Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
kniga_EEA.docx
Скачиваний:
237
Добавлен:
20.03.2016
Размер:
10 Мб
Скачать
☆

6.3. Ждущие генераторы прямоугольных импульсов (одновибраторы)

Ждущие генераторы прямоугольных импульсов (ОВ) предназначены для формирования прямоугольного импульса заданной длительности при поступлении на вход короткого запускающего импульса. Такие генераторы имеют одно устойчивое и одно квазиустойчивое состояния, переход в которые осуществляется регенеративно.

Одновибратор на дискретных элементах. Типовая схема такого одновибратора показана на рис. 6.7, а. Она состоит из двух усилителей-инверторов, соединенных между собой положительными перекрестными обратными связями, причем в одно плечо этой ОС включена времязадающая RС-цепь, а второе образуется делителем напряжения Rl, R2.

В устойчивом положении транзистор VT1 закрыт положительным смещением Uсм на базе от источника напряжения +Есм1, а транзистор VT2 открыт отрицательным смещением −Eсм2, подключенным к его базе через резистор времязадающей цепи R. Конденсатор С заряжен практически до напряжения EК (рис. 6.7, б). С приходом в момент времени tt отрицательного запускающего импульса uвх в базу VT1 последний открывается, конденсатор С подключается ко входу транзистора VT2, запирая его. Коллекторное напряжение uК2 VT2 скачком увеличивается до напряжения −EК, обеспечивая протекание через базу VT1 тока базы iБl, большего ІБн 1. Схема перешла в квазиустойчивое состояние, длительность которого определяется временем перезаряда конденсатора времязадающей цепи С от напряжения EК до нуля под действием напряжения −Есм2. Емкость конденсатора С1 << С, так как он выполняет функции форсирующего конденсатора и работает только в течение времени формирования фронтов

Рисунок 6.7 − Одновибратор на дискретных элементах

В устойчивом положении транзистор VT1 закрыт положительным смещением Uсм на базе от источника напряжения +Есм1, а транзистор VT2 открыт отрицательным смещением −Eсм2, подключенным к его базе через резистор времязадающей цепи R. Конденсатор С заряжен практически до напряжения EК (рис. 6.7, б). С приходом в момент времени tt отрицательного запускающего импульса Uвх в базу VT1 последний открывается, конденсатор С подключается ко входу транзистора VT2, запирая его. Коллекторное напряжение UК2 VT2 скачком увеличивается до напряжения −EК, обеспечивая протекание через базу VT1 тока базы iБl, большего ІБн1 . Схема перешла в квазиустойчивое состояние, длительность которого определяется временем перезаряда конденсатора времязадающей цепи С от напряжения EК до нуля под действием напряжения −Есм2. Емкость конденсатора С1 << С, так как он выполняет функции форсирующего конденсатора и работает только в течение времени формирования фронтов.

В момент времени t2 напряжение на конденсаторе С уменьшается до нуля и происходит регенеративное восстановление исходного состояния, которое заканчивается после заряда конденсатора С.

Эквивалентные схемы замещения для устойчивого и квазиустойчивого состояний приведены на рис. 6.8, а и б. Условиями устойчивого состояния являются соотношения UБ1 ≥ 0 и iБ2 > ІБн2. Первое условие можно записать

(6.15)

или, вынося за скобки,Eсм1 – ІК0  R2 ≥ 0.

Отсюда можно определить значение сопротивления R2:

(6.16)

Второе условие перепишем в виде

(6.17)

откуда можно определить значение сопротивления резистора R:

R ≤ β RК2  k, (6.18)

где k = Eсм2 /EК.

Условиями квазиустойчивого состояния являются UБ2 ≥ 0; iБ1 ≥ ІБн1.

Первое условие выполняется в силу принципа работы схемы, а второе рассмотрим детальнее, записав токи через отношение соответствующих напряжений и сопротивлений

(6.19)

Выполнив простейшие преобразования, получим

(6.20)

где

Рисунок 6.8 − Схемы замещения для устойчивого и квазиустойчивого состояний

Длительность квазиустойчивого состояния tи определяется из уравнения (6.1) при U(∞) = −Eсм2 − ІК0  R, U(0) = −(EK − ІK0  RK1) аналогично уравнению (6.9):

(6.21)

где τ = RC.

