Logické čipy. 5. časť - Jeden vibrátor

Schéma jediného vibrátora a princíp jeho činnosti podľa časového plánu.

predchádzajúci článok Bolo povedané o multivibrátoroch vyrobených na logickom čipe K155LA3. Tento príbeh by bol neúplný, ak by sme nespomenuli ešte jeden druh multivibrátora, takzvaného jediného vibrátora.

Jeden vibrátor

Jeden vibrátor je jediný generátor impulzov. Logika jeho práce je takáto: ak sa na vstup jednorazového impulzu použije krátky impulz, na jeho výstupe sa vytvorí impulz, ktorého trvanie je dané reťazou RC.

Po skončení tohto impulzu prejde jednorázový impulz do pohotovostného stavu nasledujúceho spúšťacieho impulzu. Z tohto dôvodu sa jediný vibrátor často nazýva pohotovostný multivibrátor. Najjednoduchší obvod s jedným vibrátorom je znázornený na obrázku 1. V praxi sa okrem tohto obvodu používa niekoľko desiatok druhov jednoduchých vibrátorov.

Obrázok 1. Najjednoduchší jednotlivý vibrátor.

Obrázok 1a zobrazuje jediný vibrátorový obvod a obrázok 1b zobrazuje jeho časové diagramy. Jeden vibrátor obsahuje dva logické prvky: Prvý z nich sa používa ako prvok 2N-NOT, zatiaľ čo druhý sa zapína podľa obvodu meniča.

Wjednorazový záber sa spustí pomocou tlačidla SB1, aj keď je to iba na vzdelávacie účely. Na tento vstup môže byť v skutočnosti použitý signál z iných mikroobvodov. K výstupu je tiež pripojený indikátor LED, ktorý je tiež zobrazený na diagrame, ktorý indikuje stav. Nie je to samozrejme súčasť jediného vibrátora, takže ho možno vynechať.

Kondenzátor C1 vybral veľkú kapacitu. Toto je uskutočňované tak, že impulz má dobu dostatočnú na indikáciu ukazovacím zariadením, ktoré má veľkú zotrvačnosť. Minimálna kapacita kondenzátora, pri ktorej je stále možné detegovať impulz ukazovateľom 50 μF, odpor rezistora R1 je v rozsahu 1 ... 1,5 kOhm.

Aby sa zjednodušil obvod, bolo by možné obísť bez tlačidla SB1, ktorým by sa výstup 1 čipu uzavrel na bežný vodič. Pri takomto riešení však niekedy dôjde k poruche v prevádzke jednorazového zásahu v dôsledku kontaktného odrazu. Podrobná diskusia o tomto fenoméne a spôsoboch jeho riešenia bude o trochu neskôr popísaná v popise počítadiel a merača frekvencie.

Po zostavení jednorazového záblesku a po pripojení napájacieho napätia zmeráme napätie na vstupoch a výstupoch oboch prvkov. Na výstupe 2 prvku DD1.1 a na výstupe 8 prvku DD1.2 by mala byť vysoká úroveň a na výstupe prvku DD1.1 - nízka. Preto môžeme povedať, že v pohotovostnom režime je druhý prvok, výstup, v jedinom stave a prvý je v nulovom stave.

teraz pripojte voltmeter na výstupe prvku DD1.2 - voltmeter ukáže vysokú úroveň. Potom pozorujte šípku zariadenia a krátko stlačte tlačidlo SB1. šípka sa rýchlo odchýli takmer na nulu.

Asi po 2 sekundách sa tiež ostro vráti do pôvodnej polohy. To znamená, že ukazovacie zariadenie vykázalo nízkoúrovňový impulz. V tomto prípade sa LED dióda rozsvieti aj cez výstup prvku DD1.2. Ak tento experiment opakujete niekoľkokrát, mali by byť výsledky rovnaké.

