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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Pulsverlängerer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur In Informationsübertragungssystemen ist es zur Reduzierung des Einflusses zufälliger Schwankungen sowie zur Steuerung von Automatisierungsgeräten häufig erforderlich, aus kurzen Impulsen breitere Impulse einer bestimmten Dauer zu gewinnen. Diese Aufgabe lässt sich einfach mit einem wartenden Multivibrator (Einzelvibrator) umsetzen. Ein Einzelvibrator ist eine Triggerschaltung, die unter Einwirkung eines externen Steuersignals einen einzelnen Impuls erzeugt. Dies bedeutet, dass der erzeugte Impuls die Dauer des Triggers überschreitet. In der Regel kommt eine von zwei Methoden der Pulsbildung zum Einsatz: analog oder digital. Das einfachste ist analog – es wird der Vorgang des Aufladens des Kondensators verwendet.
Reis. 1.9 Breiter Impulsformer mit Schmitt-Trigger Ein Beispiel für eine solche Schaltung ist in Abb. 1.9. Für den korrekten Betrieb dieses One-Shot ist es notwendig, dass die Dauer des Eingangstriggerimpulses groß genug ist, damit der Kondensator vollständig entladen wird. Nach Ende des Triggerimpulses wird der Kondensator über den Widerstand auf die Versorgungsspannung aufgeladen. In diesem Fall schaltet das Element D2.1, sobald die Spannung Upor erreicht. In diesem Fall hängt die Dauer des Ausgangsimpulses (ti) von den Nennwerten der installierten Kapazität und des Widerstands im Zeitschaltkreis ab. Mit einer vereinfachten Formel lässt sich die Pulsdauer grob berechnen:
Reis. 1.10. Bereiche mit akzeptablen Signalpegeln am Eingang von MOS-Mikroschaltungen Unter Berücksichtigung der Streuung der Spannungswerte der Schaltschwelle (Uthr) kann die Impulsdauer Werte von tmin=0,4RC bis tmax=1,11RC annehmen. Normalerweise verwenden Einzelvibratoren LE aus einem Gehäuse (Kristall). In diesem Fall erweist sich die Unop-Streuung als unbedeutend und es kann ti=0,69RC angenommen werden. Dieses Verhältnis wird in den meisten Schaltungen zur Bestimmung der Impulsdauer verwendet, Abb. 1.11...1.18. Spannungsdiagramme erläutern die Entstehungsprozesse des Ausgangsimpulses. Die in derselben Abbildung gezeigten Schaltkreise sind logisch ähnlich und weisen an den Testpunkten das gleiche Spannungsmuster auf.
Reis. 1.11. Einzelrüttler mit einer Steuerkette
Reis. 1.12. Einzelrüttler basierend auf RS-Flip-Flop
Reis. 1.13. Einzelner Vibrator auf der Vorderseite des Eingangssignals
Reis. 1.14. einzelner Vibrator
Reis. 1.15. Impulsformer nach Ende des Triggersignals
Abb. 1.16 Impulsformer
Abb. 1.17 Impulsformer
Reis. 1.18 Einzelrüttler mit zwei Zeitkreisen Im Gegensatz zur einfachsten Version (Abb. 1.9) sind die in Abb. 1.11 ... 1.14 reagieren nicht empfindlich auf die Dauer des Eingangsimpulses, weshalb sie in Geräten am häufigsten verwendet werden. Schemata, Abb. 1.9, 1.15 ... 1.17 ist die Neustarteigenschaft inhärent, d.h. wenn während der Bildung des Ausgangsimpulses ein weiterer Trigger auftritt, dann beginnt der Countdown der Dauer des erzeugten Impulses ab dem Ende des letzten Triggers von neuem. Die in den Schaltkreisen verwendeten Dioden beschleunigen den Ladevorgang der Kapazität, wodurch die Möglichkeit von Impulsrauschen am LE-Ausgang verringert wird. Damit der Ausgangswiderstand des LE die Genauigkeit der Berechnung nicht beeinträchtigt und auch den Ausgang nicht überlastet, muss der Widerstand R1 einen Nennwert von mindestens 10 ... 