nicht nur der Kondensatorladestrom aber auch der aktuelle offener Transistor VT1 ... Somit, .

Zu einem bestimmten Zeitpunkt Stromspannung
erreicht Zündspannung
und Transistor VT2 öffnet. Der entstehende Kollektorstrom erzeugt einen zusätzlichen Spannungsabfall am Widerstand , was zu einem Spannungsabfall führt
... Dadurch sinkt die Base und Sammler Ströme und die entsprechende Spannungserhöhung
... Positiver Anstieg der Kollektorspannung des Transistors VT1 durch Kondensator an die Basisschaltung des Transistors übertragen VT2 und trägt zu einer noch stärkeren Erhöhung seines Kollektorstroms bei ... In der Schaltung entwickelt sich wieder ein regenerativer Prozess, der darin endet, dass der Transistor VT1 schließt und der Transistor VT2 geht in den Sättigungsmodus. Damit ist der Impulserzeugungsprozess abgeschlossen. Die Pulsdauer wird bestimmt durch Setzen
: .

Nach dem Ende des Impulses im Stromkreis erfolgt der Ladevorgang des Kondensators durch eine Schaltung bestehend aus Widerständen
,und der Emitterkreis eines offenen Transistors VT2 ... Im Anfangsmoment ist der Basisstrom Transistor VT2 gleich der Summe der Kondensatorladeströme : aktuell begrenzt durch den Widerstand des Widerstands
, und der Strom, der durch den Widerstand fließt ... Da sich der Kondensator auflädt aktuell der Strom der Basis des Transistors nimmt ab und entsprechend sinkt VT2 , tendiert zum stationären Wert, der durch den Widerstand bestimmt wird ... Dadurch wird im Moment des Öffnens des Transistors VT2 Spannungsabfall an einem Widerstand stellt sich als größer als der stationäre Wert heraus, was zu einem Anstieg der negativen Spannung an der Basis des Transistors führt VT1 ... Wenn die Spannung am Kondensator den Wert erreicht
die Schaltung kehrt in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Die Dauer des Ladevorgangs des Kondensators , die als Erholungsphase bezeichnet wird, wird durch das Verhältnis bestimmt.

Die minimale Pulswiederholungsperiode des One-Shot
, und die maximale Frequenz
... Wenn das Intervall zwischen den Eingangsimpulsen kleiner ist , dann der Kondensator hat keine Zeit zum Aufladen und dies führt zu einer Änderung der Dauer der erzeugten Impulse.

Die Amplitude der erzeugten Impulse wird durch die Spannungsdifferenz am Kollektor des Transistors bestimmt VT2 im geschlossenen und offenen Zustand.

Ein Monovibrator kann auf Basis eines Multivibrators realisiert werden, wenn ein Zweig der Rückkopplung nicht kapazitiv gemacht wird, sondern ein Widerstand und eine Spannungsquelle eingeführt werden
(Abb. 6.27). Ein solches Schema wird als Single-Shot mit Kollektor-Basis-Verbindungen bezeichnet.

Zur Basis des Transistors VT2 negative Spannung angelegt und geschlossen. Kondensator auf Spannung geladen
... Bei Germaniumtransistoren
.

Kondensator , das die Rolle eines Boost-Kondensators spielt, wird auf Spannung aufgeladen
... Dieser Zustand der Schaltung ist stabil.

Bei Anwendung auf die Basis des Transistors VT2 Entriegelungsimpuls (Abb. 6.28) in der Schaltung beginnen die Prozesse des Öffnens des Transistors VT2 und Schließen des Transistors VT1 .

In diesem Fall ist die Selbsterregungsbedingung erfüllt, es entwickelt sich ein regenerativer Prozess und die Schaltung geht in einen quasistabilen Zustand über. Transistor VT1 stellt sich als geschlossen heraus, da aufgrund der Ladung des Kondensators an seine Basis wird eine negative Spannung angelegt. Transistor VT2 bleibt auch nach dem Ende des Eingangssignals im geöffneten Zustand, da das Kollektorpotential des Transistors VT1 wenn es geschlossen wurde, nahm es zu und dementsprechend erhöhte sich die Spannung an der Basis VT2 .

