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:

Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Наука все чаще рассматривает старение не только как биологический процесс, но и как явление, тесно связанное с психологическим состоянием человека. Эмоциональное благополучие, уровень стресса и ощущение социальной включенности могут напрямую влиять на то, как быстро изнашивается организм на клеточном уровне. Китайские исследователи провели масштабный анализ данных людей старше 45 лет и обнаружили важную закономерность: такие факторы, как одиночество и субъективное ощущение несчастья, связаны с ускорением биологического старения примерно на 1,65 года. Иными словами, внутреннее эмоциональное состояние может "добавлять" организму лишний возраст даже при одинаковом паспортном возрасте. Чтобы получить более точную оценку биологического старения, ученые использовали комплексный подход. В их анализ вошли 16 биомаркеров крови, семь биометрических параметров, а также данные, связанные с биологическим полом участников. Такой набор позволил сформировать более многослойную картину состояния ...>>

BMW i7 2027 26.04.2026

Компания BMW представила обновленный флагманский седан BMW i7 модельного года 2027, который стал заметным шагом в эволюции линейки. Внешность автомобиля сохранила узнаваемые черты бренда, однако была переосмыслена в стилистике Neue Klasse. Фирменная решетка радиатора стала шире и ниже, получив светодиодную подсветку, а передняя оптика разделилась на два уровня: основные фары смещены вниз, а тонкие дневные ходовые огни расположены выше. Задняя часть получила удлиненные фонари и обновленный матовый логотип, подчеркивающий современный характер модели. Интерьер BMW i7 2027 года во многом строится вокруг новой системы Panoramic iDrive. Она выводит информацию на всю нижнюю часть лобового стекла, создавая расширенное поле визуализации данных для водителя. Центральную роль по-прежнему играет 17,9-дюймовый дисплей, а передний пассажир впервые получает собственный экран диагональю 14,6 дюйма, который автоматически затемняется при отвлечении водителя. Задняя часть салона остается ориенти ...>>

Новизна корма влияет на кошачий аппетит 25.04.2026

Пищевое поведение животных часто кажется простым, но на деле оно зависит от множества тонких сенсорных и когнитивных механизмов. Особенно это заметно у кошек, чьи предпочтения в еде могут меняться не только из-за насыщения, но и из-за восприятия вкуса и запаха. Новое исследование японских ученых позволило точнее понять, почему питомцы нередко оставляют корм в миске. В лабораторных условиях исследователи из Японии наблюдали за двенадцатью кошками, чтобы изучить, как меняется их аппетит при повторяющемся питании. Животным поочередно предлагали шесть видов промышленного сухого корма, обозначенных от A до F, что позволило сравнить их предпочтения и оценить стабильность потребления. В ходе экспериментов выяснилось, что корм F оказался наиболее привлекательным для кошек и заметно опережал остальные варианты по уровню потребления. Однако даже он не сохранял свою "привлекательность" при многократном повторении: когда один и тот же корм предлагали шесть раз подряд в течение двух часов, жи ...>>

Случайная новость из Архива Краска, уничтожающая бактерии и вирусы 11.05.2025 Британские ученые из Ноттингемского университета создали уникальное антимикробное покрытие, способное активно уничтожать широкий спектр опасных микроорганизмов. В центре этой технологии - краска на основе эпоксидной смолы, в которую встроено антисептическое вещество хлоргексидин. Известный в медицине как мощный дезинфицирующий агент, он был равномерно распределен в составе покрытия, активизируясь в процессе высыхания. Благодаря такому подходу, покрытие превращается в долговечную защитную пленку, активно нейтрализующую микроорганизмы, соприкасающиеся с ее поверхностью. Уникальность новинки заключается в ее универсальном действии: краска эффективна против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а также грибков. Результаты лабораторных испытаний показали, что поверхность, обработанная этим составом, успешно уничтожает кишечную палочку, золотистый стафилококк и даже частицы коронавируса. Такое широкое действие делает материал особенно ценным для применения в высокорисковых зонах, где важна защита от разнообразных патогенов. Дополнительные исследования проводились для оценки устойчивости покрытия к механическим повреждениям. Ученые выяснили, что даже при наличии царапин бактерицидные свойства сохраняются, что особенно важно для помещений с интенсивным потоком людей, таких как коридоры, приемные и операционные. Более того, проведенные тесты подтвердили: бактерии не только не размножаются на поверхности, но и не смываются в окружающую среду при контакте с жидкостями, что снижает риск их распространения. Команда также проверила долговечность защитного эффекта. Первичные результаты показали, что антимикробные свойства сохраняются в течение длительного времени, даже без дополнительной обработки. Это говорит о потенциале технологии для устойчивого использования в учреждениях здравоохранения и других местах массового пребывания людей. В перспективе покрытие можно будет наносить на непористые материалы, что расширяет спектр применения - от дверных ручек до стен и мебели. Параллельно в Ноттингемском университете ведутся работы по внедрению антимикробных компонентов в другие типы материалов. В частности, разрабатываются гели, повязки и пластики с аналогичными свойствами. Такой подход позволяет создавать целые экосистемы защиты, где поверхности и предметы сами становятся активными средствами профилактики инфекции. Разработка краски с антимикробным действием приобретает особую значимость на фоне стремительного роста числа устойчивых к антибиотикам штаммов. Как отмечают авторы исследования, подобные технологии могут стать эффективной альтернативой химической обработке и регулярному применению антисептиков, тем самым снижая зависимость от медикаментов. В ближайшем будущем команде предстоит пройти регуляторные проверки и провести клинические испытания для оценки безопасности и эффективности в реальных условиях. Однако уже сейчас ясно, что подобные инновации способны кардинально изменить подход к санитарной защите в медицинских учреждениях, транспорте, школах и других общественных пространствах, предлагая мощный инструмент в борьбе с инфекциями нового времени.

Другие интересные новости:

▪ Растительная икра из водорослей и семян чиа

▪ Игровой OLED-монитор LG ltraGear 48GQ900

▪ Переводчик для слепого

▪ Хранилище TerraMaster D8 Thunderbolt 3

▪ Складной дрон DJI Mavic Mini

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Без задних ног (спать). Крылатое выражение

▪ статья Почему пал Рим? Подробный ответ

▪ статья Охрана труда подсобных рабочих

▪ статья Доработка акустической системы 35АС-1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Измерения электрических величин. Измерение мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026