Ristkülikukujulisi impulssgeneraatoreid kasutatakse laialdaselt raadiotehnikas, televisioonis, automaatjuhtimissüsteemides ja arvutitehnoloogias.

Järsude servadega ristkülikukujuliste impulsside saamiseks kasutatakse laialdaselt seadmeid, mille tööpõhimõte põhineb positiivse tagasisidega elektrooniliste võimendite kasutamisel. Nende seadmete hulka kuuluvad nn lõõgastusostsillaatorid – multivibraatorid, blokeerivad ostsillaatorid. Need generaatorid võivad töötada ühes järgmistest režiimidest: ooterežiim, isevõnkuv, sünkroniseeriv ja sagedusjaotus.

Ooterežiimis on generaatoril üks stabiilne tasakaaluolek. Väline päästikuimpulss põhjustab ootegeneraatori järsu ülemineku uude olekusse, mis ei ole stabiilne. Selles olekus, mida nimetatakse kvaasitasakaaluks või ajutiselt stabiilseks, toimuvad generaatori ahelas suhteliselt aeglased protsessid, mis lõppkokkuvõttes viivad pöördhüppeni, mille järel luuakse stabiilne algseisund. Kvaasitasakaalu oleku kestus, mis määrab genereeritud ristkülikukujulise impulsi kestuse, sõltub generaatori ahela parameetritest. Peamised nõuded ootegeneraatoritele on genereeritud impulsi kestuse stabiilsus ja selle algseisundi stabiilsus. Ootegeneraatoreid kasutatakse ennekõike teatud ajaintervalli saamiseks, mille algus ja lõpp on fikseeritud vastavalt genereeritud ristkülikukujulise impulsi esiosa ja langusega, samuti impulsside laiendamiseks, impulsi korduse jagamiseks. määra ja muudel eesmärkidel.

Isevõnkuvas režiimis on generaatoril kaks kvaasitasakaalu olekut ja tal pole ühtki stabiilset olekut. Selles režiimis hüppab generaator ilma välise mõjuta järjestikku ühest kvaasitasakaalu olekust teise. Sel juhul genereeritakse impulsse, mille amplituudi, kestuse ja kordussageduse määravad peamiselt ainult generaatori parameetrid. Selliste generaatorite põhinõue on isevõnkumiste sageduse kõrge stabiilsus. Samal ajal on toitepinge muutumise, elementide vahetuse ja vananemise ning muude tegurite (temperatuur, niiskus, häired jne) mõjul generaatori isevõnkumiste sageduse stabiilsus tavaliselt madal.

Sünkroniseerimise või sagedusjaotuse režiimis määrab genereeritud impulsside kordussageduse generaatori ahelasse antud välise sünkroniseerimispinge (siinus- või impulsspinge) sagedus. Impulsi kordussagedus on võrdne sünkroniseerimispinge sagedusega või selle kordne.

Perioodiliselt korduvate relaksatsioonitüüpi ristkülikukujuliste impulsside generaatorit nimetatakse multivibraatoriks.

Multivibraatori vooluringi saab rakendada nii diskreetsetel elementidel kui ka integreeritud disainiga.

Diskreetsetel elementidel põhinev multivibraator. See multivibraator kasutab kahte võimendusetappi, mis on kaetud tagasisidega. Ühe tagasisidejala moodustavad kondensaator ja takisti , ja see teine ​​- Ja (Joon. 6.16).

olekuid ja tagab perioodiliselt korduvate impulsside genereerimise, mille kuju on lähedane ristkülikukujulisele.

Multivibraatoris võivad mõlemad transistorid olla väga lühikest aega aktiivses režiimis, kuna positiivse tagasiside tulemusena hüppab ahel olekusse, kus üks transistor on avatud ja teine ​​suletud.

Oletame kindluse mõttes, et hetkel transistor VT1 avatud ja küllastunud ning transistor VT2 suletud (joon. 6.17). Kondensaator Eelnevatel kordadel ahelas voolanud voolu tõttu laetakse see teatud pingeni. Selle pinge polaarsus on selline, et transistori baasi VT2 emitteri suhtes rakendatakse negatiivset pinget ja VT2 suletud. Kuna üks transistor on suletud ja teine ​​on avatud ja küllastunud, ei ole ahelas iseergutustingimus täidetud, kuna astmete võimenduskoefitsiendid
.

Selles olekus toimub vooluringis kaks protsessi. Üks protsess on seotud kondensaatori laadimisvoolu vooluga toiteallikast läbi takistiahela - avatud transistor VT1 .Teine protsess on tingitud kondensaatori laengust takisti kaudu
ja transistori baasahel VT1 , mille tulemuseks on pinge transistori kollektoris VT2 suureneb (joon. 6.17). Kuna transistori baasahelasse kuuluval takistil on suurem takistus kui kollektori takistil (
), kondensaatori laadimisaeg vähem aega kondensaatori laadimiseks .

