Несимметричный мультивибратор на логических элементах.

Формирователи периодических сигналов.

Определение интервала времени по заданным уровням сигналов в цепях первого порядка.

Формирователи.

Под формирователями будем понимать — электронные устройства предназначенные для формирования (генерирования) последовательности периодических импульсных сигналов и одиночных импульсных сигналов с заданными электрическими и временными характеристиками.

Процессы происходящие в различных объектах, описываемые дифференциальным уравнением первого порядка вида где: x(t) — искомая функция, — постоянная времени, z(t) — внешнее возбуждающее воздействие, называются процессами первого порядка и , соответственно, объекты — первого порядка. Например электрическая RC цепь называется цепь первого порядка. При z(t) = const решение указанного уравнения будет иметь вид . График решения показан на рисунке . Как видно из графика решением является экспонента.

Теперь необходимо определить интервал времени t=t2 - t1. Определим интервал времени от 0 до t1 — аналогично для интервала 0 - t2 — Следовательно, Этой формулой будем широко пользоваться при определении длительности импульсов, фронтов и спадов.

В качестве формирователей периодических импульсных сигналов широко используют схемы различных мультивибраторов, у которых в качестве времязадающих цепей используют RC цепи, цепи первого порядка.

Принципиальная электрическая схема несимметричного мультивибратора и временная диаграмма его работы показана на рис. 93.

Переключатель SW управляет запуском мультивибратора показанное положение переводит мультивибратор в нерабочее состояние, так как на нижних входах элементов имеется напряжение низкого уровня, а на выходах будет высокий уровень независимо от напряжения на верхних входах. Если переключатель перевести в положение 5v, то схема запустится. Работа схемы показана на временной диаграмме. Выберем начальное состояние схемы: U1=1, U2=0, U3=1. Это состояние возможно при начальном заряде конденсатора равном нулю. Начинается заряд конденсатора С по цепи: источник питания - открытый верхний транзистор выходного каскада второго элемента - конденсатор С - резистор R - открытый нижний транзистор выходного каскада первого элемента - общий провод.

Увеличение напряжения заряда конденсатора приводит к уменьшению напряжения на входе первого элемента U1. Когда оно станет равно напряжению переключения Up, выходное напряжение U2 переключится на высокий уровень, а U3 — на низкий. После переключения сформируется другая цепь перезаряда конденсатора С: источник питания - верхний открытый транзистор выходного каскада первого элемента - резистор R - конденсатор С - нижний открытый транзистор выходного каскада второго элемента.

После переключения напряжение U1 изменится скачком и станет отрицательным, что объясняется первым законом коммутации и скачкообразным изменением U3. Перезаряд конденсатора приводит к увеличению U1, и когда оно станет равно Up выходы элементов изменят свое состояние на первоначальное.

Процесс существует в схеме пока не отключено питание. Частота колебаний ориентировочно может быть определена соотношением

В приведенной формуле, если R задано в омах, С — в фарадах, то F получаем в герцах. Для элементов стандартных серий резистор рекомендуется выбирать в диапазоне от 220 до 430 омов. приведенная схема является простейшей и имеет недостатки: высокая чувствительность к изменению напряжения питания и изменению температуры. Изменение питающего напряжения на 0.1В приводит к изменению частоты примерно на 1%, а изменение температуры от 25 до 70 градусов Цельсия приводит к изменению частоты примерно на 3%.

Лекция 31.