Введение в электронику
Шрифт:
Префикс моно– означает одно. Моностабильный мультивибратор имеет только одно стабильное состояние. Его иначе называют ждущим мультивибратором, так как он выдает только один выходной импульс для каждого входного импульса. Выходной импульс обычно длиннее входного. Следовательно, эта цепь может также называться расширителем импульсов. Обычно схема используется, как логический элемент в компьютерах, электронных схемах управления и в коммуникационном оборудовании.
На рис. 30–28 изображена схема моностабильного мультивибратора.
Рис. 30–28. Моностабильный мультивибратор.
Цепь обычно находится в стабильном состоянии. Под воздействием входного пускового сигнала, она переключается в нестабильное состояние. Время нахождения схемы в нестабильном состоянии определяется постоянной времени RC цепочки, состоящей из резистора R2 и конденсатора С1. Конденсатор С2 и резистор R5 образуют дифференцирующую цепь, преобразующую входной импульс в положительный и отрицательный пики. Диод D1 позволяет пройти только отрицательному пику, включающему цепь.
Бистабильный мультивибратор — это мультивибратор, имеющий два стабильных состояния (би– означает два). Эта цепь требует двух входов для завершения полного цикла.
Импульс, поданный на один вход устанавливает цепь в одно из стабильных состояний. Импульс на другом входе переустанавливает цепь в другое стабильное состояние. Эта цепь часто называется триггером из-за своего режима работы.
Основная триггерная схема генерирует прямоугольные колебания для использования в качестве стробирующих или синхронизирующих сигналов для операций переключения в схемах двоичных счетчиков (рис. 30–29).
Рис. 30–29. Основная схема триггера.
В сущности, это два транзисторных усилителя, у которых выход каждого транзистора связан со входом другого. Когда на вход установки подается входной сигнал, транзистор Q1 открывается и запирает транзистор Q2. Когда транзистор Q2 закрыт, он подает положительный потенциал на базу транзистора Q1,удерживая его в открытом состоянии. Если теперь подать импульс на вход сброс, транзистор Q2 откроется, запирая транзистор Q1. Запертый транзистор Q1 удерживает транзистор Q2 открытым.
Триггеры, собранные из дискретных компонентов, в настоящее время применяются редко. Однако интегральные микросхемы триггеров находят широкое применение. Это, возможно, наиболее важная цепь в цифровой электронике, используемая для деления частоты, хранения данных, их счета и обработки.
Другую бистабильную цепь представляет собой триггер Шмитта (рис. 30–30).
Рис. 30–30. Основная схема триггера Шмитта.
Одним из применений триггера Шмитта является преобразование синусоидальных, пилообразных и других колебаний в колебания прямоугольной формы. Эта цепь отличается от обычного бистабильного мультивибратора тем, что одна из цепей связи заменена резистором (R3), общим для обоих эмиттеров, и это обеспечивает дополнительное восстановление сигналов для ускорения работы цепи и спрямляет передний и задний фронты выходных импульсов.
30-3. Вопросы
1. Что такое моностабильный мультивибратор?
2. Нарисуйте схему ждущего мультивибратора.
3. Что такое бистабильный мультивибратор?
4. Нарисуйте схему триггера.
5. Чем триггер Шмитта отличается от стандартного бистабильного мультивибратора?
РЕЗЮМЕ
• Форма сигналов может быть изменена с помощью различных электронных цепей.
• Частотный анализ показывает, что все периодические сигналы состоят из синусоид.
• Периодические сигналы имеют одинаковую форму во всех циклах.
• Только синусоиды не искажаются RC, RL и LC цепями.
• Частотный анализ показывает, что несинусоидальные периодические сигналы состоят из синусоид основной частоты и комбинации четных и нечетных гармоник.
• Прямоугольные периодические колебания состоят из основной частоты и бесконечного количества нечетных гармоник.
• Пилообразные периодические колебания состоят из основной частоты и четных и нечетных гармоник, пересекающих ось координат со сдвигом по фазе на 180 градусов по отношению к основной частоте.
• Период сигнала измеряется интервалом времени от любой точки цикла до такой же точки следующего цикла.
• Длительность импульса — это длина импульса по оси времени.
• Скважность — это отношение длительности импульса к его периоду.
• Время нарастания импульса — это время, необходимое для увеличения импульса от 10 % до 90 % от величины максимальной амплитуды.
• Время спада импульса — это время, за которое импульс уменьшается от 90 % до 10 % от величины максимальной амплитуды.
• Положительный выброс, отрицательный выброс и «звон» нежелательны в цепи и существуют вследствие несовершенства цепей.
• RC цепь может быть использована для изменения формы сложного колебания.
• Если параллельно выходу RC цепи подключен резистор, то цепь называется дифференцирующей.
• Если параллельно выходу RC цепи подключен конденсатор, то цепь называется интегрирующей.
• Цепи ограничения используются для обрезания пиков приложенного сигнала или для поддержания постоянной амплитуды.
• Цепи фиксации используются для фиксации верхнего или нижнего значения сигнала при заданном постоянном напряжении.
• Моностабильный мультивибратор (ждущий мультивибратор) выдает только один выходной импульс для каждого входного импульса.
• Бистабильные мультивибраторы имеют два стабильных состояния и называются триггерами.
• Триггер Шмитта — это бистабильный мультивибратор специального назначения.
Глава 30. САМОПРОВЕРКА
1. Опишите принципы частотного анализа формы периодических сигналов.
2. Почему в цепях формирования сигналов имеют место такие проблемы, как положительный выброс, отрицательный выброс и «звон*?
3. Опишите, где используются интегрирующие и дифференцирующие цепи.
4. Как можно изменить уровень постоянной составляющей сигнала?
5. Объясните разницу между функциями моностабильной и бистабильной цепи.
6. Каково значение триггера?