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:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Случайная новость из Архива Зевание львов: рефлекс и его функции 11.07.2024 Зевота у львов и других животных является важным элементом их поведения, способствующим координации действий и повышению групповой бдительности. Известно, что зевота - это рефлекторный дыхательный акт, при котором мы совершаем глубокий вдох и быстрый выдох, широко открывая рот, часто сопровождаемый своеобразным звуком. Этот фиксированный паттерн действий характерен почти для всех позвоночных. Существуют различные гипотезы, объясняющие функции зевания: гипотеза сонливости (зевота при переходе между сном и бодрствованием), гипотеза возбуждения (зевота в условиях социального напряжения) и другие. Однако ученые до сих пор не до конца разобрались в этом, казалось бы, простом акте. Известно, что зевота часто заразительна: когда мы видим или слышим, как зевает другой человек или животное, мы сами начинаем зевать. Спонтанное зевание может свидетельствовать о физиологической функции: увеличивается приток крови к голове, мозг насыщается кислородом и охлаждается. Зевота также может помогать нам оставаться настороженными в моменты сонливости. В некоторых случаях "уязвимое" зевание может выражать сочувствие к окружающим, которые испытывают тревогу, стресс, усталость или скуку. Ранее зевоту изучали у шимпанзе, волков, домашних собак, овец и слонов. Теперь исследователи обратили внимание на диких львов из Южной Африки (Panthera leo). "Наши данные показали четкую картину: зевнув вместе, два льва будут вести себя синхронно," - отметила Элизабетта Паладжи, этолог из Пизанского университета (Италия). На протяжении почти полугода ученые наблюдали за 19 львами из двух прайдов, живущих в заповеднике Макалали в провинции Лимпопо. Результаты исследования показали, что вероятность ответного зевания была более чем в 139 раз выше, если лев видел, как это делает член его прайда, по сравнению с ситуацией, когда лев находился один. Непроизвольная зевота чаще всего наблюдалась, когда львы были расслаблены и только просыпались или, наоборот, отходили ко сну. Это подтверждает гипотезу о том, что зевота помогает охлаждать мозг и насыщать его кислородом, а также делает животных более внимательными. Кроме того, зевота у львов помогает координировать их действия. Наблюдения показали, что если один лев зевает, лежа рядом с другим, то второй лев тоже начинает зевать. Затем, если первый лев встанет и уйдет, второй лев последует за ним. Таким образом, новое исследование подтвердило, что "заразительность" зевоты необходима для повышения групповой бдительности у животных, живущих и охотящихся в группах. Это способствует коллективному сознанию и выявлению потенциальных угроз. Тем не менее, изучение зевоты не заканчивается на этом: исследователям пока не удалось выяснить, действительно ли зевота положительно влияет на успешность охоты. Также остается неизвестным, может ли ответная зевота у львов выполнять другие функции. Например, у приматов гелада существует три типа зевания, с помощью которых они подают разные сигналы друг другу - от доброжелательных до агрессивных. Недостаточно и доказательств того, что зевота у животных выражает сочувствие и эмоционально связывает их друг с другом. Дальнейшие исследования необходимы для полного понимания всех аспектов этого загадочного рефлекса.

Другие интересные новости:

▪ Самые быстрые челюсти в мире

▪ Пчелы-защитницы

▪ Дисплей для слепых

▪ Лазерный теннис

▪ Термоядерный реактор SMART

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоприем. Подборка статей

▪ статья Любишь хозяина, люби и его собаку. Крылатое выражение

▪ статья Почему витамины названы витаминами? Подробный ответ

▪ статья Способы реанимации. Советы туристу

▪ статья Электропитание. Блоки питания. Справочник

▪ статья Конвертер 1260/430 (144) МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026