Układy logiczne. Część 5 - Jeden wibrator

Schemat pojedynczego wibratora i zasada jego działania zgodnie ze schematem czasowym

W poprzedni artykuł Mówiono o multiwibratorach wykonanych na układzie logicznym K155LA3. Ta historia byłaby niepełna, gdyby nie wspomnieć o jeszcze jednym rodzaju multiwibratora, tak zwanym pojedynczym wibratorze.

Pojedynczy wibrator

Pojedynczy wibrator jest generatorem pojedynczego impulsu. Logika jego pracy jest następująca: jeśli krótki impuls zostanie przyłożony do wejścia pojedynczego strzału, wówczas na jego wyjściu powstaje impuls, którego czas trwania określa łańcuch RC.

Po zakończeniu tego impulsu pojedynczy strzał przechodzi w stan gotowości następnego impulsu wyzwalającego. Z tego powodu pojedynczy wibrator jest często nazywany czuwaniem wielofunkcyjnym. Najprostszy obwód z pojedynczym wibratorem pokazano na rysunku 1. W praktyce oprócz tego obwodu stosuje się kilkadziesiąt odmian pojedynczego wibratora.

Rysunek 1. Najprostszy pojedynczy wibrator.

Rysunek 1a pokazuje pojedynczy obwód wibratora, a rysunek 1b pokazuje schematy czasowe. Pojedynczy wibrator zawiera dwa elementy logiczne: Pierwszy z nich służy jako element 2N-NOT, a drugi jest włączony zgodnie z obwodem falownika.

3)pojedyncze ujęcie rozpoczyna się za pomocą przycisku SB1, chociaż służy to wyłącznie do celów edukacyjnych. W rzeczywistości sygnał z innych mikroukładów można zastosować do tego wejścia. Wskaźnik LED, również pokazany na schemacie, jest również podłączony do wyjścia w celu wskazania statusu. Oczywiście nie jest to część pojedynczego wibratora, więc można go pominąć.

Kondensator C1 wybrał dużą pojemność. Odbywa się to tak, że impuls ma czas wystarczający do wskazania za pomocą urządzenia wskazującego o dużej bezwładności. Minimalna pojemność kondensatora, przy której nadal możliwe jest wykrycie impulsu za pomocą wskaźnika 50 μF, rezystancja rezystora R1 jest w zakresie 1 ... 1,5 kOhm.

Aby uprościć obwód, można obejść się bez przycisku SB1, zamykając wyjście 1 układu na wspólny przewód. Ale przy takim rozwiązaniu czasami mogą wystąpić awarie w działaniu pojedynczego strzału z powodu odskoku kontaktu. Szczegółowa dyskusja na temat tego zjawiska i metody radzenia sobie z nim zostaną omówione nieco później w opisie liczników i miernika częstotliwości.

Po zmontowaniu jednego strzału i przyłożeniu mocy mierzymy napięcie na wejściach i wyjściach obu elementów. Na wyjściu 2 elementu DD1.1 i na wyjściu 8 elementu DD1.2 powinien być wysoki poziom, a na wyjściu elementu DD1.1 - niski. Dlatego możemy powiedzieć, że w trybie gotowości drugi element, wyjście, jest w stanie pojedynczym, a pierwszy jest w stanie zerowym.

Teraz podłącz woltomierz na wyjściu elementu DD1.2 - woltomierz pokaże wysoki poziom. Następnie, obserwując strzałkę urządzenia, naciśnij krótko przycisk SB1. strzałka szybko odchyla się prawie do zera.

Po około 2 sekundach również ostro wróci do swojej pierwotnej pozycji. Wskazuje to, że urządzenie wskazujące wykazywało impuls niskiego poziomu. W takim przypadku dioda LED zaświeci się również przez wyjście elementu DD1.2. Jeśli powtórzysz ten eksperyment kilka razy, wyniki powinny być takie same.