	Kondensaatori laadimise protsess on olemuselt eksponentsiaalne ajakonstandiga . Seetõttu kondensaatori laadimisaeg , samuti kollektori pinge tõusuaeg , st impulsi frondi kestus . Selle aja jooksul kondensaator laadimine kuni pingeni .Kondensaatori ülelaadimise tõttu baaspinge transistor VT2 kasvab, aga praegu transistor VT2 suletud ja transistor VT1

avatud, kuna selle alus on takisti kaudu ühendatud toiteallika positiivse poolusega .

Põhiline
ja kollektsionäär
transistori pinge VT1 need aga ei muutu. Seda vooluahela olekut nimetatakse kvaasistabiilseks.

Ajahetkel kondensaatori laadimisel transistori aluses olev pinge VT2 jõuab avanemispingeni ja transistorini VT2 lülitub aktiivsele töörežiimile, mille jaoks
. Avamisel VT2 kollektori vool suureneb ja väheneb vastavalt
. Vähendada
põhjustab transistori baasvoolu vähenemist VT1 , mis omakorda toob kaasa kollektori voolu vähenemise . Praegune vähendamine millega kaasneb transistori baasvoolu suurenemine VT2 , kuna takistit läbiv vool
, hargneb transistori alusesse VT2 Ja
.

Pärast transistori VT1 väljub küllastusrežiimist, ahelas on iseergastuse tingimus täidetud:
. Sel juhul kulgeb vooluahela ümberlülitusprotsess laviinina ja lõpeb transistoriga VT2 läheb küllastusrežiimi ja transistor VT1 – väljalülitusrežiimile.

Seejärel peaaegu tühjenenud kondensaator (
) laetakse toiteallikast läbi takistiahela
– avatud transistori põhiahel VT2 eksponentsiaalseaduse järgi ajakonstandiga
. Selle tulemusena aja jooksul
pinge kondensaatoril suureneb enne
ja moodustub kollektori pinge esiosa
transistor VT1 .

Transistor väljalülitatud olek VT1 tagatud asjaoluga, et algselt laetakse pingele kondensaator läbi avatud transistori VT2 ühendatud transistori baas-emitteri vahega VT1 , mis hoiab oma baasis negatiivset pinget. Aja jooksul muutub aluse blokeerimispinge kondensaatori mõjul laaditakse uuesti läbi takistiahela - avatud transistor VT2 . Ajahetkel transistori baaspinge VT1 jõuab väärtuseni
ja see avaneb.

Skeemis rahuldatakse taas iseergutustingimus ja areneb regeneratiivne protsess, mille tulemusena transistor VT1 lülitub küllastusrežiimile ja VT2 sulgub. Kondensaator osutub pingega laetuks
ja kondensaator peaaegu tühi (
). See vastab ajahetkele , millest sai alguse ahela protsesside käsitlemine. See lõpetab multivibraatori täieliku töötsükli, kuna tulevikus korratakse ahela protsesse.

Nagu ajastusskeemist (joonis 6.17) nähtub, saab multivibraatoris eemaldada mõlema transistori kollektoritest perioodiliselt korduvad ristkülikukujulised impulsid. Juhul, kui koormus on ühendatud transistori kollektoriga VT2 , impulsi kestus määrab kondensaatori laadimise protsess ja pausi kestus – kondensaatori laadimise protsess .

Kondensaatori laadimisahel sisaldab ühte reaktiivset elementi, seega kus
;
;.

Seega,.

Laadimisprotsess lõpeb ajahetkel , Millal
. Järelikult transistori kollektori pinge positiivse impulsi kestus VT2 määratakse järgmise valemiga:

.

Juhul, kui multivibraator on valmistatud germaaniumist transistoridest, on valem lihtsustatud, kuna
.

Kondensaatori laadimisprotsess , mis määrab pausi kestuse transistori kollektori pingeimpulsside vahel VT2 , toimub samas ekvivalentses ahelas ja samadel tingimustel nagu kondensaatori laadimise protsess , ainult erineva ajakonstandiga:
. Seetõttu arvutamise valem sarnane arvutamise valemiga :

.

Tavaliselt reguleeritakse multivibraatoris impulsi kestust ja pausi kestust takistite takistuse muutmisega Ja .

Esikülgede kestus sõltub transistoride avanemisajast ja selle määrab kondensaatori laadimisaeg läbi sama õla kollektortakisti
. Multivibraatori arvutamisel on vaja rahuldada avatud transistori küllastuse tingimust
. Transistori jaoks VT2 välja arvatud vool
kondensaatori laadimine praegune
. Seega transistori jaoks VT1 küllastustingimus
, ja transistori jaoks VT2 -
.

