Мультивибрационные схемы относятся к специальным тип электронных схем используется для генерации импульсных сигналов. Эти импульсные сигналы могут быть прямоугольными или прямоугольными. Обычно они производят продукцию в двух состояниях: высоком или низком. Особенностью мультивибраторов является использование пассивных элементов, таких как резистор и конденсатор, для определения состояния выхода.
Схемы мультивибратора
Типы мультивибраторов
к. Моностабильный мультивибратор : Моностабильный мультивибратор - это тип схемы мультивибратора, выход которой находится только в одном стабильном состоянии. Он также известен как одноразовый мультивибратор. В моностабильном мультивибраторе длительность выходного импульса определяется постоянной времени RC и задается как: 1.11 * R * C
б. Стабильный мультивибратор : Стабильный вибратор - это контур с колеблющимся выходом. Он не требует внешнего запуска и не имеет стабильного состояния. Это тип регенеративного генератора.
c. Бистабильный мультивибратор : Бистабильный вибратор - это схема с двумя стабильными состояниями: высоким и низким. Обычно переключатель необходим для переключения между высоким и низким состоянием выхода.
Три типа схем мультивибратора
1. Использование транзисторов
а. Моностабильный мультивибратор
Схема моностабильного мультивибратора
В приведенной выше схеме при отсутствии какого-либо внешнего сигнала запуска база транзистора T1 находится на уровне земли, а коллектор имеет более высокий потенциал. Следовательно, транзистор отключен. Однако база транзистора T2 получает положительное напряжение питания от VCC через резистор, и транзистор T2 приводится в состояние насыщения. И, поскольку выходной контакт подключен к земле через T2, он находится на низком логическом уровне.
Когда сигнал запуска подается на базу транзистора T1, он начинает проводить, поскольку его ток базы увеличивается. Поскольку транзистор проводит, его коллекторное напряжение уменьшается. В то же время напряжение конденсатора C2 начинает разряжаться через T1. Это приводит к уменьшению потенциала на базовом выводе T2 и, в конечном итоге, T2 отключается. Поскольку выходной контакт теперь напрямую подключен к положительному источнику питания через резистор: Vout находится на высоком логическом уровне.
Через некоторое время, когда конденсатор полностью разрядится, он начнет заряжаться через резистор. Потенциал на выводе базы транзистора T2 начинает постепенно увеличиваться, и в конечном итоге T2 приводится в состояние проводимости. Таким образом, выход снова находится на низком логическом уровне или схема вернулась в свое стабильное состояние.
б. Бистабильный мультивибратор
Схема бистабильного мультивибратора
Вышеупомянутая схема представляет собой схему бистабильного мультивибратора с двумя выходами, определяющими два стабильных состояния схемы.
Первоначально, когда переключатель находится в положении A, база транзистора T1 находится под потенциалом земли, и поэтому он отключен. В то же время база транзистора Т2 находится под сравнительно более высоким потенциалом, она начинает проводить. Это приводит к тому, что выходной контакт 1 напрямую соединяется с землей, а Vout1 находится на низком логическом уровне. Выходной вывод 2 на коллекторе T1 подключен непосредственно к Vcc, а Vout2 находится на высоком логическом уровне.
Теперь, когда переключатель находится в положении B, действия транзистора меняются на противоположные (T1 проводит, а T2 отключен), и состояния выхода меняются.
c. Астабильный мультивибратор
Схема нестабильного мультивибратора
Вышеупомянутая схема представляет собой схему генератора. Предположим, что изначально транзистор T1 находится в проводящем состоянии, а T2 отключен. Выход 2 находится на логическом уровне, а выход 1 - на низком логическом уровне. Когда конденсатор c2 начинает заряжаться через R4, потенциал на базе T2 начинает постепенно увеличиваться, пока T2 не начнет проводить. Это снижает его коллекторный потенциал, и постепенно потенциал у основания T1 начинает уменьшаться, пока он не будет полностью отключен.
Теперь, когда C1 заряжается через R1, потенциал на базе транзистора T1 начинает увеличиваться, и в конечном итоге он переходит в состояние проводимости, и весь процесс повторяется. Таким образом, выходной сигнал постоянно повторяется или колеблется.
Помимо использования BJT, другие типы транзисторов также используются в схемах с несколькими вибраторами.
2. Использование логических вентилей
к. Моностабильный мультивибратор
Схема моностабильного мультивибратора
Первоначально потенциал на резисторе находится на уровне земли. Это подразумевает низкий логический сигнал на входе логического элемента НЕ. Таким образом, выход находится на высоком логическом уровне.
Поскольку оба входа логического элемента И-НЕ находятся на высоком логическом уровне, выход находится на низком логическом уровне, а выход схемы остается в стабильном состоянии.
Теперь предположим, что на один из входов логического элемента И-НЕ подан низкий логический сигнал, а другой вход находится на высоком логическом уровне, на выходе элемента логическая 1, то есть положительное напряжение. Поскольку существует разность потенциалов на R, VR1 находится на высоком логическом уровне, и, соответственно, выход логического элемента НЕ является логическим 0. Поскольку этот низкий логический сигнал возвращается на вход логического элемента И-НЕ, его выход остается на уровне логической 1 и напряжение на конденсаторе начинает постепенно увеличиваться. Это, в свою очередь, вызывает падение потенциала на резисторе, то есть VR1 начинает постепенно уменьшаться и в какой-то момент становится низким, так что сигнал низкого логического уровня подается на вход логического элемента НЕ, а на выходе снова появляется высокий логический сигнал. Период времени, в течение которого выход остается в стабильном состоянии, определяется постоянной времени RC.