Beim Schalten der Schaltung wird die Vorderseite des Ausgangsimpulses gebildet, die normalerweise vom Kollektor des Transistors entfernt wird. VT1 ... Zukünftig findet das Aufladen des Kondensators im Stromkreis statt. .Die Spannung darauf
und damit die Spannung an der Basis Transistor VT1 ändert sich exponentiell
,wo
.

Wann zu einem bestimmten Zeitpunkt Basisspannung erreicht
, Transistor VT1 öffnet, die Spannung an seinem Kollektor
der Transistor nimmt ab und schaltet aus VT2 ... In diesem Fall wird eine Abschaltung des Ausgangsimpulses gebildet. Die Pulsdauer erhält man, wenn wir
:

.

Als
, dann . Slice-Dauer
.

Anschließend fließt der Kondensatorladestrom im Stromkreis durch einen Widerstand
und die Basisschaltung des offenen Transistors VT1 ... Die Dauer dieses Vorgangs, die die Erholungszeit der Schaltung bestimmt,
.

Die Amplitude der Ausgangsimpulse in einer solchen monostabilen Schaltung ist praktisch gleich der Spannung der Stromversorgung.

Ein-Vibrator auf logischen Elementen... Um einen One-Shot für logische Elemente zu implementieren, werden normalerweise NAND-Elemente verwendet. Das Strukturdiagramm eines solchen One-Shots umfasst zwei Elemente ( LE1 und LE2) und Steuerkette
(Abb. 6.29). Eingänge LE2 kombiniert und es funktioniert wie ein Wechselrichter. Ausgabe LE2 an einen der Eingänge angeschlossen LE1, und an seinen anderen Eingang wird ein Steuersignal angelegt.

Damit sich die Schaltung in einem stabilen Zustand befindet, an den Steuereingang LE1 Spannung muss angelegt werden (Abb. 6.30). Unter dieser Bedingung LE2 im Zustand "1" ist, und LE1- im Zustand "0". Jede andere Kombination von Elementzuständen ist nicht persistent. In diesem Zustand ist die Schaltung am Widerstand es gibt einen gewissen Spannungsabfall aufgrund des Stroms LE2 einfließen

seine Eingangsschaltung. Die Schaltung erzeugt einen Rechteckimpuls mit einer kurzzeitigen Abnahme (Zeit ) Eingangsspannung
... In einem Zeitintervall gleich
(in Abb. 6.29 nicht dargestellt), am Ausgang LE1 die Spannung wird zunehmen. Dieser Spannungsstoß am Kondensator an den Eingang übergeben LE2... Element LE2 wechselt in den Zustand "0". Somit ist am Eingang 1 LE1 in Intervallen
Spannung beginnt zu wirken
und dieses Element bleibt im Zustand Eins, auch wenn die Zeit abgelaufen ist
Stromspannung
wird wieder gleich logisch "1". Für den normalen Betrieb der Schaltung ist es erforderlich, dass die Dauer des Eingangsimpulses
.

Da sich der Kondensator auflädt Ausgangsstrom LE1 nimmt ab. Dementsprechend ist der Spannungsabfall um :
... Gleichzeitig steigt die Spannung leicht an
auf Spannung zielen
was beim Umschalten LE1"1" zu sagen war weniger
durch Spannungsabfall an der Ausgangsimpedanz LE1... Dieser Zustand der Schaltung ist vorübergehend stabil.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt Stromspannung
erreicht die Schwelle
und Element LE2 wechselt in den Zustand "1". Zum Eingang 1 LE1 Signal ist gegeben
und wechselt in den Log-Zustand. "0". In diesem Fall ist der Kondensator , die im Zeitintervall von Vor geladen, beginnt sich über den Ausgangswiderstand zu entladen LE1 und Diode VD1 ... Nach Ablauf der Zeit bestimmt durch den Kondensatorentladungsprozess , kehrt die Schaltung in ihren ursprünglichen Zustand zurück.