Genereeritud impulsside sagedus
. Peamine takistus impulsside genereerimise sageduse suurendamisel on pikk impulsi tõusuaeg. Impulsi frondi kestuse vähendamine kollektori takistite takistuse vähendamise kaudu võib põhjustada küllastustingimuse rikke.

Vaadeldava multivibraatori ahela kõrge küllastusastmega on võimalikud juhud, kui pärast sisselülitamist on mõlemad transistorid küllastunud ja võnkumisi pole. See vastab rangele iseergutusrežiimile. Selle vältimiseks tuleks tagasisideahelas piisava võimenduse säilitamiseks valida küllastuspiiri lähedal avatud transistori töörežiim ja kasutada ka spetsiaalseid multivibraatori ahelaid.

Kui pulsi kestus võrdne kestusega , mis tavaliselt saavutatakse kell , siis nimetatakse sellist multivibraatorit sümmeetriliseks.

Multivibraatori tekitatud impulsside tõusuaega saab oluliselt vähendada, kui vooluringi sisestada täiendavalt dioodid (joon. 6.18).

Kui näiteks transistor lülitub välja VT2 ja kollektori pinge hakkab tõusma, seejärel dioodile VD2 Kui rakendatakse vastupidist pinget, sulgub see ja lülitab seega laadimiskondensaatori välja transistori kollektorist VT2 . Selle tulemusena laeb kondensaator voolu ei voola enam takistist läbi , ja läbi takisti . Järelikult kollektori pinge eesmise impulsi kestus
määrab nüüd ainult transistori sulgemise protsess VT2 . Diood töötab samamoodi. VD1 kondensaatori laadimisel .

Kuigi sellises ahelas on tõusuaeg oluliselt vähenenud, jääb kondensaatorite laadimisaeg, mis piirab impulsside töötsüklit, praktiliselt muutumatuks. Ajakonstandid
Ja
vähendamisega ei saa vähendada . Takisti transistori avatud olekus on see ühendatud avatud dioodi kaudu paralleelselt takistiga .Selle tulemusena, kui
Ahela energiatarve suureneb.

Multivibraator integraallülitustel(Joon. 6.19) Lihtsaim lülitus sisaldab kahte inverteerivat loogikaelementi LE1 Ja LE2, kaks ajastusketti
Ja
ja dioodid VD1 , VD2 .

Oletame, et hetkel (joon. 6.20) pinge , A . Kui vool läbi kondensaatori ei leki, siis pinge peal ja elemendi sisendis LE1 . Ahelas voolab kondensaatori laadimisvool alates LE1 takisti kaudu . Sisendpinge LE2 kui kondensaator laeb väheneb, kuid praegu ,LE2 on väljundis nullis.

Ajahetkel
ja väljapääsu juures LE2
. Selle tulemusena sissepääsu juures LE1 läbi kondensaatori , mis laetakse pingele
, rakendatakse pinget ja LE1 läheb nullseisu
. Alates väljundpingest LE1 vähenenud, siis kondensaator hakkab tühjenema. Selle tulemusena takisti tekib negatiivse polaarsusega pinge, diood avaneb VD2 ja kondensaator tühjendub kiiresti pingele
. Pärast selle protsessi lõppu sisendpinge LE2
.

Samal ajal laeb kondensaator ahelas. ja aja jooksul sisendpinge LE1 väheneb. Kui teatud ajahetkel Pinge
,
,
. Protsessid hakkavad korduma. Kondensaator laeb uuesti ja kondensaator tühjeneb läbi avatud dioodi VD1 . Kuna avatud dioodi takistus on palju väiksem kui takistite takistus , Ja , kondensaatori tühjenemine Ja toimub kiiremini kui nende laeng.

Sisendpinge LE1 ajavahemikus
määrab kondensaatori laadimisprotsess :, Kus
;
– loogikaelemendi väljundtakistus ühes olekus;
;
, kus
. Millal
, impulsi moodustumine elemendi otste väljundis LE2, seega ka impulsi kestus

.

Impulsside vahelise pausi kestus (ajavahemik alates enne ) määrab kondensaatori laadimise protsess , Sellepärast

.

Loodud impulsside esiosa kestuse määrab loogikaelementide lülitusaeg.

Ajadiagrammil (joonis 6.20) väljundimpulsside amplituud ei muutu:
, kuna selle ehitamisel ei arvestatud loogikaelemendi väljundtakistust. Võttes arvesse selle väljundtakistuse lõplikkust, muutub impulsside amplituud.