Jeśli do kondensatora zostanie podłączony jeszcze jeden przewód równoległy - o pojemności 1000 μF, czas trwania impulsu na wyjściu potroi się.

Jeśli rezystor R1 zostanie zastąpiony zmienną wartością około 2 Kom, to poprzez obrócenie go można zmienić czas trwania impulsu wyjściowego w określonych granicach. Jeśli odkręcisz rezystor, aby jego rezystancja spadła poniżej 100 omów, to pojedynczy strzał po prostu przestaje generować impulsy.

Z przeprowadzonych eksperymentów można wyciągnąć następujące wnioski: im większa rezystancja rezystora i pojemność kondensatora, tym dłuższy jest czas generowany przez impuls pojedynczego strzału.W tym przypadku rezystor R1 i kondensator C1 są obwodem RC taktowania, od którego zależy czas trwania generowanego impulsu.

Jeśli pojemność kondensatora i rezystancja rezystora zostaną znacznie zmniejszone, na przykład poprzez umieszczenie kondensatora o pojemności 0,01 μF, wówczas po prostu niemożliwe jest wykrycie pulsów za pomocą wskaźników w postaci woltomierza lub nawet diody LED, ponieważ okażą się one bardzo krótkie.

Rysunek 1b pokazuje schematy czasowe działania pojedynczego wibratora. Pomogą zrozumieć jego pracę.

W początkowym stanie gotowości wejście 1 elementu DD1.1 nie jest nigdzie podłączone, ponieważ styki przycisku są nadal otwarte. Taki stan, jak napisano w poprzednich częściach naszego artykułu, jest niczym innym jak jednostką. Częściej takie wejście nie jest „zawieszane” w powietrzu, ale poprzez rezystor 1 KΩ jest podłączone do obwodu zasilania + 5 V. To połączenie tłumi zakłócenia wejściowe.

Na wejściu elementu DD1.2 poziom napięcia jest niski z powodu podłączonego do niego rezystora R1. dlatego na wyjściu elementu DD1.2 będzie odpowiednio wysoki poziom, który trafia do wejścia elementu DD1.1, który jest górną częścią obwodu. Dlatego na obu wejściach DD1.1 wysoki poziom, który daje niski poziom na wyjściu, a kondensator C1 jest prawie całkowicie rozładowany.

Po naciśnięciu przycisku wejście 1 elementu DD1.1 zasilane jest impulsem wyzwalającym niskiego poziomu, pokazanym na górnym wykresie. Dlatego element DD1.1 przechodzi w pojedynczy stan. W tym momencie na jego wyjściu pojawia się dodatni przód, który jest przenoszony przez kondensator C1 na wejście elementu DD1.2, co powoduje, że ten ostatni przechodzi od jedności do zera. To samo zero występuje na wejściu 2 elementu DD1.1, więc pozostanie w tym samym stanie po otwarciu przycisku SB1, to znaczy nawet na końcu impulsu wyzwalającego.

Dodatni spadek napięcia na wyjściu elementu DD1.1 przez rezystor R1 ładuje kondensator C1, dlatego napięcie na rezystorze R1 maleje. Kiedy napięcie obniży się do wartości progowej, element DD1.2 przechodzi w stan urządzenia, a DD1.1 przełącza się na zero.

Przy takim stanie elementów logicznych kondensator zostanie rozładowany przez wejście elementu DD1.2 i wyjście DD1.1. W ten sposób pojedynczy strzał powróci do trybu gotowości na następny impuls wyzwalający lub po prostu do trybu gotowości.

Jednak przeprowadzając eksperymenty z jednym wibratorem, nie należy zapominać, że czas trwania impulsu wyzwalającego musi być krótszy niż moc wyjściowa. Jeśli przycisk zostanie po prostu przytrzymany wciśnięty, nie będzie można czekać na impulsy na wyjściu.

Boris Aladyshkin

Kontynuacja artykułu: Układy logiczne. Część 6