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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Gesteuerter Einzelvibrator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer Gesteuerte Generatoren im Allgemeinen und Monovibratoren im Besonderen werden am häufigsten von Funkamateuren auf Standard-Mikroschaltungen der Gruppen AG und GG hergestellt. In der Zwischenzeit bestimmen nicht standardmäßige Implementierungen solcher Generatoren neben der Designoptimierung manchmal die Entstehung einer Reihe neuer interessanter Effekte und Eigenschaften eines bestimmten Geräts als Ganzes. Allerdings gibt es zu diesem Thema nur sehr wenige Veröffentlichungen im Radio und in anderer populärer Literatur. Der Autor dieses Artikels teilt seine Erfahrungen bei der Beherrschung kontrollierter Monovibratoren, die nach einem nicht trivialen Schema gebaut sind. Der in [1] beschriebene One-Shot-Trigger (Diagramm in Abb. 8a) verfügt über recht breite Einsatzmöglichkeiten, weist aber auch einige Nachteile auf. Zunächst wird der Kondensator C1 über den Ausgangswiderstand des Triggers aufgeladen. In Abb. Abbildung 1a zeigt einen Ausschnitt der Schaltung dieses One-Shot mit Zeitschaltkreisen; der Ausgangswiderstand Rout ist herkömmlicherweise außerhalb des Triggers dargestellt. Das Ändern der Route wirkt sich auf die Dauer des erzeugten Impulses aus. Zweitens ist die Zeit, die erforderlich ist, um die Spannung am Kondensator auf einen bestimmten Wert wiederherzustellen, lang (im Verhältnis zur Dauer des erzeugten Impulses). Drittens gibt es keine Funktionalität zur elektronischen Steuerung der Dauer des Ausgangsimpulses, was den Anwendungsbereich des Geräts einschränkt.
Betrachten wir die Lade- und Entladekreise des Kondensators C1 in einem Monovibrator. In der Phase der Bildung des Zeitintervalls tо wird der Kondensator entlang des Stromkreises von 0 (genauer gesagt von der Restspannung) auf die Schwellenspannung Uthr aufgeladen: Pluspol der Stromversorgung - Rout-R1-C1-gemeinsamer Draht. In der Erholungsphase wird der Kondensator von Upor auf 0 entladen, zunächst über die Diode VD1 und den Ausgangswiderstand Rout und am Ende, wenn die Diode VD1 schließt, über den Widerstand R1. Die Diode schließt fast vollständig, wenn die Spannung an ihr unter 0,5...0,6 V absinkt, und der Kondensator beendet die Entladung mit der gleichen Zeitkonstante wie bei der Bildung des Zeitintervalls. Wenn also die Anforderungen an die Restspannung am Kondensator strenger werden, erhöht sich die Erholungszeit, wodurch die zulässige Impulswiederholungsrate für einen gegebenen Erholungsfehler begrenzt wird. Natürlich kann die Erholungszeit, um den Kondensator in seinen ursprünglichen Zustand zu bringen, durch die Verwendung eines zusätzlichen Entladetransistors erheblich verkürzt werden, aber dies wird die Konstruktion verkomplizieren und die Kosten erhöhen. Es stellt sich heraus, dass Sie die Wiederherstellungszeit eines Single-Shot-Geräts verkürzen und seine Funktionalität erweitern können, ohne die Komplexität auf relativ einfache Weise zu erhöhen. Bei einem einzelnen Vibrator gemäß dem Diagramm in Abb. In 1b gibt es die gleiche Anzahl an Teilen, aber der rechte Anschluss des Widerstands R1 ist mit der positiven Stromleitung verbunden. Dabei hat der Ausgangswiderstand des Triggers keinen Einfluss auf die Ladezeit des Kondensators C1. Der Kondensator C1 wird von der Spannung Ud an der Diode VD1 auf Uthr über den Stromkreis geladen: positiver Stromdraht – Widerstand R1 – Kondensator C1 – gemeinsamer Draht, und von Uthr auf Ud über die Diode VD1 – Ausgangswiderstand Rout entladen. Somit ergibt sich bei einem Einzelvibrator gemäß der Schaltung in Abb. Gemäß Fig. 1b gibt es erstens keinen Einfluss des Ausgangswiderstands des Triggers auf das gebildete Zeitintervall und zweitens ist der zweite Teil der Erholungsphase (Entladung des Kondensators über einen Widerstand), der die Gesamterholungszeit erhöht, ausgeschlossen . Tatsächlich bleibt die Diode nach Abschluss der Formierung einer bestimmten Zeitspanne durch einen einzelnen Vibrator geöffnet, wobei Strom durch den Widerstand R1 fließt. Der Diodenwiderstand bleibt niedrig, was eine schnelle Wiederherstellung der ursprünglichen Spannung am Kondensator gewährleistet. Dies erhöht zwar den Stromverbrauch des Monovibrators im Standby-Modus geringfügig. In Abb. Abbildung 2 zeigt Spannungsdiagramme am Eingang R des Flip-Flops in der Freilaufstufe für einen Einzelvibrator gemäß der Schaltung in Abbildung. 1a (Kurve 1) und Abb. 1,b (Kurve 2). In beiden Fällen ist die Entladung des Kondensators auf die Diodenschließspannung UÄ (bei einer Siliziumdiode etwa 0,5...0,6 V) zum Zeitpunkt t1 praktisch abgeschlossen. Im zweiten Fall endet die Erholung praktisch hier, sodass die Erholungszeit nahe bei t1-t0 liegt.
