Impulsgeneratoren (Multivibratoren, Selbstoszillatoren). Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Eine Variante des einfachsten Generators (Multivibrator) ist in Abb. 1 dargestellt. XNUMXa.

Reis. 1. Impulsgenerator an zwei Wechselrichtern

Die Schaltung hat zwei dynamische Zustände. Im ersten Fall ist der Status des Ausgangs D1.1 log. „1“ (Ausgang D1.2 log. „0“), Kondensator C1 wird geladen. Beim Ladevorgang steigt die Spannung am Eingang des Wechselrichters D1.1 an und bei Erreichen des Wertes Upor=0,5Upit erfolgt ein sprunghafter Übergang in den zweiten dynamischen Zustand, in dem die Ausgänge D1.1 loggen. „0“, D1.2 – „1“. In diesem Zustand wird die Kapazität durch den Rückstrom umgeladen (entladen). Wenn die Spannung an C1 Unop erreicht ist, kehrt die Schaltung in den ersten dynamischen Zustand zurück. Das Spannungsdiagramm erklärt die Funktionsweise. Der Widerstand R2 ist begrenzend und sein Widerstandswert sollte nicht weniger als 1 kOhm betragen. Damit er die berechnete Frequenz nicht beeinflusst, wählen wir den Wert des Widerstands R1 viel höher als den Wert von R2 (R2<0,01R1). Manchmal wird ein Begrenzungswiderstand (R2) in Reihe mit dem Kondensator geschaltet. Bei Verwendung eines unpolaren Kondensators C1 sind die Impulsdauer (ti) und die Pause (to) nahezu gleich: ti=to=0,7R1C1. Vollständige Periode T=1,4R1C1. Widerstand R1 und Kondensator C1 können im Bereich von 20 k0m ... 10 MΩ liegen; 300 pF...100 uF.

Bei Verwendung von zwei Wechselrichtern des K1LN561-Chips in der Schaltung (Abb. 2b) (sie haben nur eine Schutzdiode am Eingang) wird der Kondensator vom Upit + Unop-Pegel aufgeladen. Dadurch wird die Symmetrie der Impulse gebrochen ti=1,1R1C1, to=0,5R1C1, Periode T=1,6R1C1.

Da die Schaltschwelle der Logikelemente nicht genau der halben Versorgungsspannung entspricht, kann zur Erzielung der Symmetrie der Impulse der herkömmlichen Oszillatorschaltung eine Schaltung aus R2 und VD1 hinzugefügt werden, Abb. 1c. Der Widerstand R2 ermöglicht eine Abstimmung, um am Ausgang des Generators einen Mäander (ti=to) zu erhalten.

Abb. 2. Pulsgenerator mit getrennter Einstellung von Pulsdauer und Pause dazwischen

Das Schema in Abb. 2 ermöglicht es, die Dauer und Pause zwischen den Impulsen separat einzustellen: ti=0,8C1R1, bis=0,8C1R2. Bei den im Diagramm angegebenen Werten der Elemente beträgt die Impulsdauer etwa 0,1 s, die Wiederholperiode 1 s.

Reis. 3. Impulsgenerator an drei Wechselrichtern

Bei Generatoren mit drei Wechselrichtern ist die Frequenz stabiler (Abb. 3). Der Vorgang des Wiederaufladens von C1 in Richtung einer Verringerung der Spannung an der linken Platte beginnt bei der Spannung Up+Unop, wodurch mehr Zeit ti=1,1C1R2 benötigt wird. Die gesamte Schwingungsperiode beträgt T=1,8C1R2.

Reis. 4. Impulsgeber mit getrennter Einstellung a) Impulsdauer und Pause dazwischen b) Tastverhältnis

Auf Abb. In Abb. 4 zeigt Diagramme ähnlicher Generatoren, mit denen Sie die Dauer und Pause zwischen den Impulsen separat anpassen oder bei konstanter Frequenz das Tastverhältnis der Impulse anpassen können. Ein Multivibrator basierend auf einem Schmidt-Trigger ist in Abb. dargestellt. 5.