Also am Ausgang LE2 ein Rechteckimpuls wird erzeugt. Seine Dauer, abhängig vom Zeitpunkt der Abnahme
Vor
, wird bestimmt durch die Beziehung
, wo
- Ausgangsimpedanz LE1 im Zustand "1". Die Erholungszeit der Schaltung, wobei
- Ausgangsimpedanz LE1 im Zustand "0"; - Innenwiderstand der Diode im geöffneten Zustand.

und die Spannung am invertierenden Eingang ist niedrig:
, wo
Spannungsabfall an der Diode im geöffneten Zustand. Auch die Spannung am nicht invertierenden Eingang ist konstant:
und da
, dann wird am Ausgang eine konstante Spannung aufrechterhalten
.

Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt serviert Eingangsimpuls mit positiver Polaritätsamplitude
die Spannung am nicht invertierenden Eingang wird größer als die Spannung am invertierenden Eingang und die Ausgangsspannung wird plötzlich gleich
... Auch in diesem Fall steigt die Spannung am nichtinvertierenden Eingang sprunghaft bis auf . an
... Gleichzeitig Diode VD schließt, Kondensator beginnt sich zu laden und am invertierenden Eingang steigt eine positive Spannung an (Abb. 6.32). Tschüss
die Ausgangsspannung bleibt
... Zu einem bestimmten Zeitpunkt bei
die Polarität der Ausgangsspannung ändert sich und die Spannung am nicht invertierenden Eingang nimmt ihren ursprünglichen Wert an und die Spannung beginnt zu sinken, wenn sich der Kondensator entlädt .

Wann erreicht den Wert , Diode öffnet VD, und damit stoppt der Prozess der Spannungsänderung am invertierenden Eingang. Die Schaltung befindet sich in einem stationären Zustand. Impulsdauer, bestimmt durch den exponentiellen Ladevorgang eines Kondensators mit Zeitkonstante von Stress Vor , ist gleich .

Als
, dann
.

Die Erholzeit der Schaltung wird durch die Dauer des Kondensatorentladevorgangs bestimmt von
Vor
und unter Berücksichtigung der akzeptierten Annahmen
.

Generatoren auf Basis von Operationsverstärkern ermöglichen die Bildung von Impulsen mit einer Amplitude von bis zu mehreren zehn Volt; die Dauer der Flanken hängt vom Frequenzband des Operationsverstärkers ab und kann Bruchteile einer Mikrosekunde betragen.

Ein Sperrgenerator ist ein Impulsgenerator vom Relaxationstyp in Form eines einstufigen Verstärkers mit positiver Rückkopplung, die von einem Transformator erzeugt wird. Der Blockiergenerator kann im Standby- und im selbstschwingenden Modus arbeiten.

Standby-Blockierung-Generator. Im Standby-Modus hat die Schaltung einen stabilen Zustand und erzeugt Rechteckimpulse, wenn Triggerimpulse am Eingang empfangen werden. Der stationäre Zustand eines Sperrgenerators auf der Basis eines Germaniumtransistors wird durch die Einbeziehung einer Vorspannungsquelle in die Basisschaltung erreicht. Bei Verwendung eines Siliziumtransistors ist keine Vorspannungsquelle erforderlich, da der Transistor bei Nullspannung an der Basis geschlossen ist (Abbildung 6.33).

	Die positive Rückkopplung in der Schaltung äußert sich darin, dass bei einer Erhöhung des Stroms in der Primärwicklung (Kollektor) des Transformators, d. h. des Kollektorstroms des Transistors ( ) wird in der Sekundär-(Basis-)Wicklung eine Spannung solcher Polarität induziert, dass das Basispotential ansteigt. Und umgekehrt für

Basisspannung sinkt. Eine solche Verbindung wird durch die entsprechende Verbindung des Anfangs der Transformatorwicklungen (in Abb. 6.33, durch Punkte dargestellt) realisiert.

In den meisten Fällen hat der Transformator eine dritte (Last-)Wicklung, an der die Last angeschlossen ist .

