Logické čipy. Část 5 - Jeden vibrátor

Schéma jediného vibrátoru a princip jeho činnosti podle časového diagramu.

V předchozí článek Bylo řečeno o multivibrátorech vyrobených na logickém čipu K155LA3. Tento příběh by byl neúplný, kdybychom nezmínili ještě jeden druh multivibrátoru, tzv. Single-vibrátor.

Jeden vibrátor

Jeden vibrátor je jediný generátor impulzů. Logika jeho práce je následující: pokud je na vstup jednorázového impulsu aplikován krátký impuls, generuje se na jeho výstupu impuls, jehož trvání je dáno řetězcem RC.

Po ukončení tohoto impulzu přejde jednorázový snímek do pohotovostního stavu dalšího spouštěcího impulzu. Z tohoto důvodu je jeden vibrátor často nazýván záložním multivibrátorem. Nejjednodušší obvod s jedním vibrátorem je znázorněn na obrázku 1. V praxi se kromě tohoto obvodu používá několik desítek variant jednoho vibrátoru.

Obrázek 1. Nejjednodušší jediný vibrátor.

Obrázek la ukazuje jediný vibrační obvod a obrázek 1b zobrazuje jeho časová schémata. Jeden vibrátor obsahuje dva logické prvky: První z nich se používá jako prvek 2N-NOT, zatímco druhý se zapíná podle obvodu měniče.

3Jednorázové spuštění se spustí pomocí tlačítka SB1, i když je to pouze pro vzdělávací účely. Ve skutečnosti lze na tento vstup přivést signál z jiných mikroobvodů. K výstupu je také připojen indikátor LED, který je rovněž zobrazen ve schématu, což indikuje stav. Samozřejmě to není součástí jediného vibrátoru, takže jej lze vynechat.

Kondenzátor C1 vybral velkou kapacitu. To se provádí tak, že puls má dobu dostatečnou pro indikaci u ukazovacího zařízení majícího velkou setrvačnost. Minimální kapacita kondenzátoru, při které je stále možné detekovat impuls s číselníkem 50 μF, odpor rezistoru R1 je v rozsahu 1 ... 1,5 kOhm.

Pro zjednodušení obvodu by bylo možné obejít se bez tlačítka SB1 a uzavřít výstup 1 čipu na společný vodič. Ale s takovým řešením se někdy vyskytnou poruchy v činnosti jednorázového zásahu kvůli kontaktnímu odrazu. Podrobná diskuse o tomto jevu a metodách jeho řešení bude diskutována o něco později v popisu čítačů a měřiče frekvence.

Po sestavení jednorázového záběru a připojení napájení změříme napětí na vstupech a výstupech obou prvků. Výstup 2 prvku DD1.1 a výstup 8 prvku DD1.2 by měl být vysoký a výstup prvku DD1.1 by měl být nízký. Můžeme tedy říci, že v pohotovostním režimu je druhý prvek, výstup, v jediném stavu a první je v nulovém stavu.

Teď připojte voltmetr na výstupu prvku DD1.2 - voltmetr zobrazí vysokou úroveň. Poté, pozorujte šipku zařízení, krátce stiskněte tlačítko SB1. šipka se rychle odchyluje téměř na nulu.

Asi po 2 sekundách se také ostře vrátí do své původní polohy. To znamená, že ukazovací zařízení vykazovalo nízkoúrovňový puls. V tomto případě se LED také rozsvítí výstupem prvku DD1.2. Pokud tento experiment opakujete několikrát, měly by být výsledky stejné.

Pokud je k kondenzátoru připojena ještě jedna paralelní soustava - s kapacitou 1 000 μF, doba trvání pulsu na výstupu se ztrojnásobí.

Pokud je rezistor R1 nahrazen proměnnou hodnotou asi 2 Kom, pak jeho otáčením, je možné do jisté míry změnit trvání výstupního impulsu. Pokud odšroubujete odpor tak, že jeho odpor klesne na méně než 100 ohmů, pak jednorázový výstřel jednoduše přestane generovat impulsy.

Z provedených experimentů lze vyvodit následující závěry: čím větší je odpor rezistoru a kapacita kondenzátoru, tím delší je doba generovaná jednorázovým impulsem.V tomto případě jsou rezistor R1 a kondenzátor Cl časovacím RC obvodem, na kterém závisí doba generovaného impulsu.

Pokud je kapacita kondenzátoru a odpor rezistoru významně snížena, například umístěním kondenzátoru s kapacitou 0,01 μF, pak jednoduše není možné detekovat pulzy s indikátory ve formě voltmetru nebo dokonce LED, protože se ukáže, že jsou velmi krátké.

Obrázek 1b ukazuje časové diagramy jediného vibrátoru. Pomohou pochopit jeho práci.

V počátečním pohotovostním stavu není vstup 1 prvku DD1.1 nikde připojen, protože kontakty tlačítka jsou stále otevřené. Takový stav, jak byl napsán v předchozích částech našeho článku, není ničím jiným než jednotkou. Častěji takový vstup není ponechán „viset“ ve vzduchu, ale prostřednictvím odporu 1 KΩ je připojen k napájecímu obvodu + 5V. Toto připojení tlumí vstupní rušení.

Na vstupu prvku DD1.2 je úroveň napětí nízká díky rezistoru R1 k němu připojenému. proto na výstupu prvku DD1.2 bude příslušně vysoká úroveň, která jde na vstup prvku DD1.1, který je vrcholem v obvodu. Proto je na obou vstupech DD1.1 vysoká úroveň, která na svém výstupu dává nízkou úroveň, a kondenzátor Cl je téměř zcela vybitý.

Když je tlačítko stisknuto, vstup 1 prvku DD1.1 je napájen nízkoúrovňovým spouštěcím impulzem, zobrazeným v horním grafu. Proto prvek DD1.1 přejde do jediného stavu. V tomto okamžiku se na jeho výstupu objeví pozitivní fronta, která je přenášena kondenzátorem C1 na vstup prvku DD1.2, který způsobuje, že tento se přepne z jednoty na nulu. Stejná nula je přítomna na vstupu 2 prvku DD1.1, takže zůstane ve stejném stavu i po otevření tlačítka SB1, tedy i na konci spouštěcího impulsu.

Kladný pokles napětí na výstupu prvku DD1.1 přes odpor R1 nabíjí kondenzátor Cl, a proto napětí na rezistoru R1 klesá. Když je toto napětí sníženo na práh, prvek DD1.2 přechází do stavu jednotky a DD1.1 se přepne na nulu.

Při tomto stavu logických prvků bude kondenzátor vybit prostřednictvím vstupu prvku DD1.2 a výstupu DD1.1. Jednorázový snímek se tak vrátí do pohotovostního režimu pro další spouštěcí impuls nebo jednoduše do pohotovostního režimu.

Při provádění experimentů s jedním vibrátorem však nesmíme zapomenout, že trvání spouštěcího impulsu musí být kratší než výstup. Pokud je tlačítko jednoduše drženo stisknuté, nebude možné čekat na nějaké impulzy na výstupu.

Boris Aladyshkin

Pokračování článku: Logické čipy. Část 6