Im ersten Fall sollte der Kondensator fast auf Null entladen werden, aber aufgrund der Tatsache, dass nach dem Zeitpunkt t1 die Diode geschlossen wird, verzögert sich die Entladung und auch nach der Zeit R1C1 beträgt die Spannung am Kondensator 0,6/e ~ 0,2 V (e ist die Basis des natürlichen Logarithmus). Daher ist die Erholungszeit hier deutlich länger. Einzelrüttler nach dem Diagramm in Abb. 1b hat einen weiteren wesentlichen Vorteil: Der Ausgang des Widerstands R1 kann nicht über die positive Stromleitung, sondern beispielsweise von einer Quelle mit einstellbarer Spannung mit Spannung versorgt werden, was eine elektronische Steuerung der Impulsdauer durch Spannungsänderung ermöglicht am Widerstandsausgang. Die Schaltung eines gesteuerten Monovibrators ist in Abb. dargestellt. 3 und Steuereigenschaften - in Abb. 4, Kurve 1.
Beachten Sie, dass, wenn die Werte der Zeitkonstante der RC-Schaltung der Monostabilen gemäß Abb. 1,a und 3 und Ucontrol = Upit, die Dauer t0 des Ausgangsimpulses des zweiten ist etwas kürzer als die des ersten. Der Grund dafür ist, dass der Kondensator C1 des zweiten Monovibrators nicht von Null, sondern von einer Anfangsspannung Ud aufgeladen wird, sodass sich der Kondensator in kürzerer Zeit auf Uthr auflädt. Der Bereich der Steuerspannungswerte muss die Bedingung erfüllen: Upr < Ucontrol < Upit (1), was Kurve 1 in Abb. entspricht. 4. In Fällen, in denen sich ein solches Intervall als ungünstig erweist, kann es auf 0 < Ucontrol < Upit (2) erweitert werden, indem ein weiterer Widerstand – R2 – mit ungefähr demselben Wert eingeführt wird, wie in Abb. 5. Die Regelcharakteristik für diesen Fall ist in Abb. dargestellt. 4, Kurve 2. Wenn der Einzelvibrator durch einen Operationsverstärker gesteuert wird, kann durch die Wahl von R1=3R2 das Steuerintervall auf -Upit < Ucontrol < +Upit (3) erweitert werden – diese Option wird durch Kurve 3 in Abb. veranschaulicht. 4. Wenn Sie einen fertigen Monovibrator herstellen müssen, der gemäß der Schaltung in Abb. gesteuert wird. 1a reicht es aus, einen zusätzlichen Widerstand einzuführen, wie R1 in Abb. 5. Um die Impulsdauer bei Ucontrol = Upit aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, dass der Widerstand der parallel geschalteten R1 und R2 (gemäß Abb. 5) gleich dem Widerstand von R1 im ursprünglichen Knoten ist – dies ist Bedingung (4) .
Es ist zu berücksichtigen, dass bei Monovibratoren gemäß Abb. Die Widerstände 1, b, 3 und 5 dienen dazu, einen bestimmten Strom einzustellen, der den Kondensator C1 lädt. Dieser Strom kann ohne Widerstände durch eine externe Steuerstromquelle bereitgestellt werden, die beispielsweise aus PNP-Transistoren aufgebaut ist. Mit dieser Lösung lässt sich eine umgekehrt proportionale Abhängigkeit der Dauer des erzeugten Impulses vom Steuerstrom realisieren. Einzelwiderstandswerte gemäß dem Diagramm in Abb. 3 und 5 können in weiten Grenzen variiert werden – ab 10 kOhm und mehr, Kondensatoren – ab 100 pF und mehr. Um die Kapazität des Kondensators erhöhen zu können, ist es notwendig, einen weiteren Widerstand in Reihe mit der Diode zu schalten, der den Entladestrom des Kondensators begrenzt. Die Impulsdauer bei Ucontrol = Upit muss unter Berücksichtigung der Bedingung (4) nach den in [1] dargelegten Beziehungen abgeschätzt werden. Der betrachtete gesteuerte Monovibrator benötigt zur Umsetzung die Hälfte des Mikroschaltungsgehäuses, der beispielsweise in [1] (in Abb. 2) beschriebene benötigt 2/2 des Gehäuses. Im Allgemeinen kann ein RS-Flip-Flop für ein One-Shot-Gerät auf verschiedenen logischen Elementen und Komponenten der Digitaltechnik hergestellt werden [3]. Durch die Verbindung zweier Einzelvibratoren zu einem Ring können Sie einen Impulsgenerator implementieren, der von zwei Eingängen mit großer Überlappung in Frequenz und Arbeitszyklus gesteuert wird. Literatur
Autor: A.Samoilenko, Klin, Gebiet Moskau
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