20 kOhm haben. Um die Montagekapazität bei den Berechnungen zu vernachlässigen, kann die Mindestkapazität C1 200 ... 600 pF betragen. Um eine hohe Temperaturstabilität des Zeitintervalls zu erreichen, sollte der Wert von R1 < 200 kΩ sein und der Kondensator sollte 1 μF nicht überschreiten. Der Einsatz von Elektrolytkondensatoren erhöht die Instabilität des Zeitintervalls. Um den Einfluss der Streuung der Unop-Werte auf die Dauer des erzeugten Impulses zu verringern, können Sie Schaltungen mit zwei Zeitschaltungen verwenden (Abb. 1. 18). Wenn die Zeitkonstanten beider Zeitschaltkreise gleich sind, beträgt die Änderung der Dauer des erzeugten Impulses bei einer maximalen Streuung der Unop-Werte von 0 Upit bis 33 Upit nicht mehr als 0,69 %. Ausführung von Einzelvibratoren am RS-Trigger, Abb. 9. 1 und 19. 1 ermöglicht es, zwei separate Triggereingänge (an der Vorderflanke des Impulses) zu haben und an den Ausgängen sofort einen direkten Impuls und einen invertierten Impuls zu empfangen. Ein weiterer Vorteil von RS-getriggerten Einzelvibratoren ist die Möglichkeit, von einer langsam variierenden Eingangsspannung aus zu triggern.
Reis. 1.19. Wartende Multivibratoren: a) auf einem D-Flip-Flop; b) auf einem JK-Flip-Flop, c) mit erhöhter Stabilität bei Leistungsänderungen
Abbildung 1.20. Standby-Multivibratoren mit erhöhter Ausgangsimpulsflanke a) auf einem D-Trigger; b) auf einem JK-Flip-Flop Die Dauer der am Eingang S anliegenden Auslöseimpulse muss kürzer sein als die erzeugte (der Modus, bei dem gleichzeitig eine log. „1“ an den Eingängen S und R anliegt, ist verboten). Am Eingang C kann die Dauer des Auslöseimpulses beliebig sein. Die Diode VD1 beschleunigt die Entladung des Kondensators über den Triggerausgang und ermöglicht eine Erhöhung der Frequenz der Triggerimpulse (ihre Verwendung verkürzt die Erholungszeit der Schaltung). Die Dauer der erzeugten Impulse beträgt ca. ti=0,69R1C1. Der Mindestwert des Widerstands R1 wird durch den maximal zulässigen Ausgangsstrom des Triggers begrenzt. Er kann innerhalb von 20 kΩ ... 10 MΩ geändert werden, während sich die Impulsdauer 500 Mal ändert. Durch gleichzeitige Änderung der Werte von R1 und C1 können Sie die Impulsdauer innerhalb von vier Größenordnungen anpassen. Das Schema in Abb. 1.19 V sorgen für stabilere Impulse, wenn sich die Versorgungsspannung ändert (eine ähnliche Schaltung kann auch auf JK-Flip-Flops aufgebaut werden). Um die Steilheit des Abfalls der Ausgangsimpulse zu erhöhen, werden die in Abb. 1.20, aber in ihnen müssen die Kondensatoren C1 unpolar sein. In diesem Fall beträgt die Dauer des erzeugten Impulses die gleichen Werte der RC-Schaltung wie in den Schaltungen in Abb. 1.18, es ergibt sich etwa das Doppelte.
Abbildung 1.21. Standby-Multivibrator mit erhöhter Stabilität Bessere Stabilität bei Änderung der Versorgungsspannung im Vergleich zu den in Abb. 1.19 bietet Optionen für eine Einzelvibratorschaltung mit zwei Auslösern, Abbildung 1. 21. Darüber hinaus hat das Anschließen der Last in diesem Fall keinen Einfluss auf die Dauer der erzeugten Impulse. Die Schaltung besteht aus zwei einzelnen Vibratoren mit einem gemeinsamen Triggereingang, die jedoch an unabhängigen Ausgängen Impulse unterschiedlicher Dauer erzeugen. Die Impulse am Ausgang 5 sind nahezu unabhängig von der Versorgungsspannung.
