Мультивибратор в ждущем режиме

Так называют генератор одиночных импульсов. При кратковременном сигнале на входе он формирует электрический импульс прямоугольной формы вполне определенной длительности (она не зависит от длительности входного, т. е. запускающего, импульса), после чего переходит в ждущий режим и не работает до прихода следующего запускающего сигнала.

Рис. 1 Опытный ждущий мультивибратор (а) и временные диаграммы (в), иллюстрирующие его работу

Схему простейшего ждущего мультивибратора вы видите на рис. 1, а. В нем также два логических элемента, но первый из них используется по своему прямому назначению - как элемент 2И-НЕ, а второй как инвертор. Кнопочный выключатель SB1 выполняет функцию датчика запускающих сигналов. Чтобы генерируемые импульсы можно было индицировать вольтметром постоянного тока, светодиодом или иным подобным сравнительно инерционным прибором, емкость конденсатора С1 должна быть не менее 500 мкФ, а сопротивление резистора R1 -1...1,5 кОм. Можно обойтись без выключателя SB1, имитируя сигнал датчика замыканием отрезком монтажного провода вывода 1 первого элемента на общую шину питания микросхемы.

Смонтировав мультивибратор и включив питание, сразу же измерьте напряжения на входах и выходах элементов. На входном выводе 2 первого элемента и выходе второго элемента оно должно соответствовать высокому уровню напряжения, а на выходе первого элемента и входах второго - низкому уровню. Следовательно, в ждущем режиме первый элемент находится в нулевом состоянии, а второй - в единичном.

Затем подключите вольтметр к выходу второго элемента и, наблюдая за стрелкой индикатора, кратковременно замкните контакты выключателя SB1. Как на это реагирует измерительный прибор? Его стрелка резко отклоняется влево почти до нулевой отметки шкалы, а примерно через 2 с так же резко возвращается в исходное положение. Прибор фиксирует появление импульса отрицательной полярности. А светодиод? Он светится во время импульса. Повторите опыт несколько раз - эффект будет тот же. Подключите параллельно конденсатору еще один - емкостью 1000 мкФ - и повторите опыт. Длительность импульса увеличится почти втрое. Замените резисторы переменным сопротивлением около 2 кОм (но не более 2,2 кОм). Теперь, пользуясь только этим резистором, вы сможете в некоторых пределах изменять длительность генерируемых импульсов. Но при его сопротивлении менее 100 Ом мультивибратор перестанет работать.

Вывод напрашивается сам: длительность одиночных импульсов ждущего мультивибратора будет тем больше, чем больше емкость времязадающего конденсатора С1 и сопротивление резистора R1. При небольшой емкости конденсатора и малом сопротивлении резистора импульсы становятся столь короткими, что индикаторы, которыми вы пользуетесь, оказываются неспособными на них реагировать.

Разобраться в сущности действия ждущего мультивибратора помогут временные диаграммы, приведенные на рис. 1 б. Поскольку в ждущем режиме входной вывод 1 первого элемента ни с чем не соединен (контакты кнопочного выключателя разомкнуты), это эквивалентно подаче на его вход высокого уровня напряжения. Но на выходе первого элемента низкий уровень напряжения. На входе второго элемента также низкий уровень напряжения, так как падение напряжения на резисторе, создаваемое входным током элемента, удерживает входной транзистор элемента в закрытом состоянии. Высокий же уровень напряжения на выходе этого элемента поддерживает первый элемент в нулевом состоянии. Поданный на входной вывод 1 запускающий импульс отрицательной полярности (т_зап на верхнем графике) переключает первый элемент в единичное состояние. Создающийся в этот момент (t₁) скачок положительного напряжения на его выходе передается через конденсатор на входы второго элемента и переключает его из единичного состояния в нулевое. Такое состояние элементов сохраняется и после окончания действия запускающего импульса.

С момента появления положительного импульса на выходе первого элемента начинает заряжаться конденсатор - через выходной каскад первого элемента и резистор. По мере зарядки конденсатора напряжение на резисторе падает. Как только оно снизится до порогового, второй элемент переключится в единичное состояние, а первый - в нулевое. Теперь конденсатор быстро разрядится через выходной каскад первого элемента и входное сопротивление второго элемента, и устройство окажется в ждущем режиме.

При проведении опытов и экспериментов с ждущим мультивибратором учитывайте, что для нормальной его работы длительность запускающего импульса должна быть меньше длительности формируемого импульса.

Дата добавления: 2015-05-06