Die Spannungen an den Transformatorwicklungen und die darin fließenden Ströme sind wie folgt verschaltet:
,
,
,
wo
,
- Übersetzungsverhältnisse;
- die Anzahl der Windungen der Primär-, Sekundär- bzw. Lastwicklung.

Die Dauer des Einschaltvorgangs des Transistors ist so gering, dass der Magnetisierungsstrom während dieser Zeit praktisch nicht ansteigt (
). Daher wird die Stromgleichung bei der Analyse des transienten Prozesses des Einschaltens des Transistors vereinfacht:
.

Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt serviert zur Basis des Zündimpulstransistors (Abb.6.34) steigt der Strom , der Transistor geht in den aktiven Modus und der Kollektorstrom erscheint ... Erhöhung des Kollektorstroms um führt zu einem Spannungsanstieg an der Primärwicklung des Transformators , das anschließende Wachstum der reduzierten

Basisstrom
und der tatsächliche Strom, der in der Basisschaltung des Transistors fließt,
.

Somit ist die anfängliche Änderung des Basisstroms
durch die im Stromkreis ablaufenden Prozesse führt zu einer weiteren Änderung dieses Stroms
, und wenn
, dann ist der Vorgang der Änderung von Strömen und Spannungen lawinenartig. Daher die Bedingung für die Selbsterregung des Blockiergenerators:
.

Ohne Last (
) wird diese Bedingung vereinfacht:
... Als
, dann ist die Selbsterregungsbedingung im Blockiergenerator recht einfach erfüllt.

Der Prozess des Öffnens des Transistors, begleitet von der Bildung der Pulsfront, endet, wenn er in den Sättigungsmodus geht. In diesem Fall ist die Selbsterregungsbedingung nicht mehr erfüllt und es bildet sich dann der Pulskopf. Da der Transistor gesättigt ist:
, dann wird an die Primärwicklung des Transformators eine Spannung angelegt
und der reduzierte Basisstrom
sowie Laststrom
, sich als konstant herausstellen. Der Magnetisierungsstrom bei der Bildung der Pulsspitze lässt sich aus der Gleichung
, woraus für Null-Anfangsbedingungen
.

Somit steigt der Magnetisierungsstrom im Sperrgenerator, wenn der Transistor gesättigt ist, mit der Zeit linear an. Entsprechend der Stromgleichung steigt auch der Kollektorstrom des Transistors linear an
.

Mit der Zeit nimmt die Sättigung des Transistors ab, da der Basisstrom konstant bleibt.
, und der Kollektorstrom steigt. Irgendwann steigt der Kollektorstrom so stark an, dass der Transistor vom Sättigungsmodus in den Aktivmodus wechselt und wieder die Selbsterregungsbedingung des Sperrgenerators zu erfüllen beginnt. Es ist offensichtlich, dass die Dauer des Pulses top wird durch die Zeit bestimmt, während der sich der Transistor im Sättigungsmodus befindet. Die Grenze des Sättigungsmodus entspricht der Bedingung
... Somit,
.

Von hier erhalten wir die Formel zur Berechnung der Dauer der Pulsspitze:

.

Magnetisierungsstrom
während der Bildung der Spitze des Pulses nimmt sie zu und zum Zeitpunkt des Endes dieses Prozesses, d. h. bei
, erreicht den Wert
.

Da die Spannung der Stromquelle während der Bildung der Spitze des Impulses an die Primärwicklung des Impulstransformators angelegt wird , dann die Amplitude des Impulses an der Last
.

Wenn der Transistor in den aktiven Modus schaltet, sinkt der Kollektorstrom
... In der Sekundärwicklung wird eine Spannung induziert, die zu einer Abnahme der Basisspannung und des Stroms führt, was wiederum eine weitere Abnahme des Kollektorstroms verursacht. In der Schaltung entwickelt sich ein regenerativer Prozess, wodurch der Transistor in den Sperrmodus geht und eine Pulssperre entsteht.