Peetava lihtsaima loogikaelementidel põhineva multivibraatori ahela puuduseks on kõva iseergutusrežiim ja sellega seotud võimalik võnkuva töörežiimi puudumine. Seda skeemi puudust saab kõrvaldada, kui lisate lisaks AND loogilise elemendi (joonis 6.21).

Kui multivibraator genereerib impulsse, väljund LE3
, sest
. Range iseergutusrežiimi tõttu on aga võimalik, et toitepinge sisselülitamisel väheneb pinge tõusu kiiruse tõttu kondensaatorite laadimisvool. Ja osutub väikeseks. Sel juhul pingelangus takistitel Ja võib olla väiksem kui lävi
ja mõlemad elemendid ( LE1 Ja LE2) satuvad olekusse, kus nende väljunditel on pinge
. Selle sisendsignaalide kombinatsiooniga elemendi väljundis LE3 tekib pinge
, mis läbi takisti tarnitakse elemendi sisendisse LE2. Sest
, See LE2 viiakse üle nullseisundisse ja ahel hakkab genereerima impulsse.

Ristkülikukujuliste impulssgeneraatorite koos diskreetsete elementide ja integreeritud disainiga LE-de ehitamiseks kasutatakse operatiivvõimendeid.

Multivibraator operatsioonivõimendil on kaks tagasisideahelat (joon. 6.22). Mitteinverteeriva sisendi tagasisideahela moodustavad kaks takistit ( Ja ) ning seetõttu . Tagasiside inverteerivale sisendile moodustub ahela abil ,

seega pinge inverteerivas sisendis
ei sõltu ainult võimendi väljundis olevast pingest, vaid on ka aja funktsioon, kuna
.

Vaatleme multivibraatoris toimuvaid protsesse alates ajahetkest (joon. 6.23), kui väljundpinge on positiivne ( ). Sel juhul kondensaator eelnevatel ajahetkedel toimuvate protsesside tulemusena laetakse nii, et inverteerivale sisendile rakendub negatiivne pinge.

Mitteinverteerival sisendil on positiivne pinge
. Pinge
jääb konstantseks ja pinge inverteerivas sisendis
suureneb aja jooksul, kaldudes tasemele
, kuna kondensaatori laadimise protsess toimub ahelas .

Praegu siiski
, määrab võimendi olek pinge mitteinverteerivas sisendis ja väljundtase säilib
.

Ajahetkel Operatsioonivõimendi sisendite pinged on võrdsed:
. Edasine väike tõus
toob kaasa asjaolu, et diferentsiaal (erinevus) pinge võimendi inverteerivas sisendis
osutub positiivseks, nii et väljundpinge väheneb järsult ja muutub negatiivseks
. Kuna operatiivvõimendi väljundis olev pinge on muutnud polaarsust, on kondensaator seejärel laeb ja sellel olev pinge, samuti pinge inverteerivas sisendis kipuvad
.

Ajahetkel uuesti
ja seejärel diferentsiaal (erinevus) pinge võimendi sisendis
muutub negatiivseks. Kuna see toimib inverteerivale sisendile, hüppab võimendi väljundis olev pinge uuesti väärtusele
. Pinge mitteinverteerivas sisendis muutub samuti järsult
. Kondensaator , mis selleks ajaks laetakse negatiivsele pingele, laetakse uuesti ja pinge inverteerivas sisendis tõuseb, kaldudes
. Kuna antud juhul
, siis jääb võimendi väljundi pinge konstantseks. Nagu selgub ajadiagrammist (joon. 6.23), ajahetkel ahela töötsükkel täismahus lõpeb ja edaspidi korduvad selles protsessid. Seega genereeritakse ahela väljundis perioodiliselt korduvad ristkülikukujulised impulsid, mille amplituud
võrdne
. Impulsi kestus (ajavahemik
) määrab kondensaatori laadimiseks kuluv aeg aastast eksponentsiaalseaduse järgi
enne
ajakonstandiga
, Kus
– operatiivvõimendi väljundtakistus. Kuna pausi ajal (intervall
) kondensaator laetakse täpselt samadel tingimustel nagu impulsside moodustamisel, siis
. Seega töötab ahel sümmeetrilise multivibraatorina.

toimub ajakonstandiga
. Negatiivse väljundpingega (
) diood avatud VD2 ja kondensaatori laadimise ajakonstant , mis määrab pausi kestuse,
.

Ooterežiimi multivibraatoril või monovibraatoril on üks stabiilne olek ja see genereerib ristkülikukujulisi impulsse, kui ahela sisendile rakendatakse lühikesi päästikuimpulsse.

Üksik vibraator, mis põhineb diskreetsetel elementidel koosneb kahest võimendusastmest, mis on kaetud positiivse tagasisidega (joonis 6.25).