Reis. 1. 22 Schemata verzögerter Impulsformer. Auf einer speziell für diesen Zweck entwickelten Mikroschaltung kann ein wartender universeller Einzelvibrator hergestellt werden (Abb. 1a). In einem 22AG564 (1AG1561)-Gehäuse befinden sich zwei Einzelvibratoren, die je nach Kombination der Steuersignale am Eingang die Eigenschaft haben, normal an der Vorderkante (Eingang S1) oder Hinterkante (S1) auszulösen und dies auch zu können ggf. neu gestartet werden. Der Eingang R hat gegenüber anderen Eingängen Vorrang und setzt den Wert des Signals Q=2 (wenn Eingang R nicht verwendet wird, wird er mit +Upit verbunden). Die Dauer des erzeugten Signals (ti, Q=1) wird durch die entsprechende externe RC-Schaltung eingestellt: ti=0,5RC für C>0,01 μF. Das im Handbuch [L8] angegebene Diagramm ermöglicht eine genauere Bestimmung.
Reis. 1. 23 Standby-ausgelöster Multivibrator mit Neustartfähigkeit.
Reis. 1. 24 Standby-Multivibrator mit Neustartfähigkeit. Wenn beim Eintreffen des nächsten Eingangsimpulses während der Intervallbildung ein Einzelvibrator-Neustart am Auslöser erforderlich ist, dann ist die Schaltung in Abb. 1.23 ermöglicht es Ihnen, die Dauer des Ausgangsimpulses zu verlängern, indem Sie den Countdown ab dem Ende des Triggersignals starten. Ein ähnliches Schema ist in Abb. dargestellt. 1. 24. Wenn das Protokoll am Eingang gültig ist. „0“, der Kondensator wird auf den Wert der Versorgungsspannung aufgeladen (log. „1“). Wenn ein Triggerimpuls mit ausreichender Dauer eintrifft, um den Kondensator zu entladen, schlägt der Trigger um und erzeugt einen Impuls. Die Dauer dieses Impulses nach dem Ende des Eingangssignals wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um den Kondensator auf den logarithmischen Wert aufzuladen. „1“.
Reis. 1.25 Wartemultivibrator mit erhöhter Steilheit der Vorderseite der Ausgangsimpulse. Die Schaltung (Abb. 1.25) ermöglicht im Gegensatz zur oben genannten Schaltung steilere Signalflanken an den Triggerausgängen. Der zweite Vorteil dieser Schaltung besteht darin, dass sich der Kondensator am Ende des erzeugten Impulses schnell entlädt Diode vom Pegel Upor, anstatt auf den Leistungspegel (E) aufzuladen. Aus diesem Grund kann der nächste Triggerimpuls erheblich kürzer sein, während eine Erholungszeit von Null beibehalten wird Die zweite Methode Das Erhalten eines Impulses der gewünschten Dauer ist mit der Verwendung von Zählern verbunden – digitalen Einzelvibratoren. Sie werden verwendet, wenn das Zeitintervall sehr groß sein muss oder hohe Anforderungen an die Stabilität des gebildeten Intervalls gestellt werden. In diesem Fall wird die Mindestdauer erhalten ist nur durch die Geschwindigkeit der verwendeten Elemente begrenzt und die maximale Dauer kann beliebig sein (im Gegensatz zu Schaltungen mit RC-Schaltungen).
Reis. 1. 26 Digitaler Einzelschuss auf einem programmierbaren Zähler. Das Funktionsprinzip eines digitalen Einzelvibrators basiert darauf, dass der Auslöser durch ein Eingangssignal eingeschaltet und nach einem durch den Zählerumrechnungsfaktor bestimmten Zeitintervall ausgeschaltet wird. Der Einsatz von Zählern mit umschaltbarem Teilungsverhältnis in einem Einzelrüttler, Abb. 1.26 ermöglicht es Ihnen, einen Impuls beliebiger Dauer zu erhalten. Der 564IE 15 Chip besteht aus fünf subtraktiven Zählern, deren Zählermodule durch paralleles Laden von Daten im Binärcode programmiert werden. Das Laden von Zahlen in die Zähler dauert drei Zyklen, sodass Sie den Teilungsfaktor N>3 [L2] einstellen können.
