Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

коэффициент усиления Т2). С момента запирания Т\ наступает первое состояние квазиравновеспя; в этом состоянии происходит заряд конденсатора С через резистор R31 и выходное сопротивление R выхэі эмиттерного повторителя на транзисторе Т2. По мере за­ ряда конденсатора С убывает зарядный ток іс, уменьшается на­ пряжение ыд оі между базой и эмиттером и в некоторый момент «оэі достигает порогового уровня, при котором отпирается тран­ зистор Т\, восстанавливается действие положительной обратной связи и происходит опрокидывание во второе состояние квазирав­ новесия, в котором транзистор Т2 заперт. При этом конденсатор разряжается через резистор Ra н входное сопротивление /?вхті кас­ када на транзисторе Д, включенного по схеме ОБ. Второе состоя­

рый момент времени порогового уровня отпирания Т2, когда про­ исходит опрокидывание в первое состояние квазиравновеспя.

Период автоколебаний Т = ^ + t2, где t\ и t2 соответственно длительности первого и второго состояний квазиравновеспя. Если выбрать Еа> Ек\ R3l » RK\ Ra 2 > RK, то перезаряд конденсатора С в режимах квазиравновеспя происходит практически постоянным током Еа/ (Rai\\Ra2) и поэтому, полагая, что транзисторы отпираются при нулевом пороговом уровне напряжения между базой и эмит-

5.8. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ

Для построения автоколебательных и ждущих мультивибрато­ ров все более широко используются интегральные схемы. При этом •обычно ИС выполняют роль ключей и управляющих устройств; кон-

.денсаторы же, определяющие временные интервалы (длительность щмпульса, период повторения), по-прежнему элементы навесные.

Рассмотрим в качестве примера один вариант схемы ж д у щ е г о м у л ь т и в и б р а т о р а на ИС И — НЕ (рис. 5.1 Іа); на рис. 5.116 приведены иллюстрирующие работу схемы временные диаграммы напряжений. В качестве элементов И — НЕ используются обычно элементы ТТЛ или ДТЛ.

В исходном состоянии, при t < 0, элемент Эі закрыт (на его вы­ ходе высокий уровень напряжения «Выхі = Е \ у \= 1), а элемент Э2 •открыт (на его выходе низкий уровень напряжения ыВых2 = Е°, у2 = 0). Действительно, в этом состоянии ток іс через конденсатор С

.310

отсутствует, ток iR через резистор R равен входному току элемента

31L

выходе создается низкий уровень напряжения, а элемент Эг запи­ рается (г/г = 1)> на его выходе создается высокий уровень напря­ жения.

После завершения процесса переключения, с момента V в схеме наступает режим квазиравновесия, при котором конденсатор С за­ ряжается через резистор /?;'по мере его заряда уменьшается ток за­ ряда і с II уменьшается обусловленное нм напряжение на резисто­ ре R. В момент t" входное напряжение uBX\(t") = Unoр п происходит

обратное переключение элементов Эь Эг п процесс восстановления

исходного состояния схемы, связанный с разрядом конденсатора. Следует отметить, что при этом может создаваться на входе эле­ мента Эі недопустимо большой отрицательный выброс напряжения; для предотвращения подобных выбросов, а также для сокращения времени восстановления резистор R шунтируется диодом.

где т = С{R + RBMX)— постоянная времени цепи заряда конденса­ тора, Rвых — выходное сопротивление элемента И — НЕ (для эле­ ментов ТТЛ, ДТЛ при использовании сложного инвертора RBых —

порядка сотен ом), нпхі (°°) = llxR — уровень, к которому стремится входное напряжение элемента Эі при /-> оо; і'вх— входной ток от­ крытого элемента И — НЕ (т. е. обратный ток запертых входных диодов в ДТЛ, или эмиттериый ток многоэмнттерного транзистора, работающего в инверсном режиме в ТТЛ); можно практически считать ивхі(°°) ~ 0. Таким образом,

Б результате переключения обоих элементов 14 — НЕ выходное на­ пряжение элемента Эг возрастает от Е° до Е 1 (в режиме холостого хода), а входной ток элемента Эі уменьшается от / пх-і до ІІК~ 0. Поэтому уровень входного напряжения «вхі ( 0 в момент t' опреде­ ляется величиной

«вх> ( О = R + RRaax { E ' - Е ° + / в х . / ? ) .

Очевидно, необходимо, чтобы uBX(t')> ІІПор, и это накладывает ограничение снизу на величину сопротивления R, При выполнении

312

неравенств Яаых <С R, IBxiR <С Е 1 получаем для оценки длитель-

£1

ности импульса выражение: іа *&% \п г — . Так как обычно Е 1 по­ дпор

рядка (2 -f- 3) О'пор, длительность импульса tu оказывается близкой

квеличине т.

Врежиме восстановления конденсатор С разряжается практи­ чески постоянным коллекторным током ік = ßiQ выходного тран­

зистора инвертора, работающего при этом в активном режиме (так как в процессе разряда напряжение на конденсаторе С и, следовательно, на коллекторе указанного транзистора превышает

показана на рис. 5.12. В этой схеме при отсутствии элементов Э-з,

что при относительно медленном нарастании напряжения питания заряд емкостей Сь С2 будет происходить медленно, при небольших токах, и возможно, что при этом ни на одном из резисторов R і, R2

3,

Рис. 5.12.

напряжение не превысит ІІПор, оба элемента Эь Э2 останутся в за­ крытом состоянии (t/i = l, у2 = \ ) . Поэтому на практике приме­ няются более совершенные варианты схем; так, в схеме рис. 5.І2 при у 1= 1, «/г = 1 имеем уг — 0, г/4 = 1 и на вход Э2 поступает, сле­ довательно, высокий уровень напряжения, который приводит к отпи­ ранию Э2 и возникновению режима автоколебаний. Если на одном из входов Эз поступает сигнал 0, то г / з = 1, г/4—0, т. е. резистор R2 как бы заземлен и мультивибратор работает в нормальном режиме.

313

5.9.МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА МДП ТРАНЗИСТОРАХ

Врелаксационных устройствах весьма перспективно примене­ ние МДП транзисторов, особенно в тех случаях, когда необходимо формировать импульсы большой длительности.

Рассмотрим в качестве примера схему ждущего мультивибра­ тора, изображенную на рис. 5.13а; здесь Гі и Т2— МДП транзи­ сторы с индуцированным каналом, Т3— МДП транзистор с встроен­

пряжения Ес, напряжение на затворе Т3 равно нулю и Тг открыт, напряжение на затворе Т2, соединенном со стоком Г3, низкое и Т2 заперт.

При подаче положительного импульса на затвор Т\ напряжение

полному отпиранию Т2. Теперь конденсатор С разряжается через резистор R и малое выходное сопротивление Т2. В момент, когда

строение схемы на биполярных транзисторах, выполняющей ана­ логичные задачи, встречает значительные трудности.

5.10. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ

Мультивибраторы на электронных лампах по структуре схем и принципу работы аналогичны мультивибраторам на транзисто­ рах; мультивибратор с анодно-сеточными связями является ана­

314