Der lawinenartige Schließvorgang des Transistors dauert so kurz, dass der Magnetisierungsstrom ändert sich in dieser Zeit praktisch nicht und bleibt gleich
... Daher schließt der Transistor in der Induktivität gespeicherte Energie
... Diese Energie wird nur in der Last abgebaut. , da die Kollektor- und Basisschaltungen des geschlossenen Transistors offen ausfallen. In diesem Fall nimmt der Magnetisierungsstrom exponentiell ab:
, wo
- Zeitkonstante. Durch einen Widerstand fließen Strom erzeugt einen umgekehrten Spannungsstoß, dessen Amplitude . ist
, die auch von einem Spannungsstoß an Basis und Kollektor des geschlossenen Transistors begleitet wird
... Verwenden der zuvor gefundenen Relation für
, wir bekommen:

,

.

Der Prozess der Dissipation der in einem Impulstransformator gespeicherten Energie, der die Erholungszeit des Stromkreises bestimmt , endet nach einem Zeitintervall
, wonach die Schaltung in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Zusätzlicher Anstieg der Kollektorspannung
kann von Bedeutung sein. Daher werden in der Blockiergeneratorschaltung Maßnahmen ergriffen, um den Wert zu reduzieren
, bei denen parallel zur Last oder in der Primärwicklung ein Dämpfungskreis bestehend aus einer Diode eingebaut ist VD1 und Widerstand dessen Widerstand
(Abb. 6.33). Wenn der Impuls gebildet wird, ist die Diode geschlossen, da eine Spannung mit umgekehrter Polarität an sie angelegt wird und die Dämpfungsschaltung die Prozesse in der Schaltung nicht beeinflusst. Wenn beim Schließen des Transistors in der Primärwicklung ein Spannungsstoß auftritt, wird eine Durchlassspannung an die Diode angelegt, sie öffnet und Strom fließt durch den Widerstand ... Als
, dann der Anstieg der Kollektorspannung
und Rückspannungsstoß an deutlich abnehmen. Dies verlängert jedoch die Erholungszeit:
.

Ein Widerstand ist nicht immer in Reihe mit der Diode enthalten. , und dann stellt sich heraus, dass die Amplitude des Bursts minimal ist, aber seine Dauer nimmt zu.

Impulse. Betrachten wir die Prozesse, die im Kreislauf ab dem Moment der Zeit ablaufen wenn die Spannung am Kondensator erreicht den Wert
und der Transistor öffnet (Abb. 6.36).

Da die Spannung an der Sekundärwicklung (Basis) während der Bildung der Spitze des Impulses konstant bleibt
, dann nimmt der Basisstrom beim Laden des Kondensators exponentiell ab
, wo
- Widerstand der Basis - Emitterbereich eines gesättigten Transistors;
- Zeitkonstante.

Gemäß der Stromgleichung wird der Kollektorstrom des Transistors durch den Ausdruck bestimmt
.

Aus den obigen Beziehungen folgt, dass sich bei dem selbstschwingenden Sperrgenerator während der Bildung des Pulskopfes sowohl der Basis- als auch der Kollektorstrom ändern. Wie Sie sehen, nimmt der Basisstrom mit der Zeit ab. Der Kollektorstrom kann prinzipiell zunehmen und abnehmen. Es hängt alles von der Beziehung zwischen den ersten beiden Termen des letzten Ausdrucks ab. Aber selbst wenn der Kollektorstrom abnimmt, ist er langsamer als der Basisstrom. Daher kommt mit einer Abnahme des Basisstroms des Transistors ein Zeitpunkt wenn der Transistor den Sättigungsmodus verlässt und der Puls-Topping-Prozess endet. Somit wird die Dauer der Pulsspitze bestimmt durch die Beziehung
... Dann ist es möglich, die Stromgleichung für den Moment des Endes der Bildung der Pulsspitze aufzuschreiben:

.

Nach einigen Transformationen haben wir
... Die resultierende transzendente Gleichung kann vereinfacht werden unter der Bedingung
... Wir verwenden die Exponentialreihenentwicklung und beschränken uns auf die ersten beiden Terme
, erhalten wir die Formel zur Berechnung der Pulsdauer top
, wo
.