Учитывая, что R >> RК1, и обозначив получим

(6.22)

Если пренебречь величиной ІК0 и считать, что Eсм2 = EК, то формула (6.22) упрощается к виду

tи  ≈ τln2 ≈ 0,7 R C. (6.23)

Время восстановления составляет tв = (3−5) RК1 С. Регулировать длительность выходного импульса можно как изменением параметров R и С, так и изменением напряжения смещения Eсм2

Одновибратор на дискретных элементах с эмиттерными связями показан на рис. 6.9. В этой схеме положительная обратная связь осуществляется с помощью конденсатора С и общего резистора RЭ.

В исходном состоянии устойчивого равновесия транзистор VT1 заперт, a VT2 насыщен. Насыщенное состояние транзистора VT2 обеспечивается резистором R с сопротивлением R < βRК2, через который протекает базовый ток, достаточный для насыщения VT2. В эмиттерной цепи VT2 протекает ток эмиттера iЭ  ≈ EK / (RК2 + RЭ), за счет которого на резисторе RЭ возникает падение напряжения UЭ = iЭRЭ с полярностью (рис. 6.9, а). Одновременно через делитель Rl − R2 протекает ток, создавая на резисторе R2 падение напряжения ur2. Если |UЭ| > |UR2| то на базу транзистора VTI подается положительное напряжение (UБ1 > 0) и обеспечивается запертое состояние транзистора VTI. Конденсатор С в исходном состоянии заряжен до напряжения Uс = EК−UЭ1 по цепи корпус − RЭ-эмиттерный переход − С-Rк1 − (−EК).

Рисунок 6.9 − Одновибратор на дискретных элементах с эмиттерными связями

Перевод схемы в квазиустойчивое состояние осуществляется подачей в базу VT1 отрицательного импульса Uвх с амплитудой больше, чем UБ1 Транзистор VT1 начинает открываться и напряжение на его коллекторе увеличивается. Образовавшееся положительное приращение напряжения через конденсатор С передается в базу транзистора U2, запирая его и уменьшая ток эмиттера. Приращение тока эмиттера от отпирания VT1 меньше, чем его уменьшение от запирания VT2, так как RК1 выбирается больше RК2.

В результате на резисторе RЭ отрицательное напряжение уменьшается, что эквивалентно его увеличению на базе VT1, который еще больше открывается и т. д. Этот лавинообразный процесс заканчивается запиранием VT2, насыщение VT1 и переходом схемы в состояние квазиравновесия.

В этом состоянии ток через резистор R1 достаточен для насыщения транзистора VT1, а транзистор VT2 удерживается в запертом состоянии положительным напряжением на конденсаторе С, который через насыщенный VT1 подключен к базе VT2. Напряжение на конденсаторе уменьшается по мере его перезаряда через резистор R, открытый VT1 и резистор RЭ, стремясь достигнуть величины −EК. Однако, когда Uс = Uб2 достигнет нуля, произойдет обратное переключение схемы и ОВ возвратится в исходное состояние. Конденсатор С вновь зарядится почти до полного напряжения EК после чего ОВ готов к формированию следующего импульса.

Длительность импульса, формируемого на коллекторе VT2,

, (6.24)

или, если ІК0 очень мал,

tи  = C R ln2 ≈ 0,7 R C. (6.25)

Время восстановления ОВ зависит от времени заряда конденсатора С и находится из соотношения

tв ≈ 3 С (RК1 + RЭ║RК2) ≈ 3 С (RК1 + RЭ). (6.26)

Минимальная амплитуда выходного импульса на коллекторе транзистора VT2

(6.27)

Наряду с базовым запуском одновибратора на практике часто применяют диодный коллекторный запуск импульсом положительной полярности (рис. 6.9, б). При таком запуске в процессе опрокидывания схемы диод запирается и отключает ОВ от цепи запуска, повышая тем самым устойчивость запуска.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]