4 Параметры времязадающей цепи рассчитываются соотношением t ≈ 0.7 R C . Должно быть известно значение величины t . Выбрав величину емкости , рассчитываем сопротивление R (или наоборот).

5 Диоды выбираются по току и напряжению.

4.2 Ждущий мультивибратор на униполярных транзисторах

На рисунке 4.7 приведена схема ждущего мультивибратора на униполярных транзисторах.

+E0

Rзап

Сзап

Uзап

VDзап

Rc1

C

R

Rc2

вых 2

вых 1

VT1

VT2

земля

Рисунок 4.7 – Схема ждущего мультивибратора на униполярных транзисторах

После включения напряжения питания образуются две почти равноценные цепи:

+ E0 LRLЗ− И VT2Lземля и + E0 LR C2 LЗ− И VT1Lземля. Тем не менее,

открывается транзистор VT2 и в этом состоянии он находится в режиме ожидания, а VT1 закрыт. Конденсатор С в режиме ожидания разряжен, так как слева от него находится сток закрытого транзистора VT1 (напряжение +Е0), справа тоже напряжение +Е0, потому что между затвором и истоком VT2 изоляция.

Выключенное состояние VT1 и включенное VT2 наблюдается потому, что между стоком VT1 слева и затворной цепью VT2 справа находится разрыв по постоянному току в режиме ожидания через конденсатор С. Для данных транзисторов входная характеристика имеет вид, представленный на рисунке

4.8.

150

Рисунок 4.8 – Входная характеристика

Подобная характеристика носит название “правой”, так как она расположена в правом поле рисунка. Есть зона нечувствительности – U З0 (от

десятых долей вольта до нескольких вольт). Далее следует участок обогащения. Открытый транзистор VT2 находится в положении точки 1. Для того, чтобы его закрыть, необходимо подать напряжение, способное переместить рабочую точку влево, т.е. в направлении отрицательной полярности. Значит, диод на схеме (см. рисунок 4.7) должен иметь направление “влево”.

После подачи импульса запуска VT2 закрывается, а VT1 открывается. Образуется цепь заряда конденсатора С: + E0 R C откр.VT1 земля. Заряд

происходит по экспоненте, следовательно плюсовая полярность напряжения справа на конденсаторе С нарастает. Спустя некоторое время, когда это напряжение превысит UЗ0 , VT2 открывается скачком, VT1 закрывается.

Генерация импульса заканчивается.

Расчет длительности импульса производится по типовой формуле:

U		нач	−U	∞
t = τ ln						,
	Uкон −U∞

где τ = R C , причем задаются величиной R , рассчитывая С при заданной длительности. Другие величины: Uнач = 0, U∞ = E0 , Uкон ≈ U30 по рисунку 4.8.

4.3 Генератор импульсов на двух логических элементах с двумя конденсаторами в автоколебательном режиме

На рисунке 4.9, б, в, г изображены генераторы импульсов на двух логических элементах с двумя конденсаторами в автоколебательном режиме.

151

&1	&1
&2	&2
в)	г)

Рисунок 4.9, а – Генератор импульсов на двух транзисторных каскадах; б, в, г – на двух логических элементах с двумя конденсаторами в

автоколебательном режиме В схеме, изображенной на рисунке 4.9, а конденсаторы поставлены

вместо резистивных связей триггера. Для того чтобы не образовывалась “некультурная” с точки зрения электроники цепь, состоящая из перехода Б–Э транзистора и конденсатора, вводятся резисторы смещения R1− R2 , которые устанавливают режим транзисторов - ток смещения.

152

На второй схеме (см. рисунок 4.9, б) конденсаторы и резисторы включены аналогично. Одновременно со смещением и в предыдущей схеме (рисунок 4.9, а), и в этой резисторы выполняют времязадающую роль.

τ ≈ R C – постоянная времени

Следовательно, длительность импульса определяется следующей формулой:

	x		нач	− x	∞
	t = τ ln						, с
		xкон − x∞
	где xнач соответствует низкому	уровню–нулю, xкон – единице, x∞ –

напряжению питания.