б. Астабильный мультивибратор
Схема нестабильного мультивибратора
Первоначально при подаче питания конденсатор не заряжается и на вход логического элемента НЕ подается низкий логический сигнал. Это приводит к тому, что выходной сигнал находится на высоком логическом уровне. Когда этот высокий логический сигнал подается обратно на логический элемент И, его выход находится на уровне логической 1. Конденсатор начинает заряжаться, и входной уровень логического элемента НЕ увеличивается, пока не достигнет высокого логического порога, а на выходе будет низкий логический уровень.
Опять же, выход логического элемента И имеет низкий логический уровень (входной низкий логический уровень подается обратно), и конденсатор начинает разряжаться до тех пор, пока его потенциал на входе элемента НЕ достигнет низкого логического порога, а выход снова переключается обратно на высокий логический уровень .
На самом деле это разновидность схема релаксационного генератора .
c. Бистабильный мультивибратор
Простейшей формой бистабильного мультивибратора является защелка SR, реализованная с помощью логических вентилей.
Схема бистабильного мультивибратора
Предположим, что исходный выходной сигнал находится на высоком логическом уровне (Set), а входной сигнал триггера имеет низкий логический уровень (Reset). Это приводит к тому, что выход логического элемента И-НЕ 1 находится на высоком логическом уровне. Поскольку оба входа U2 имеют высокий логический уровень, выход находится на низком логическом уровне.
Поскольку оба входа U3 имеют высокий логический уровень, выход находится на низком логическом уровне, то есть Reset. Та же самая операция происходит для высокого логического сигнала на входе, и схема меняет состояние между 0 и 1. Как видно, использование логических вентилей для мультивибраторов фактически является примерами цифровых логических схем.
3. Использование таймеров 555
555 Таймер IC это наиболее часто используемая ИС для генерации импульсов, особенно широтно-импульсная модуляция , для схем мультивибратора.
а. Моностабильный мультивибратор
Схема моностабильного мультивибратора
Для подключения таймера 555 в моностабильном режиме между разрядным выводом 7 и массой подключается разрядный конденсатор. Ширина импульса генерируемого выходного сигнала определяется значением резистора R между разрядным выводом, Vcc и конденсатором C.
Если вам известно о внутренней схеме таймера 555, вы должны знать, что 555 таймер работает с транзистором, двумя компараторами и триггером SR.
Первоначально, когда на выходе сигнал низкого логического уровня, транзистор T приводится в состояние проводимости, а контакт 7 заземляется. Предположим, что на вход триггера или вход компаратора подается низкий логический сигнал, так как это напряжение меньше 1/3 В постоянного тока, выход микросхемы компаратора становится высоким, что приводит к сбросу триггера, так что выход теперь на низком логическом уровне.
При этом транзистор выключается, и конденсатор начинает заряжаться через Vcc. Когда напряжение конденсатора превышает 2/3 В постоянного тока, на выходе компаратора 2 устанавливается высокий уровень, вызывая срабатывание триггера SR. Таким образом, выход снова находится в стабильном состоянии через определенный период времени, определяемый значениями R и C.
б. Астабильный мультивибратор
Чтобы подключить таймер 555 в нестабильном режиме, контакты 2 и 6 укорачивают, и между контактами 6 и 7 подключается резистор.
Схема нестабильного мультивибратора
Первоначально предположим, что выход SR-триггера находится на низком логическом уровне. Это выключает транзистор, и конденсатор начинает заряжаться до Vcc через Ra и Rb таким образом, что за один раз входное напряжение компаратора 2 превышает пороговое напряжение 2 / 3Vcc, и на выходе компаратора устанавливается высокий уровень. Это приводит к тому, что триггер SR устанавливается таким образом, что на выходе таймера устанавливается низкий логический уровень.
Теперь транзистор приводится в состояние насыщения с помощью высокого логического сигнала на его базе. Конденсатор начинает разряжаться через Rb, и когда напряжение на этом конденсаторе падает ниже 1/3 Vcc, выход компаратора C2 находится на высоком логическом уровне. Это сбрасывает триггер, и выход таймера снова находится на высоком логическом уровне.
c. Бистабильный мультивибратор
Бистабильная схема мультивибратора
Таймер 555 в бистабильном мультивибраторе не требует использования конденсатора, вместо этого между землей и контактами 2 и 4 используется однополюсный переключатель.
Когда положение переключателя таково, что контакт 2 находится на земле вместе с контактом 6, на выходе компаратора 1 будет низкий логический сигнал, а на выходе компаратора 2 - высокий логический сигнал. Это сбрасывает триггер SR, и на выходе триггера устанавливается низкий логический уровень. Таким образом, выход таймера - это высокий логический сигнал.
Когда положение переключателя таково, что вывод 4 или вывод сброса триггера заземлен, триггер SR установлен, а на выходе высокий логический уровень. На выходе таймера установлен низкий логический уровень. Таким образом, в зависимости от положения переключателя, получаются высокие и низкие импульсы.
Итак, это основные схемы мультивибратора, используемые для генерации импульсов. Мы надеемся, что вы получили четкое представление о мультивибраторах.
Вот простой вопрос для всех читателей:
Какие еще типы контуров, кроме мультивибраторов, используются для генерации импульсов?
