Логически чипове. Част 5 - Един вибратор

Схемата на единичен вибратор и принципът на неговата работа според времевата диаграма.

Най- предишна статия Беше разказано за мултивибратори, направени на логически чип K155LA3. Тази история би била непълна, ако не споменем още един вид мултивибратор, така наречения единичен вибратор.

Единичен вибратор

Един вибратор е единичен генератор на импулси. Логиката на работата му е следната: ако се приложи кратък импулс към входа на еднократна снимка, тогава на неговия изход се генерира импулс, продължителността на който се дава от RC верига.

След като този импулс приключи, еднократното преминава в състояние на готовност на следващия пулсов импулс. Поради това един вибратор често се нарича режим на готовност мултивибратор. Най-простата едновибрационна схема е показана на фигура 1. На практика, в допълнение към тази схема, се използват няколко десетки разновидности на едновибратор.

Фигура 1. Най-простият единичен вибратор.

Фигура 1а показва единична вибрационна верига, а Фигура 1b показва нейните диаграми за синхронизация. Единичният вибратор съдържа две логически елементи: Първият от тях се използва като 2N-NOT елемент, докато вторият е включен според схемата на инвертора.

Wеднократното стартиране се използва с бутона SB1, въпреки че това е само за образователни цели. Всъщност към този вход може да бъде приложен сигнал от други микросхеми. Към изхода е свързан и LED индикатор, също показан на диаграмата, за да посочи състоянието. Разбира се, той не е част от един вибратор, така че може да бъде пропуснат.

Кондензатор C1 избран голям капацитет. Това се прави така, че импулсът да е с продължителност, достатъчна за индикация с указателно устройство с голяма инерция. Минималният капацитет на кондензатора, при който все още е възможно да се открие импулс с габарит 50 μF, съпротивлението на резистора R1 е в границите 1 ... 1,5 kOhm.

За да се опрости схемата, би било възможно да се направи без бутона SB1, затваряйки изхода на 1 чип към общ проводник. Но при такова решение понякога се появяват неизправности в работата на еднократния удар поради отскок на контакт. Подробно обсъждане на този феномен и методите за справяне с него ще бъдат разгледани малко по-късно в описанието на броячите и честотния метър.

След като се сглоби еднократно и се приложи мощността, измерваме напрежението на входовете и изходите на двата елемента. На изхода 2 на елемента DD1.1 и изхода 8 на елемента DD1.2 трябва да има високо ниво, а на изхода на елемента DD1.1 - ниско. Следователно можем да кажем, че в режим на готовност вторият елемент, изходът, е в единично състояние, а първият е в нулево състояние.

сега свържете волтметър на изхода на елемента DD1.2 - волтметърът ще покаже високо ниво. След това, наблюдавайки стрелката на устройството, кратко натиснете бутона SB1. стрелката бързо се отклонява до почти нула.

След около 2 секунди той също рязко ще се върне в първоначалното си положение. Това показва, че показалеца е показал импулс с ниско ниво. В този случай светодиодът също ще светне през изхода на елемента DD1.2. Ако повторите този експеримент няколко пъти, тогава резултатите трябва да са еднакви.

Ако към кондензатора е свързан още един паралел - с капацитет 1000 μF, продължителността на импулса на изхода ще се утрои.

Ако резисторът R1 бъде заменен с променлива стойност от около 2 Kom, тогава чрез завъртането му е възможно до известна степен да се промени продължителността на изходния импулс. Ако развиете резистора, така че неговото съпротивление да стане по-малко от 100 ома, тогава еднократният просто спира да генерира импулси.

От проведените експерименти могат да се направят следните изводи: колкото по-голямо е съпротивлението на резистора и капацитетът на кондензатора, толкова по-дълъг е импулсът, генериран от еднократно изстрел.В този случай резисторът R1 и кондензаторът C1 са временна RC верига, от която зависи продължителността на генерирания импулс.

Ако капацитетът на кондензатора и съпротивлението на резистора са значително намалени, например чрез поставяне на кондензатор с капацитет 0,01 μF, тогава просто не е възможно да се открият импулси с индикатори под формата на волтметър или дори светодиод, тъй като те ще се окажат много къси.

Фигура 1b показва диаграмите на времето на работа на един вибратор. Те ще ви помогнат да разберете работата му.

В първоначалното състояние на готовност вход 1 на елемента DD1.1 не е свързан никъде, тъй като контактите на бутона все още са отворени. Такова състояние, както беше писано в предишните части на нашата статия, не е нищо друго освен единица. По-често такъв вход не се оставя да „виси“ във въздуха, но чрез 1 KΩ резистор, той е свързан към веригата за захранване + 5V. Тази връзка засилва входните смущения.

На входа на елемента DD1.2 нивото на напрежението е ниско, поради свързания към него резистор R1. следователно, на изхода на елемента DD1.2 ще има съответно високо ниво, което отива към входа на елемента DD1.1, който е горната част на веригата. Следователно и на двата входа DD1.1 високо ниво, което дава ниско ниво на изхода си, а кондензатор С1 е почти напълно разреден.

Когато бутонът е натиснат, вход 1 на елемента DD1.1 се подава с тригер на ниско ниво, показан в горната графика. Следователно елемент DD1.1 преминава в едно състояние. В този момент на изхода му се появява положителен фронт, който се предава през кондензатора C1 към входа на елемента DD1.2, което кара последния да премине от единство към нула. Същата нула присъства на вход 2 на елемента DD1.1, така че тя ще остане в същото състояние след отваряне на бутона SB1, тоест дори в края на задействащия импулс.

Положителен спад на напрежението на изхода на елемента DD1.1 през резистора R1 зарежда кондензатора С1, поради което напрежението в резистора R1 намалява. Когато това напрежение се намали до праг, елементът DD1.2 преминава в състояние на единица и DD1.1 преминава в нула.

При това състояние на логическите елементи кондензаторът ще се разтовари през входа на елемента DD1.2 и изхода DD1.1. По този начин еднократният изстрел ще се върне в режим на готовност за следващия задействащ импулс или просто в режим на готовност.

Въпреки това, когато провеждате експерименти с един вибратор, не трябва да забравяте, че продължителността на пулсиращия импулс трябва да бъде по-малка от изходната. Ако бутонът е просто натиснат, тогава ще бъде невъзможно да изчакате импулси на изхода.

Борис Aladyshkin

Продължение на статията: Логически чипове. Част 6