	Ühe tagasisideharu, nagu multivibraatorilgi, moodustab kondensaator ja takisti ; teine ​​on takisti , mis sisaldub mõlema transistori emitterite ühises vooluringis. Tänu sellele takisti kaasamisele baas-emitteri pinge

transistor VT1 sõltub transistori kollektori voolust VT2 . Seda vooluringi nimetatakse emitteriga ühendatud ühevibraatoriks. Ahela parameetrid arvutatakse nii, et algolekus sisendimpulsside puudumisel transistor VT2 oli avatud ja rikas ning VT1 oli väljalülitusrežiimis. See vooluahela olek, mis on stabiilne, on tagatud, kui on täidetud järgmised tingimused:
.

Oletame, et monovibraator on stabiilses olekus. Siis on voolud ja pinged ahelas püsivad. Transistori alus VT2 takisti kaudu ühendatud toiteallika positiivse poolusega, mis põhimõtteliselt tagab transistori avatud oleku. Kollektori arvutamiseks
ja põhiline voolud on meil võrrandisüsteem

.

Olles määranud siit hoovused
Ja , kirjutame küllastustingimuse kujul:

.

Võttes arvesse, et
Ja
, on saadud avaldis oluliselt lihtsustatud:
.

Takisti peal voolude voolu tõttu ,
tekib pingelang
. Selle tulemusena potentsiaalide erinevus transistori baasi ja emitteri vahel VT1 määratakse väljendiga:

Kui tingimus on vooluringis täidetud
, siis transistor VT1 suletud. Kondensaator samal ajal laetud pingele. Kondensaatori pinge polaarsus on näidatud joonisel fig. 6.25.

Oletame, et hetkel (joon. 6.26) ahela sisendis võetakse vastu impulss, mille amplituud on piisav transistori avamiseks VT1 . Selle tulemusena algab ahelas transistori avamise protsess VT1 millega kaasneb kollektori voolu suurenemine ja kollektori pinge langus .

Kui transistor VT1 avaneb, kondensaator osutub ühendatud transistori baas-emitteri piirkonnaga VT2 nii et baaspotentsiaal muutub negatiivseks ja transistor VT2 läheb väljalülitusrežiimi. Ahela lülitusprotsess on oma olemuselt laviinilaadne, kuna sel ajal on ahelas iseergutustingimus täidetud. Ahela lülitusaja määrab transistori lülitusprotsesside kestus VT1 ja lülitage transistor välja VT2 ja on mikrosekundi murdosa.

Kui transistor lülitub välja VT2 takisti kaudu kollektori- ja baasvoolud lakkavad voolamast VT2 . Selle tulemusena transistor VT1 jääb avatuks ka pärast sisendimpulsi lõppu. Sel ajal takisti peal pingelangused
.

Vooluahela olek, kui transistor VT1 avatud ja VT2 suletud ja peaaegu stabiilne. Kondensaator takisti kaudu , avatud transistor VT1 ja takisti osutub toiteallikaga ühendatud nii, et sellel olev pinge on vastupidise polaarsusega. Ahelas voolab kondensaatori laadimisvool , ja selle pinge ning seega ka transistori aluses VT2 püüdleb positiivse taseme poole.

Pinge muutus
on olemuselt eksponentsiaalne: kus
. Algpinge transistori aluses VT2 määratakse pingega, millega kondensaator algselt laetakse ja avatud transistori jääkpinge:

Piirpinge väärtus, milleni transistori baasi pinge kaldub VT2 , .

Siin on arvestatud, et läbi takisti voolab mitte ainult kondensaatori laadimisvool , aga ka praegune avatud transistor VT1 . Seega,.

Ajahetkel Pinge
saavutab vabastuspinge
ja transistor VT2 avaneb. Ilmuv kollektorivool tekitab takistile täiendava pingelanguse , mis viib pinge languseni
. See põhjustab aluse vähenemist ja kollektsionäär voolud ja vastav pinge tõus
. Transistori kollektori pinge positiivne juurdekasv VT1 läbi kondensaatori edastatakse transistori baasahelasse VT2 ja aitab kaasa selle kollektorivoolu veelgi suuremale suurenemisele . Ahelas areneb taas regeneratiivne protsess, mis lõpeb transistoriga VT1 sulgub ja transistor VT2 läheb küllastusrežiimi. See lõpetab impulsi genereerimise protsessi. Impulsi kestus määratakse putimisega
: .