Die Tabelle zeigt die maximal möglichen Teilungsverhältnisse in Abhängigkeit vom Wert von M. Bei Werten von M=0 ist das Zählen verboten. Das Signal am Eingang S steuert den Modus der periodischen (0) und einzelnen (1) Zählung. Der Binärcode für verschiedene Werte des Moduls M ist Tabelle 1.3 entnommen (# – Kontoverbot, x – beliebiger Zustand, log. „0“ oder „1“). Der Gesamtteilungsfaktor der Mikroschaltung wird durch die Formel bestimmt: N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 . Bei Verwendung eines digitalen Einzelvibrators mit Quarz-Selbstoszillator mit Taktfrequenz wird eine höhere Stabilität der Ausgangsimpulsdauer erreicht, was den Einsatz in Messgeräten ermöglicht.
Reis. 1.27. Digitaler Einzelschuss mit verbesserter Zeitintervallstabilität
Reis. 1.28. Digitaler Single-Vibrator Auf Abb. In Abb. 1.27 zeigt ein Beispiel für die einfachste Schaltung zur Impulsgewinnung mit einem Zähler. Die Funktionsweise von Einzelrüttlern wird anhand der in den Abbildungen dargestellten Diagramme erläutert. Ein gemeinsamer Nachteil der in den Abbildungen 1.27 und 1.28 gezeigten Schaltungen ist der zufällige Fehler, der mit der Willkür der Phase des Hauptoszillators verbunden ist zum Zeitpunkt des Starts. Der Fehler kann bis zur Periode der Taktfrequenz betragen und nimmt mit zunehmender Oszillatorfrequenz und Zählerwandlungsfaktor ab. Dieser Mangel kann durch die Schaltung in Abb. behoben werden. 1.28 (der Generator schaltet sich ein, wenn ein Triggerimpuls erscheint). Im Ausgangszustand liegt am Ausgang des Zählers D2/3 (4) eine logarithmische Spannung an. „1“, wodurch der Betrieb des Oszillators an D1.1, D1.2 deaktiviert wird. Der Triggerimpuls setzt den Zähler D2 zurück und sein Ausgang D2/3 wird protokolliert. „0“ bis zu dem Moment, in dem er bis zum Erscheinen auf D2/3-Protokoll zählt. „1“. Da die Bildung des Ausgangsimpulses immer vom gleichen Zustand des Masteroszillators ausgeht, ist ein zufälliger Fehler in der Impulsdauer ausgeschlossen, diese Schaltung hat jedoch einen weiteren Nachteil: Beim Einschalten erzeugt sie einen Impuls von unbestimmter Dauer die Ausgabe (innerhalb eines bestimmten Intervalls). Das Schema hat die Eigenschaft, neu zu starten, wenn während der Bildung des Ausgangsimpulses ein weiterer Auslöser auftritt (der Countdown der Dauer des erzeugten Impulses beginnt von neuem).
Abbildung 1.29. Einzelvibrator mit Synchronisation der Dauer des Ausgangsimpulses mit der Frequenz des Taktgenerators Die in Abbildung 1.29 dargestellte Schaltung liefert in dem Moment, in dem der Triggerimpuls am Eingang ankommt, am Ausgang ein Signal, dessen Dauer gleich der Periode der Taktfrequenz (T=1/ft) ist. Durch Quarzstabilisierung der Generatorfrequenz (ft) kann die Schaltung als hochstabiler Einzelvibrator eingesetzt werden. Veröffentlichung: irls.narod.ru
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, wobei E die Versorgungsspannung der Schaltung ist; Uthr – verwendeter Schwellenwert (Abb. 1.10), um das Element umzuschalten.
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