Одновибраторы

Лекция 25

Одновибратор – это генератор одиночных импульсов прямоугольной формы. Он формирует импульс определенной длительности после подачи на его вход короткого запускающего импульса и состоит из порогового устройства и времязадающей RC -цепи.

Схема одновибратора на основе компаратора, а также временные диаграммы его функционирования, приведены на рис. 6.10. Устойчивое состояние одновибратора соответствует условиям: ; . Если входное напряжение на короткое время понизить до значения , то напряжение на выходе компаратора повысится до , и все это напряжение в первый момент передается без потерь через конденсатор C на неинвертирующий вход КН, в результате чего напряжение на резисторе R станет равным (). Поскольку напряжение задается меньше , напряжение на неинвертирующем входе КН остается больше напряжения на его инвертирующем входе и после прекращения действия запускающего импульса, поэтому компаратор сохраняет состояние “1”. Под действием конденсатор C заряжается, в результате уменьшается, что происходит до тех пор, пока не станет меньше . В этот момент напряжение на выходе компаратора уменьшится до , т.е. сформируется задний фронт импульса. К этому моменту напряжение на конденсаторе достигнет величины , и поскольку положительная обкладка конденсатора после переключения компаратора в состояние “0” оказывается подключенной к общей шине, напряжение станет отрицательным, т.е. , что не изменит состояния выхода компаратора. Чтобы уменьшить величину выброса отрицательного напряжения на неинвертирующем входе КН, а также ускорить процесс разряда конденсатора C, т.е. уменьшить время готовности одновибратора к приему следующего запускающего импульса, параллельно резистору R включается диод V, как показано на рис. 6.10, а. На формирование импульса и его длительность

диод практически не оказывает влияния, конечно, если его сопротивление в закрытом состоянии гораздо больше сопротивления резистора R.

Для формирования коротких запускающих импульсов отрицательной полярности обычно используется схема, приведенная на рис. 6.10, в. Сопротивления рассчитываются из соотношений

.

В режиме ожидания (устойчивое состояние одновибратора) напряжение , и конденсатор малой емкости быстро заряжается до напряжения плюсом к источнику . В момент времени, когда станет равным (момент запуска одновибратора), положительная обкладка конденсатора оказывается подсоединенной к общей шине с нулевым потенциалом, в результате напряжение с конденсатора в отрицательной полярности () поступит на инвертирующий вход компаратора. После этого конденсатор быстро заряжается от источника до напряжения , а после прекращения действия входного импульса – до напряжения .

Схемы одновибраторов на основе таймера приведены на рис. 6.11, а и б. В схеме рис. 6.11, а заряд и разряд конденсатора C времязадающей RC -цепи осуществляется через выходную цепь таймера, в то время как в схеме рис. 6.11, б заряд конденсатора C производится непосредственно от источника питания , а разряд – через замкнутый разрядный ключ таймера. В состоянии устойчивости одновибратор характеризуется следующими значениями напряжений: ; ; , что соответствует положению рабочей точки на оси в секторе 2 диаграммы состояний таймера (см. рис. 6.9). Если подать запускающий импульс, т.е. уменьшить напряжение , сделав его меньше (рис. 6.11, в), то рабочая точка сместится в сектор 1 диаграммы, и таймер переключится в состояние “1”, в котором он останется и после прекращения действия входного импульса , поскольку таймер перейдет в режим хранения предыдущего состояния (сектор 2). В этом состоянии на выходе таймера действует высокое напряжение , а разрядный ключ разомкнут, поэтому конденсатор C заряжается (от в схеме рис. 6.11, а или от в схеме рис. 6.11, б), вследствие чего напряжение на нем, а значит, и напряжение увеличивается. Как только напряжение станет больше (рабочая точка смесится в сектор 3 диаграммы), таймер переключится в состояние “0”, сформируется задний фронт импульса, напряжение на выходе таймера станет , а разрядный ключ замкнется. Начнется разряд конденсатора C через выходное сопротивление таймера (в схеме рис. 6.11, а) или через замкнутый разрядный ключ (в схеме рис. 6.11, б). Длительность сформированного выходного импульса зависит как от значений R и C, так и от напряжений и ():

(– остаточное напряжение разрядного ключа в замкнутом состоянии).

В схеме рис. 6.11, б не только выше готовность к приему следующего запускающего импульса, но и выше стабильность длительности импульса, поскольку стабильнее .

Дата добавления: 2014-10-17