На третьей схеме (рисунок 4.9, в) всё аналогично, но изображено условно. При этом на свободных входах высокие уровни. Если на любой свободный вход подать нуль, то генерация прекращается, так как эти схемы безусловного подчинения нулю. При необходимости регулировать длительность импульсов или частоту, вместо резисторов следует поставить потенциометры или ступенчато, через переключатели, изменять величины емкостей.

Обычно диапазон регулировки не более, чем пятикратный. Наименьшая частота, которую можно получить,– герцы, наибольшая частота – несколько МГц.

Когда необходима электронная регулировка частоты, схему можно представить в виде, изображенном на рисунке 4.9, г. Если транзисторы ставятся отдельно, последовательно с резисторами, то длительности вершин и оснований различаются.

Достоинством схемы является несложность. К недостаткам относят низкую термостабильность, зависимость от напряжения питания и наличие двух конденсаторов.

4.4 Генератор импульсов на четырех логических элементах с одним конденсатором

На рисунке 4.10, а приведена схема генератора импульсов, в которую введены два операционных усилителя, б, в, г относятся к логическим элементам.

Первый операционный усилитель совместно с навесными компонентами R1, R2, R3 реализует схему неинвертирующего триггера, второй – интегратора

(R4, С).

Если на вход интегратора подать напряжение U1(t), то на выходе получим U2(t) (см. рисунок 4.11). И наоборот, если отдельно U2(t) подать на вход неинвертирующего триггера, то получим U1(t).

153

Рисунок 4.10, а – Схема на двух операционных усилителях; б, в, г – схемы на четырех логических элементах с одним конденсатором

Рисунок 4.11 – Графики входного и выходного напряжений

После объединения этих двух схем получится генератор импульсов на двух ОУ с одним конденсатором, так как формы колебаний на входах и выходах элементов соответствуют друг другу.

При выборе логического элемента вместо ОУ для интегратора получается условный эквивалент интегратора на логическом элементе (см. рисунок 4.12).

154

&

Рисунок 4.12 – Интегратор на логическом элементе

Вкачестве триггера можно использовать прозрачный Д–триггер (см. раздел 3.11) на четырех логических элементах (триггер–защелка). Но можно

сделать проще: вместо триггера взять два логических элемента &1 и &2, соединенных последовательно (см. рисунок 4.10, б). Четвертый логический элемент &4 устанавливают для нормализации формы импульсов. Нормализация

–это придание П–образности, формы меандра. Таким образом, получаем такую же схему, что и на рисунке 4.10, а.

Вкнигах схему рисунка 4.10, б изображают несколько иначе, а именно, как на рисунке 4.10, в. Здесь все то же самое, что и на рисунке 4.10,б, только другие цифры номеров логических элементов.

Четвертый вариант схемы (см. рисунок 4.10, г) используется в случаях, если необходима частичная регулировка длительности и частоты генерируемых импульсов, которые рассчитываются по следующей формуле:

	x		нач	−x	∞
	t = τ ln						,	τ ≈ R C
		xкон −x∞

Если R=0, то в качестве него берётся выходное сопротивление логической микросхемы &1.

К достоинствам генератора следует отнести высокую стабильность, небольшую зависимость от температуры, устойчивость к внешним электромагнитным излучениям.

Устойчивость объясняется тем, что в контуре с обратной связью три логических элемента. Следовательно, на временных интервалах фронтов и спадов конденсатор С – это короткое замыкание (&2 закорачивается в схеме на рисунке 4.10, в). В контуре остаются элементы &1, &3, дающие повторение импульсов, т.е. фазовый сдвиг 3600 . Это условие является необходимым для организации положительной обратной связи (условие генерации). На интервалах вершин и оснований импульсов конденсатор С не закорачивает &2, в итоге в контуре три логических элемента, которые в целом дают инверсию (переворот фазы). Таким образом, действует отрицательная обратная связь, стабилизирующая вершины и основания, а, следовательно, и частоту генерируемых импульсов. В предыдущей схеме рисунка 4.9 такого нет, поэтому, она менее нестабильна. Схема рисунка 4.10,в хорошо работает на логических элементах с открытым коллектором типа ЛА7, ЛА8. Она также работает на обычных элементах типа ЛА3, но импульсы непрямоугольные.

155