Расчет одновибраторов и мультивибраторов

8.1 Теоретические сведения

Одновибратором (или ждущим мультивибратором) называется устройство предназначенное для генерации одиночного прямоугольного импульса заданной длительности при появлении перепада сигнала на входе. Длительность выходного импульса определяется значениями элементов времязадающей цепи (R и С) или линией задержки и может быть как больше, так и меньше входного.

Одновибраторы строятся на базе ЛЭ, триггеров, а также выпускаются в микросхемном исполнении в готовом виде.

Рассмотрим один из одновибраторов - К155АГ1. Его условное графическое обозначение и подключение времязадающей цепи показано на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 Одновибратор К1555АГ1

Если сигнал подан на один из входов G₁ или G₂ (при этом на другом G₃ должна быть единица), то одновибратор будет срабатывать по перепаду 1,0. Если сигнал подан на вход G₃ (при этом хотя бы на одном из входов G₁, G₂ должен быть ноль) то одновибратор сработает по перепаду 0,1. Таким образом вход на который не подаётся запускающий импульс можно использовать, как вход разрешения. Значение сопротивления резистора R может лежать в диапазоне 2…40 кОм, емкость конденсатора C- в диапазоне 10 пФ…10мкФ. Емкость конденсатора можно увеличить до 1000 мкФ, если не предъявляется высоких требований и стабильности выходного импульса.

Длительность выходного импульса достаточно точно можно вычислить по формуле:

Одновибратор имеет внутренний резистор R₁=2кОм, вывод которого подключен ко входу R1. Запускается данный одновибратор повторно только после окончания выходного импульса, т.е. перезапуск невозможен и одновибратор не реагирует на перепады входных импульсов до окончания выходного импульса.

Генераторы прямоугольных импульсов часто называют мультивибраторами. Они могут быть построены из отдельных ЛЭ, триггеров или на базе одновибраторов.

Две из возможных схем мультивибраторов на базе одновибраторов в микросхемном исполнении показаны на рисунках 8.2 и 8.3.

Рисунок 8.2 Мультивибратор на одном одновибраторе

 

Схема на рисунке 8.2 собрана на одном одновибраторе. Запускающий импульс подается на вход G1 и поэтому запуск одновибратора осуществляется по перепаду 1,0. Вход G1 соединен с прямым выходом одновибратора, поэтому, когда заканчивается импульс на выходе одновибратора, на вход его подается перепад 1,0 и одновибратор запускается снова. Нулевой уровень на выходе одновибратора существует, пока не закончатся переходные процессы внутри самого одновибратора.

Недостаток этой схемы в том, что импульс на выходе короткий, скважность большая и ее нельзя регулировать. Период колебаний такого генератора, собранного на одновибраторе К155АГ1 можно рассчитать по формуле

T=0,7RC

Схема, где можно получить регулируемые в широких пределах скважность и период, показана на рисунке 8.3.

 

Рисунок 8.3 Мультивибратор на двух одновибраторах

 

Здесь два одновибратора включены последовательно и замкнуты в кольцо. Первый одновибратор запускает второй, а второй в свою очередь первый и т.д. Период колебаний такого генератора.

Т = Т₁ + Т₂, 

где  Т₁ – длительность импульса, Т₂ – длительность паузы. Если генератор собран на одновибраторе К155АГ1, то длительность импульса и паузы  определяется по приведенной выше формуле. Таким образом, изменяя Т₁ и Т₂ можно регулировать и скважность импульсов и период генератора.