Pärast impulsi lõppu laaditakse kondensaator vooluringis. takistitest koosneva ahela kaudu
,ja avatud transistori emitteri ahel VT2 . Algmomendil baasvool transistor VT2 võrdne kondensaatori laenguvoolude summaga : praegune , mida piirab takisti takistus
, ja takistit läbiv vool . Kuna kondensaator laeb praegune transistori baasvool väheneb ja vastavalt väheneb VT2 , kaldudes takisti poolt määratud statsionaarsele väärtusele . Selle tulemusena avaneb hetkel transistor VT2 pinge langus takistis osutub suuremaks kui statsionaarne väärtus, mis toob kaasa negatiivse pinge suurenemise transistori aluses VT1 . Kui kondensaatori pinge jõuab
ahel naaseb algsesse olekusse. Kondensaatori laadimisprotsessi kestus , mida nimetatakse taastamise etapiks, määrab seos.

Ühekordsete impulsside minimaalne kordusperiood
ja maksimaalne sagedus
. Kui sisendimpulsside vaheline intervall on väiksem , siis kondensaator ei ole aega laadida ja see toob kaasa genereeritud impulsside kestuse muutumise.

Tekkivate impulsside amplituud määratakse transistori kollektori pinge erinevuse järgi VT2 suletud ja avatud olekus.

Multivibraatori baasil saab realiseerida ühelöögi, kui teha üks tagasisideharu mitte mahtuvuslikuks, vaid takisti ja sisse viia pingeallikas
(Joon. 6.27). Sellist vooluringi nimetatakse ühevibraatoriks, millel on kollektori aluse ühendused.

Transistori alusele VT2 rakendatakse negatiivne pinge ja see suletakse. Kondensaator pingele laetud
. Germaaniumtransistoride puhul
.

Kondensaator , mis toimib võimenduskondensaatorina, laetakse pingele
. See vooluringi olek on stabiilne.

Kui rakendatakse transistori alusele VT2 avamisimpulss (joonis 6.28), hakkavad ahelas toimuma transistori avamise protsessid VT2 ja transistori sulgemine VT1 .

Sel juhul on eneseergastuse tingimus täidetud, taastumisprotsess areneb ja ahel läheb kvaasistabiilsesse olekusse. Transistor VT1 osutub suletud olekus, kuna kondensaatori laengu tõttu Selle alusele rakendatakse negatiivne pinge. Transistor VT2 jääb avatuks ka pärast sisendsignaali lõppu, kuna transistori kollektoripotentsiaal VT1 kui see sulgus, siis see tõusis ja vastavalt tõusis ka aluse pinge VT2 .

Ahela lülitamisel moodustub väljundimpulsi esiosa, mis tavaliselt eemaldatakse transistori kollektorist VT1 . Seejärel toimub ahel kondensaatori laadimise protsessi .Pinge peal
, ja seega ka aluse pinge transistor VT1 muutub vastavalt eksponentsiaalseadusele
, Kus
.

Kui teatud ajahetkel jõuab baaspinge
, transistor VT1 avaneb, pinge selle kollektoril
transistor väheneb ja lülitub välja VT2 . Sel juhul moodustub väljundimpulsi katkestus. Kui paneme, saame impulsi kestuse
:

.

Sest
, See. Lõigu kestus
.

Seejärel voolab ahelas kondensaatori laadimisvool takisti kaudu
ja avatud transistori baasahel VT1 . Selle protsessi kestus, mis määrab ahela taastumisaja,
.

Väljundimpulsside amplituud sellises ühekordses vooluringis on peaaegu võrdne toiteallika pingega.

Ühelöögiline loogikavärav. Loogiliste elementide ühekordseks rakendamiseks kasutatakse tavaliselt elemente JA-EI. Sellise ühekordse seadme plokkskeem sisaldab kahte elementi ( LE1 Ja LE2) ja ajastuskett
(Joon. 6.29). Sisendid LE2 kombineeritud ja see töötab inverterina. Välju LE2ühendatud ühe sisendiga LE1, ja selle teise sisendisse antakse juhtsignaal.

Selleks, et vooluahel oleks stabiilses olekus, juhtsisend LE1 tuleb rakendada pinget (Joon. 6.30). Sellel tingimusel LE2 on olekus "1" ja LE1- olekus "0". Ükskõik milline muu elementide olekute kombinatsioon ei ole stabiilne. Selles olekus takisti vooluahel esineb mõningane pingelangus, mis on põhjustatud voolust LE2, voolab sisse

selle sisendahela. Ahel genereerib ristkülikukujulise impulsi lühiajalise vähenemisega (aeg ) Sisendpinge
. Pärast ajavahemikku, mis on võrdne
(pole näidatud joonisel 6.29), väljundis LE1 pinge tõuseb. See pinge tõus üle kondensaatori läks sisendisse LE2. Element LE2 lülitub olekusse "0". Seega sisendis 1 LE1 pärast teatud ajavahemikku
pinge hakkab mõju avaldama
ja see element jääb olekusse üks, isegi kui aja möödudes
Pinge
muutub jälle võrdseks loogilise "1"-ga. Ahela normaalseks tööks on vajalik, et sisendimpulsi kestus
.