Während der Bildung der Spitze des Impulses aufgrund des Flusses des Basisstroms des Transistors wird die Spannung am Kondensator ändert sich und bis der Transistor schließt, wird er gleich
... Ersetzen Sie in diesem Ausdruck den Wert
und integrierend erhalten wir:

.

Wenn der Transistor in den aktiven Betriebsmodus eintritt, beginnt der Selbsterregungszustand erneut und ein lawinenartiger Vorgang seines Schließens tritt in der Schaltung auf. Wie beim wartenden Sperrgenerator findet nach dem Schließen des Transistors der Prozess der Dissipation der im Transformator gespeicherten Energie statt, begleitet von dem Auftreten von Überspannungen in den Kollektor- und Basisspannungen. Nach Beendigung dieses Vorgangs befindet sich der Transistor weiterhin im geschlossenen Zustand, da an der Basis die negative Spannung des geladenen Kondensators anliegt. ... Diese Spannung bleibt nicht konstant, da im geschlossenen Zustand des Transistors durch den Kondensator und Widerstand Überladestrom fließt vom Netzteil ... Daher, da der Kondensator überlädt die Spannung an der Basis des Transistors steigt exponentiell
, wo
.

Wenn die Basisspannung erreicht
, öffnet der Transistor und der Pulsformungsprozess beginnt von neuem. Somit ist die Dauer der Pause , bestimmt durch die Zeit, in der sich der Transistor im ausgeschalteten Zustand befindet, kann berechnet werden, indem man
... Dann bekommen wir
Für einen Sperrgenerator basierend auf einem Germaniumtransistor wird die erhaltene Formel vereinfacht, da
.

Blockierende Generatoren haben einen hohen Wirkungsgrad, da in der Pause zwischen den Pulsen der Strom aus der Stromquelle praktisch nicht verbraucht wird. Im Vergleich zu Multivibratoren und Monovibratoren ermöglichen sie ein größeres Tastverhältnis und eine kürzere Impulsdauer. Ein wichtiger Vorteil von Blockiergeneratoren ist die Möglichkeit, Impulse zu empfangen, deren Amplitude größer als die Versorgungsspannung ist. Dazu reicht es aus, dass das Übersetzungsverhältnis der dritten (Last-)Wicklung
... Bei einem Blockiergenerator ist es bei mehreren Lastwicklungen möglich, eine galvanische Trennung zwischen den Lasten vorzunehmen und Impulse unterschiedlicher Polarität zu empfangen.

Die Sperrgeneratorschaltung ist aufgrund des Vorhandenseins eines Impulsübertragers nicht integral ausgeführt.

Messtechnik

Stabiler Rechteckgenerator

Taktgeneratoren (CLGs) sind eine Art Master-Mechanismus in den meisten komplexen digitalen Schaltungen. Am Ausgang des GTI werden elektrische Impulse gebildet, die sich mit einer bestimmten Frequenz wiederholen. Meistens haben sie eine rechteckige Form. Aufgrund dieser Schwankungen wird der Betrieb aller im Gerät enthaltenen digitalen Mikroschaltungen synchronisiert. In einem Taktzyklus wird eine atomare Operation ausgeführt (d. h. unteilbar, eine Operation, die nicht oder nicht teilweise ausgeführt werden kann).

Spannungsimpulse können mit unterschiedlicher Genauigkeit und Stabilität erzeugt werden. Aber je anspruchsvoller die Schaltung an die Leitfrequenz ist, desto genauer und stabiler sollte der Generator sein.

Die häufigsten sind:

1. Klassische (analoge) Generatoren. Sie sind einfach zu montieren, haben aber eine geringe Stabilität oder erzeugen nicht ganz rechteckförmige Impulse. Als einfachstes Beispiel - LC-Schaltungen oder darauf basierende Schaltungen.

2. Quarz (basierend auf Quarzkristallen). Quarz wirkt hier als hochselektiver Filter. Die Schaltung zeichnet sich durch eine hohe Stabilität und Montagefreundlichkeit aus.

3.Basierend auf programmierbaren ICs (wie Arduino). Lösungen bilden auch stabile Pulse, können aber im Gegensatz zu Quarz in bestimmten Bereichen gesteuert werden und bilden mehrere Referenzfrequenzen gleichzeitig.