Reis. 5. Überlappender Impulsgenerator

Wenn es erforderlich ist, am Ausgang der oben genannten Generatorschaltungen symmetrische Impulse ohne Anpassung zu erhalten, muss nach der Schaltung ein Auslöser angebracht oder die Schaltung an drei Wechselrichtern verwendet werden, Abb. 6.

Reis. 6. Generator mit symmetrischen Ausgangsimpulsen

Element D1.1 wird verwendet, um einen zweiten Gegenkopplungskreis zu erzeugen, der den Wechselrichter D1.2 umgibt (Widerstand R5 bildet den Hauptrückkopplungskreis für das Signal). Das IC-Element D1.1 arbeitet im Low-Gain-Modus mit geschlossener Rückkopplung, ähnlich einem Betriebsmodus Verstärker arbeitet im linearen Teil der Kennlinie. Dadurch kann die invertierte Schwellenspannung des Wechselrichters D1 1 mit der Gegenkopplungsspannung summiert und an den Eingang des Elements D1.2 angelegt werden. Wenn das Verhältnis R2/R1 gleich dem Verhältnis R3/R5 ist, kann eine vollständige Kompensation von Fehlern aufgrund von Änderungen der Schwellenspannungen der Elemente D1.1 und D1.2 erreicht werden. Es wird davon ausgegangen, dass dies bei allen Elementen der Schaltung der Fall ist befinden sich im gleichen Gehäuse und ihre Schwellenspannungen sind tatsächlich gleich. Die Pulsfrequenz einer solchen Schaltung wird aus dem Verhältnis F=1/R5C1 bestimmt (sie wird etwa doppelt so hoch sein wie bei der in Abb. 1 gezeigten Schaltung).

Reis. 7. Symmetrische Multivibratoren

a) auf einem RS-Flip-Flop mit zwei Kondensatoren

d) auf zwei RS-Flipflops

Auf Basis eines RS-Flipflops lässt sich ein symmetrischer Multivibrator aufbauen, Abb. 7. Eine Variante der Schaltung in Abb. Bei 7 V können die Widerstände R1 und R2 mit niedrigerem Widerstand gewählt werden, da die Dioden den Ladekreis von den Triggerausgängen trennen. Der zweite Vorteil dieses Schemas besteht darin, dass Sie die Periode und den Arbeitszyklus der erzeugten Impulse innerhalb bestimmter Grenzen einfach und unabhängig steuern können. Das Tastverhältnis kann linear eingestellt werden, wenn R1 und R2 in einem Potentiometer zusammengefasst werden, und die Periode kann angepasst werden, wenn das gemeinsame Ende von R1 und R2 über ein Potentiometer mit einer Stromquelle verbunden wird. Um die Anzahl der diskreten Elemente zu reduzieren, wird eine Multivibratorschaltung basierend auf zwei RS-Flip-Flops vorgeschlagen, Abb. 7 Jahre.

Reis. 13. Schaltkreise, die eine erhöhte Frequenzstabilität bieten, wenn sich die Umgebungstemperatur in einem weiten Bereich ändert

Bei einer stabilisierten Stromversorgung beträgt die Änderung der Impulsdauer von Multivibratoren und der Frequenz von Generatoren auf RC-Schaltungen in der Regel nicht besser als 1 % pro 15 °C (bei Verwendung thermostabiler Kondensatoren). Durch die Quarzstabilisierung kann eine höhere Frequenzstabilität erreicht werden. Auf Abb. 12 und 13 zeigen typische Schemata für den Aufbau solcher Generatoren. Für eine kleine Frequenzanpassung wird manchmal ein 10 ... 100 pF-Kondensator in Reihe mit einem Quarzresonator eingebaut. Die Frequenz der Impulse und deren Stabilität wird in diesem Fall am Generator durch die Parameter des Quarzresonators eingestellt.

Veröffentlichung: irls.narod.ru

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