Управляемый одновибратор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Управляемые генераторы вообще и одновибраторы в частности радиолюбители чаще всего выполняют на типовых микросхемах групп АГ и ГГ. Между тем нестандартные реализации таких генераторов, кроме оптимизации конструкции, подчас предопределяют появление ряда новых интересных эффектов и свойств того или иного устройства в целом. Однако публикаций на эту тему в "Радио" и другой популярной литературе очень немного.

Автор этой статьи делится опытом в освоении управляемых одновибраторов, построенных по нетривиальной схеме.

Описанный в [1] (схема - на рис. 8,а) одновибратор на триггере обладает довольно широкими возможностями, однако ему присущи и некоторые недостатки. Во-первых, зарядка конденсатора С1 происходит через выходное сопротивление триггера. На рис. 1,а показан фрагмент схемы этого одновибратора с времязадающими цепями, выходное сопротивление Rвых условно показано вне триггера. Изменение Rвых влияет на длительность формируемого импульса. Во-вторых, велико (относительно длительности формируемого импульса) время восстановления напряжения на конденсаторе до заданного уровня. В-третьих, отсутствует функциональная возможность электронного управления длительностью выходного импульса, что сужает область применения узла.

Рассмотрим цепи зарядки и разрядки конденсатора С1 в одновибраторе. На этапе формирования временного интервала tо конденсатор заряжается от 0 (точнее, от остаточного напряжения) до порогового напряжения Uпор по цепи: плюсовой вывод источника питания- Rвых-R1-С1-общий провод.

На этапе восстановления конденсатор разряжается от Uпор до 0 сначала через диод VD1 и выходное сопротивление Rвых, а в конце, когда закрывается диод VD1, - через резистор R1.

Диод практически полностью закрывается при уменьшении напряжения на нем ниже 0,5...0,6 В, и конденсатор заканчивает разрядку с такой же постоянной времени, как и при формировании временного интервала. Таким образом, при ужесточении требований к остаточному напряжению на конденсаторе время восстановления увеличивается, ограничивая допустимую частоту следования импульсов при заданной погрешности восстановления.

Конечно, время восстановления может быть существенно уменьшено для приведения конденсатора в исходное состояние применением дополнительного разрядного транзистора, однако это усложнит и удорожит конструкцию. Оказывается, уменьшить время восстановления одновибратора и расширить его функциональные возможности можно без усложнения довольно простым путем.

В одновибраторе по схеме на рис. 1,б деталей столько же, но правый вывод резистора R1 подключен к плюсовому проводу питания. Здесь выходное сопротивление триггера не влияет на длительность зарядки конденсатора С1.

Конденсатор С1 заряжается от напряжения Uд на диоде VD1 до Uпор по цепи: плюсовой провод питания-резистор R1-конденсатор С1-общий провод, а разряжается - от Uпор до Uд через диод VD1-выходное сопротивление Rвых.

Таким образом, в одновибраторе по схеме на рис. 1,б, во-первых, отсутствует влияние выходного сопротивления триггера на формируемый временной интервал, и, во-вторых, исключена вторая часть этапа восстановления (разрядка конденсатора через резистор), увеличивающая общее время восстановления. Действительно, диод после завершения формирования одновибратором заданного промежутка времени остается открытым током, протекающим через резистор R1. Сопротивление диода остается малым, что и обеспечивает быстрое восстановление исходного напряжения на конденсаторе. Правда, это несколько увеличивает расход мощности одновибратором в режиме ожидания.

На рис. 2 показаны диаграммы напряжения на входе R триггера на этапе восстановления для одновибратора по схеме рис. 1,а (кривая 1) и рис. 1,б (кривая 2). В обоих случаях разрядка конденсатора до напряжения закрывания диода UД (для кремниевого диода - около 0,5...0,6 В) практически заканчивается к моменту t1. Для второго случая восстановление на этом практически заканчивается, поэтому время восстановления близко к t1-t0.

В первом же случае конденсатор должен разрядиться почти до нуля, но из-за того, что после момента t1 диод закрыт, разрядка затягивается и даже через время R1C1 напряжние на конденсаторе будет равно 0,6/е~0,2В (е - основание натурального логарифма). Поэтому время восстановления здесь существенно больше.

Одновибратор по схеме рис. 1,б обладает еще одним существенным преимуществом - на вывод резистора R1 может быть подано напряжение не с плюсового провода питания, а например, от источника с регулируемым напряжением, чем достигается возможность управления длительностью импульса электронным способом изменением напряжения на выводе резистора. Схема управляемого одновибратора изображена на рис. 3, а характеристики управления - на рис. 4, кривая 1.

Отметим, что при равенстве значений постоянной времени RC-цепи одновибраторов по рис. 1,а и 3 и Uупр = Uпит длительность t0 выходного импульса второго несколько меньше, чем первого. Причина этого состоит в том, что конденсатор С1 второго одновибратора заряжается не от нуля, а от некоторого начального напряжения Uд, поэтому конденсатор зарядится до Uпор за меньшее время.

Интервал значений управляющего напряжения должен удовлетворять условию: Uпор < Uупр < Uпит (1), что соответствует кривой 1 на рис. 4.