4. Autogeneratoren. Dies sind gesteuerte GTI, die hauptsächlich mit modernen Prozessoren arbeiten, meistens sind sie direkt in den Quarz integriert.

Für die Rolle stabiler Rechteckimpulsgeneratoren in Schaltungen eignen sich daher:

• Quarz
• Und programmierbar (basierend auf programmierbaren Mikroschaltungen).

Unabhängig davon sind die Schemata klassischer Einzel- und Multivibratoren zu erwähnen, die mit Logikelementen arbeiten. Diese Klasse von GTI kann eindeutig in digitalen Schaltungen verwendet werden, da sie in der Lage ist, eine stabile Frequenz zu bilden.

Hochstabiler Quarzoszillator

Eines der Beispiele für die Umsetzung.

Reis. 1. Diagramm eines Quarzoszillators

Die Schaltung ist auf Basis eines Quarzresonators und eines CMOS-Inverters nach dem Prinzip eines Pierce-Oszillators aufgebaut.

Kondensatoren mit erhöhter Kapazität Ca und Cb sind für die Erhöhung der Stabilität verantwortlich.

Logikbasierte Multivibratoren

Die einfachste Multivibratorschaltung sieht so aus.

Reis. 2. Multivibratorschaltung

Tatsächlich handelt es sich um einen Schwingkreis, der auf Kondensatoren und Widerständen basiert. Logikelemente ermöglichen es, beim Laden / Entladen eines Kondensators in einem Schwingkreis glatte Flanken des Spannungsanstiegs und -abfalls abzuschneiden.

Das Spannungsbildungsdiagramm sieht wie folgt aus.

Reis. 3. Graph der Spannungsbildung

Kondensator C1 ist für die Pulsdauer und C2 für die Pause zwischen den Pulsen verantwortlich. Die Neigung der Front hängt von der Reaktionszeit des Tors ab.

Die angegebene Schaltung hat einen Nachteil - der Selbsterregungsmodus ist möglich.

Um diesen Effekt zu eliminieren, wird ein weiteres zusätzliches Logikelement verwendet (siehe Diagramm unten - LE3).

Reis. 4.C Hema Multivibrator

Operationsverstärker-Oszillatoren

Der gleiche Schwingkreis, jedoch mit der Integration des Operationsverstärkers, sieht so aus.

Reis. 5. Schema des Schwingkreises

Reis. 6. Graph der Pulsbildung an seinem Ausgang

Die obige Schaltung erzeugt Impulse, deren Zeit gleich der Pausenzeit ist, was nicht immer der Fall sein muss.

Sie können wie folgt Asymmetrie in die Erzeugungsfrequenz einführen.

Reis. 7. Impulsgeneratorschaltung

Dabei bestimmen die Zeit der Pulse und die Pausen dazwischen die unterschiedlichen Werte der Widerstände.

Generator basierend auf NE555

Der Mikroschaltkreis NE555 ist ein universeller Timer, der im Multi- oder One-Shot-Modus betrieben werden kann.

Es gibt viele Analoga dieser Mikroschaltung: 1006VI1, UPC617C, ICM7555 usw.

Eine der einfachsten Möglichkeiten, stabile Rechteckgeneratoren mit Frequenzregelung zu bauen, sehen Sie unten.

Reis. 8. Eine Variante des Schemas des Generators stabiler Rechteckimpulse

Hier sind verschiedene Kondensatoren in der Schaltung enthalten (C1, C2, C3, es können mehr sein) und Trimmwiderstände (R2, R3 und R4 sind für den Ausgangsstrom verantwortlich).

Die Formel zur Berechnung der Frequenz lautet wie folgt.

Den auf Arduino basierenden Generator werden wir in einem separaten Artikel betrachten.

Veröffentlichungsdatum: 07.01.2018

Lesermeinungen

• Alex / 04.11.2019 - 10:17
  In Abb. 8 die LED1 LED leuchtet auf komische Weise, ohne Strombegrenzung ...
• vital / 23.11.2018 - 17:11
  erhältlich