Ak je ku kondenzátoru pripojená jedna paralelná jednotka s kapacitou 1 000 μF, doba trvania impulzu na výstupe sa strojnásobí.

Ak je rezistor R1 nahradený premennou hodnotou asi 2 Kom, potom jeho otáčaním, je možné do určitej miery zmeniť trvanie výstupného impulzu. Ak odskrutkujete rezistor tak, že jeho odpor klesne na menej ako 100 ohmov, jednorazový záblesk jednoducho prestane generovať impulzy.

Z vykonaných experimentov je možné vyvodiť nasledujúce závery: čím väčší je odpor rezistora a kapacitný odpor kondenzátora, tým dlhší je impulz generovaný jednorazovým zásahom.V tomto prípade je odpor R1 a kondenzátor Cl časovacím RC obvodom, od ktorého závisí trvanie generovaného impulzu.

Ak sa kapacita kondenzátora a odpor rezistora významne znížia, napríklad umiestnením kondenzátora s kapacitou 0,01 μF, potom jednoducho nie je možné detegovať impulzy s indikátormi vo forme voltmetra alebo dokonca LED, pretože sa ukáže, že sú veľmi krátke.

Obrázok 1b zobrazuje časové schémy činnosti jedného vibrátora. Pomôžu pochopiť jeho prácu.

V počiatočnom pohotovostnom stave nie je vstup 1 prvku DD1.1 nikde pripojený, pretože kontakty tlačidla sú stále otvorené. Takýto stav, ako bol napísaný v predchádzajúcich častiach nášho článku, nie je nič iné ako jednotka. Častejšie sa takýto vstup nenechá „visieť“ vo vzduchu a cez odpor s odporom 1 KΩ je pripojený k napájaciemu obvodu + 5V. Toto spojenie tlmí vstupné rušenie.

Na vstupe prvku DD1.2 je úroveň napätia nízka v dôsledku pripojeného odporu R1. preto bude na výstupe prvku DD1.2 zodpovedajúcim spôsobom vysoká úroveň, ktorá vedie na vstup prvku DD1.1, ktorý je v obvode horný. Preto je na obidvoch vstupoch DD1.1 vysoká úroveň, ktorá na svojom výstupe poskytuje nízku úroveň, a kondenzátor Cl je takmer úplne vybitý.

Keď je tlačidlo stlačené, vstup 1 prvku DD1.1 je napájaný nízkoúrovňovým spúšťacím impulzom, ktorý je zobrazený v hornom grafe. Preto prvok DD1.1 prechádza do jedného stavu. V tomto okamihu sa na jeho výstupe objaví pozitívny front, ktorý je prenášaný cez kondenzátor Cl na vstup prvku DD1.2, ktorý spôsobuje, že tento menič prechádza z jednoty na nulu. Rovnaká nula je prítomná na vstupe 2 prvku DD1.1, takže zostane v rovnakom stave aj po otvorení tlačidla SB1, to znamená, dokonca aj na konci spúšťacieho impulzu.

Kladný pokles napätia na výstupe prvku DD1.1 cez odpor R1 nabíja kondenzátor Cl, a preto napätie na odpore R1 klesá. Keď sa toto napätie zníži na prahovú hodnotu, prvok DD1.2 prejde do stavu jednotky a DD1.1 sa prepne na nulu.

Pri tomto stave logických prvkov sa kondenzátor vybije vstupom prvku DD1.2 a výstupu DD1.1. Jednorázový návrat sa tak vráti do pohotovostného režimu pre nasledujúci spúšťací impulz alebo jednoducho do pohotovostného režimu.

Pri vykonávaní experimentov s jedným vibrátorom by sa však nemalo zabúdať, že trvanie spúšťacieho impulzu musí byť kratšie ako výstup. Ak je tlačidlo jednoducho držané stlačené, nebude možné čakať na akékoľvek impulzy na výstupe.

boris Aladyshkin

Pokračovanie článku: Logické čipy. Časť 6