В случаях, когда такой интервал окажется неудобным, его можно расширить до 0 < Uупр < Uпит (2) введением еще одного резистора-R2-примерно такого же номинала, как показано на рис. 5. Характеристика управления для этого случая показана на рис. 4, кривая 2. Если одновибратором управляет операционный усилитель, выбором R1=3R2 интервал управления можно расширить до -Uпит < Uупр < +Uпит (3) - этот вариант иллюстрирует кривая 3 на рис. 4.

Если необходимо сделать управляемым уже готовый одновибратор, выполненный по схеме рис. 1,а, достаточно ввести в него дополнительный резистор, подобно R1 - на рис. 5. Для сохранения длительности импульса при Uупр = Uпит необходимо, чтобы сопротивление параллельно соединенных R1 и R2 (по рис. 5) было равно сопротивлению R1 в исходном узле - это условие (4).

Следует учесть, что в одновибраторах по рис. 1,б, 3 и 5 резисторы служат для того, чтобы задать некоторый ток, заряжающий конденсатор С1. Этот ток может быть обеспечен в отсутствие резисторов внешним источником управляющего тока, собранным, например, на p-n-p транзисторах. Подобное решение позволяет реализовать обратно пропорциональную зависимость длительности формируемого импульса от управляющего тока.

Номиналы резисторов одновибраторов по схеме на рис. 3 и 5 допустимо варьировать в широких пределах - от 10 кОм и более, конденсаторов - от 100 пФ и более. Для обеспечения возможности увеличения емкости конденсатора необходимо последовательно с диодом включить еще один резистор, ограничивающий ток разрядки конденсатора. Длительность импульса при Uупр = Uпит, имея в виду условие (4), нужно оценивать по соотношениям, изложенным в [1].

Рассмотренный управляемый одновибратор требует для реализации 1/2 корпуса микросхемы, а описанный, например, в [2] (на рис. 2) - 3/4 корпуса. Вообще же, RS-триггер для одновибратора может быть выполнен на различных логических элементах и узлах цифровой техники [3]. Соединение в кольцо двух одновибраторов позволяет реализовать управляемый по двум входам импульсный генератор с широким перекрытием по частоте и скважности.

Литература

1. Алексеев С. Формирователи и генераторы на микросхемах структуры КМОП. - Радио, 1985, № 8, с. 31 - 35.
2. Игнатенко А. Генератор, управляемый напряжением. - Радио, 1994, № 6, с. 22.
3. Самойленко А. Варианты построения RS-триггера. - Радио, 1998, № 9, с. 53 - 56.

Автор: А.Самойленко, г.Клин Московской обл.

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива От воспоминаний можно избавиться 29.09.2012 Свежие воспоминания можно стереть - так утверждают исследователи из Университета Упсалы в своей новой работе, опубликованной в журнале Science. Полученные результаты - яркий прорыв в исследовании памяти и страха. Томас Агрен, докторант кафедры психологии, и его руководители, профессора Матс Фредриксон и Томас Фьюрмарк, показали, что свежие воспоминания из человеческого мозга можно стереть безвозвратно. Когда человек узнает что-то новое, знания откладываются в его долговременной памяти при помощи процесса консолидации, основанного на формировании белков. Когда мы что-то вспоминаем, память на время дестабилизируется, а потом вновь запускает процесс консолидации. Иными словами, можно сказать, что мы вспоминаем не то, что произошло на самом деле, а то, что вспомнили в прошлый раз, когда думали об этом событии. Вмешиваясь в процесс, который следует за запоминанием информации, мы можем повлиять на содержимое памяти. В ходе эксперимента добровольцам показывали нейтральные изображения - пейзажи, предметы быта и т.д., сопровождая показ некоторых из них ударами электрического тока. Таким образом определенная картинка ассоциировалась в памяти испытуемых со страхом. Так, что если показывать ее вновь, люди, естественно, реагировали на нее, как на боль. Затем добровольцев разделили на две группы - и в одной из них исследователи нарушили процесс консолидации, повторно показывая участникам те же картинки, но не сопровождая это ударами тока, в течение времени, мозг физически фиксирует в памяти страх. В итоге, у одной части испытуемых произошло закрепление ассоциации, а у второй половины процесс закрепления воспоминаний был нарушен, поэтому их память осталась нейтральной и не подстегивала ощущение страха. Кроме того, используя магнитно-резонансный сканер, ученые смогли доказать, что физические следы этой памяти также исчезли из той части мозга, которая хранит воспоминания о страхе - миндалевидном теле в височной доле головного мозга. "Эти результаты могут означать большой прорыв в исследованиях памяти и страха. В конечном счете они способны привести к улучшению методов лечения миллионов пациентов, страдающих от фобий, посттравматических стрессов и панических атак", - сказал Томас Агрен.

Другие интересные новости:

▪ Золото из овса

▪ Процессор Qualcomm Snapdragon G3x Gen1

▪ Дешевый аналог строительного песка из отходов

▪ Квантовые переключатели, управляемые единичными фотонами

▪ U-образная компьютерная клавиатура

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей

▪ статья Через час по чайной ложке. Крылатое выражение

▪ статья Когда были приручены кошки? Подробный ответ

▪ статья Инженер по автоматизации и механизации производственных процессов. Должностная инструкция

▪ статья О помехоустойчивости автомобильных радиозамков. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Темброблок с фиксированными настройками. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025