Kuna kondensaator laeb väljundvool LE1 väheneb. Vastavalt sellele langeb pinge võrra :
. Samal ajal suureneb pinge veidi
, püüdlema pinge poole
, mis ümberlülitamisel LE1 olekus “1” oli vähem
väljundtakistuse pingelanguse tõttu LE1. See vooluringi olek on ajutiselt stabiilne.

Ajahetkel Pinge
jõuab lävepakuni
ja element LE2 lülitub olekusse "1". 1 sisestamiseks LE1 signaal antakse
ja see lülitub logiolekusse. "0". Sel juhul kondensaator , mis on ajavahemikus alates enne laetud, hakkab läbi väljundtakistuse tühjenema LE1 ja diood VD1 . Pärast aja möödumist , mille määrab kondensaatori tühjenemise protsess , naaseb ahel algsesse olekusse.

Seega väljund LE2 genereeritakse ristkülikukujuline impulss. Selle kestus, sõltuvalt vähendamise ajast
enne
, määrab seos
, Kus
- väljundtakistus LE1 olekus "1". Ahela taastumise aeg , kus
- väljundtakistus LE1 olekus "0"; - dioodi sisetakistus avatud olekus.

ja pinge inverteerivas sisendis on väike:
, Kus
pingelang dioodil avatud olekus. Pinge mitteinverteerivas sisendis on samuti konstantne:
, ja alates
, siis hoitakse väljundpinget konstantsena
.

Kui omal ajal esitati positiivse polaarsusega amplituudiga sisendimpulss
pinge mitteinverteerivas sisendis muutub suuremaks kui pinge inverteerivas sisendis ja väljundpinge muutub järsku võrdseks
. Samal ajal suureneb ka pinge mitteinverteerivas sisendis järsult kuni
. Samal ajal diood VD sulgub, kondensaator hakkab laadima ja inverteerival sisendil positiivne pinge tõuseb (joon. 6.32). Hüvasti
väljundis hoitakse pinget
. Ajahetkel juures
väljundpinge polaarsus muutub ja pinge mitteinverteerivas sisendis omandab algse väärtuse ning pinge hakkab kondensaatori tühjenemisel vähenema .

Millal jõuab väärtuseni , diood avaneb VD, ja siinkohal peatub inverteeriva sisendi pinge muutmise protsess. Ahel näib olevat stabiilses olekus. Impulsi kestus on määratud kondensaatori laadimise eksponentsiaalse protsessiga ajakonstandiga pingest enne , on võrdne .

Sest
, See
.

Ahela taastumisaeg määratakse kondensaatori tühjenemise protsessi kestusega alates
enne
ja võttes arvesse aktsepteeritud eeldusi
.

Operatsioonivõimenditel põhinevad generaatorid võimaldavad moodustada impulsse amplituudiga kuni kümneid volte; Tõusude kestus sõltub operatiivvõimendi sagedusalast ja võib olla mikrosekundi murdosa.

Blokeeriv ostsillaator on relaksatsioonitüüpi impulssgeneraator üheastmelise võimendi kujul, millel on trafo abil loodud positiivne tagasiside. Blokeeriv ostsillaator võib töötada ooterežiimis ja isevõnkuvas režiimis.

Ooterežiimi blokeerimine-generaator Ooterežiimis töötades on vooluringil üks stabiilne olek ja see genereerib ristkülikukujulisi impulsse, kui sisendis võetakse vastu käivitusimpulsse. Germaaniumist transistori blokeeriva ostsillaatori stabiilne olek saavutatakse nihkeallika kaasamisega baasahelasse. Ränitransistori kasutamisel pole eelpingeallikat vaja, kuna transistor on nullbaaspingel suletud (joonis 6.33).

	Positiivne tagasiside vooluringis väljendub selles, et voolu suurenemisega trafo primaar- (kollektori) mähises, st transistori kollektori vool ( ), indutseeritakse sekundaar- (baas)mähises sellise polaarsusega pinge, et baaspotentsiaal suureneb. Ja vastupidi, millal

baaspinge väheneb. Selline ühendus realiseeritakse trafo mähiste alguse sobiva ühendamisega (näidatud täppidega joonisel 6.33).

Enamasti on trafol kolmas (koormus)mähis, millega koormus on ühendatud .

Trafo mähiste pinged ja neis voolavad voolud on omavahel seotud järgmiselt:
,
,
,
Kus
,
– teisenduskoefitsiendid;
– vastavalt primaar-, sekundaar- ja koormusmähise keerdude arv.

