16.3. Одновибраторы (ждущие мультивибраторы)

Эти устройства предназначены для генерации под действием входных сигналов одиночных прямоугольных импульсов заданной длительности. Длительность импульсов полностью определяется времязадающими цепями одновибратора (ОВ).

На рис. 16 .5, а показана простейшая схема ОВ. Обычно ОВ выполняются на двух ЛЭ, расположенных в одном кристалле (ИС). В этом случае разброс значений оказывается незначительным, так как коэффициент корреляции параметров ЛЭ одной ИС достигает 0,95-0,99.

ОВ работает следующим образом. В исходном состоянии (0…t₁) уровни напряжений выходов ЛЭ равны , а . Так как на обоих входах DD1.1 уровни напряжений равны 0, то напряжение . В момент t₁ на вход ОВ поступает фронт импульса, при этом происходит изменение состояний выходов ЛЭ: Вследствие чего конденсатор через резистор начинает заряжаться от источника питания.

В момент t₂ напряжение на конденсаторе достигнет уровня , при этом ЛЭ DD1.2 изменит состояние выхода на В результате на выходе ОВ сформируется одиночный импульс длительностью

.

Так как среднее значение порога переключения равно , а , , то средняя длительность импульса равна , а , .

При изменении напряжения питания в пределах Е = 15 В ± 10% изменение длительности формируемого импульса не превышает 9%. Несмотря на большой разброс τ, в конкретной схеме ОВ длительность импульса весьма стабильна. Она зависит от стабильности и элементов R, C. Нужную длительность импульса можно установить путем подбора R.

Рис. 16.5. Схемы и диаграммы работы одновибраторов

Если после момента времени t₂ (не ранее, чем через 3,6τ) на вход поступит следующий импульс, то процесс, показанный на рис. 16 .5, б, повторится.

ОВ на триггере 564ТМ2 (рис. 16 .5, в) работает следующим образом. При подаче на вход в момент времени t₁ сигнала запуска триггер устанавливает , при этом начинается заряд конденсатора через резистор. При достижении на конденсаторе напряжения , напряжение . Начинается ускоренный разряд конденсатора через диод, при этом .

Минимальное сопротивление R ограничено максимально допустимым выходным током триггера. Изменением R в пределах 20 кОм–10 МОм можно менять τ не менее чем в 500 раз. Одновременное изменение значений R и C обеспечивает регулировку τ в пределах четырех порядков.

На рис. 16 .5, д приведена схема ОВ на RS-триггере, выполненная на двух ЛЭ ИЛИ-НЕ, а на рис. 16 .5, е – диаграмма его работы. При использовании данной схемы входной импульс должен быть меньшей длительности, чем выходной.

16.4. Генераторы (мультивибраторы)

Цифровые микросхемы широко применяются для создания генераторов с самовозбуждением, называемых мультивибраторами (МВ), частота колебаний которых определяется времязадающими RC-цепями либо кварцевыми резонаторами. Поскольку логические микросхемы характеризуются высоким напряжением переключения, то во многих схемах, по крайней мере, один из ЛЭ переводится в линейный режим для облегчения условий возбуждения и более устойчивой генерации.

Для увеличения крутизны фронтов при построении генераторов на цифровых микросхемах выбирают ЛЭ с малым временем задержки распространения сигнала при переходе выходного напряжения из состояния 1 в состояние 0 и наоборот.