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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Изображения пищи, созданные ИИ, вызывают тревожность 27.02.2025 Современные технологии искусственного интеллекта (ИИ) достигли невероятных успехов в создании изображений, поражающих своей реалистичностью. Однако недавнее исследование выявило неожиданный побочный эффект: изображения пищи, сгенерированные ИИ, вызывают у людей чувство тревоги и дискомфорта. Особенно сильно это проявляется в тех случаях, когда картинка стремится к фотореализму, но содержит едва заметные искажения. Ученые предполагают, что такая реакция связана не с опасением съесть испорченный продукт, а с пищевой неофобией - естественным страхом перед незнакомой едой. Наш мозг эволюционно запрограммирован на то, чтобы избегать потенциально опасных продуктов, и ИИ-изображения, в которых есть что-то неестественное, могут активировать этот механизм. Для изучения этого феномена исследователи провели два эксперимента. В первом, пилотном исследовании, 12 студентам были показаны 99 изображений пищи, созданных ИИ. Участники оценивали их по таким критериям, как удовольствие, "жуткость", фотореалистичность и художественное качество. В основном исследовании приняли участие 95 человек, которым были продемонстрированы 38 изображений, варьирующихся от реалистичных до мультяшных, а также фотографии испорченной пищи. Участники оценивали изображения по уровню "жуткости", теплоты и реализма, а также прошли тест на пищевую неофобию. Результаты показали, что фотореалистичные, но искаженные изображения пищи, созданные ИИ, вызывают эффект "зловещей долины" - чувство дискомфорта и тревоги, которое возникает при виде объектов, слишком похожих на реальные, но имеющих незначительные отклонения. Мультяшные изображения, напротив, не вызывали такого эффекта. Кроме того, выяснилось, что люди с высоким уровнем пищевой неофобии испытывают большую тревогу при виде таких изображений. Также было обнаружено, что индекс массы тела (ИМТ) влияет на восприятие: люди с более высоким ИМТ проявляли меньшее беспокойство. Ученые планируют продолжить исследования, чтобы понять, как культурные особенности и привыкание к ИИ-изображениям повлияют на эту реакцию в будущем. Возможно, со временем люди привыкнут к таким изображениям и перестанут испытывать тревогу.

Другие интересные новости:

▪ Старое сердце омоложено стволовыми клетками

▪ Съедобная клейкая лента

▪ Влияние температуры на физические процессы

▪ Водяная батарея для электромобилей

▪ Самый продвинутый космический радар LeoLabs

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электротехнические материалы. Подборка статей

▪ статья Структура гражданской обороны. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какая категория слепых может воспринимать визуальную информацию на подсознательном уровне? Подробный ответ

▪ статья Оператор загрузочной и разгрузочной установки. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья ВЧ мост - панорамный КСВ-метр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Химчистка. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026