Transistori lülitusprotsessi kestus on nii lühike, et selle aja jooksul magnetiseerimisvool praktiliselt ei suurene (
). Seetõttu on transistori sisselülitamise mööduva protsessi analüüsimisel vooluvõrrand lihtsustatud:
.

Kui omal ajal esitati lukust vabastava impulsstransistori alusele (joon. 6.34) vool suureneb , lülitub transistor aktiivsesse režiimi ja ilmub kollektorivool . Kollektori voolu suurendamine summa võrra toob kaasa pinge tõusu trafo primaarmähisel , hilisem kasv vähenenud

baasvool
ja transistori baasahelas voolav tegelik vool,
.

Seega algne muutus baasvoolus
ahelas toimuvate protsesside tulemusena viib selle voolu edasise muutuseni
, ja kui
, siis on voolude ja pingete muutmise protsessil laviinitaoline iseloom. Järelikult on blokeeriva ostsillaatori iseergastuse tingimus:
.

Koormuse puudumisel (
) seda tingimust on lihtsustatud:
. Sest
, siis on blokeerimisgeneraatoris iseergutustingimus üsna lihtsalt täidetud.

Transistori avamise protsess, millega kaasneb impulsi frondi moodustumine, lõpeb, kui see läheb küllastusrežiimi. Sel juhul lakkab eneseergastuse tingimus täitumast ja seejärel moodustub impulsi ülaosa. Kuna transistor on küllastunud:
, siis rakendatakse trafo primaarmähisele pinge
ja vähendatud baasvool
, samuti koormusvool
, osutuvad konstantseks. Impulsi tipu moodustumise ajal tekkiva magnetiseerimisvoolu saab määrata võrrandist
, kust null algtingimustel saame
.

Seega suureneb magnetiseeriv vool blokeerivas generaatoris, kui transistor on küllastunud, aja jooksul vastavalt lineaarsele seadusele. Vooluvõrrandi kohaselt suureneb ka transistori kollektori vool vastavalt lineaarsele seadusele
.

Aja jooksul väheneb transistori küllastusaste, kuna baasvool jääb konstantseks.
ja kollektori vool suureneb. Mingil ajahetkel suureneb kollektori vool nii palju, et transistor lülitub küllastusrežiimilt aktiivsesse režiimi ja blokeeriva ostsillaatori iseergutustingimus hakkab uuesti täituma. On ilmne, et pulsi tipu kestus määratakse aja järgi, mille jooksul transistor on küllastusrežiimis. Küllastusrežiimi piir vastab tingimusele
. Seega
.

Siit saame pulsitipu kestuse arvutamise valemi:

.

Magnetiseeriv vool
pulsi ülaosa moodustumise ajal suureneb see ka selle protsessi lõppemise hetkel, st kui
, jõuab väärtuseni
.

Kuna impulsi ülaosa moodustamisel rakendatakse toiteallika pinget impulsstrafo primaarmähisele , siis impulsi amplituud koormusel
.

Kui transistor lülitub aktiivsesse režiimi, väheneb kollektori vool
. Sekundaarmähises indutseeritakse pinge, mis viib baaspinge ja voolu vähenemiseni, mis omakorda põhjustab kollektori voolu edasist vähenemist. Ahelas areneb regeneratiivne protsess, mille tulemusena läheb transistor väljalülitusrežiimi ja moodustub impulsi katkestus.

Laviinitaoline transistori sulgemisprotsess on nii lühikese kestusega, et magnetiseerimisvool selle aja jooksul praktiliselt ei muutu ja jääb samaks
. Järelikult selleks ajaks, kui transistor induktiivsuses sulgub salvestatud energia
. See energia hajub ainult koormas , kuna suletud transistori kollektori- ja baasahelad on avatud. Sel juhul väheneb magnetiseerimisvool eksponentsiaalselt:
, Kus
- ajakonstant. Voolab läbi takisti vool tekitab selle üle pöördpinge tõusu, mille amplituud on
, millega kaasneb ka pingetõus suletud transistori aluses ja kollektoris
. Kasutades eelnevalt leitud seost jaoks
, saame:

,

.

Impulsstrafos salvestatud energia hajumise protsess, mis määrab ahela taastumisaja , lõpeb teatud aja möödudes
, mille järel ahel naaseb algsesse olekusse. Täiendav kollektori pinge tõus
võib olla märkimisväärne. Seetõttu võetakse blokeerivas generaatori ahelas meetmeid väärtuse vähendamiseks
, mille jaoks on koormusega paralleelselt või primaarmähises ühendatud dioodist koosnev summutusahel VD1 ja takisti , kelle vastupanu
(Joon. 6.33). Impulsi moodustumisel suletakse diood, kuna sellele rakendatakse vastupidise polaarsusega pinget ja summutusahel ei mõjuta ahelas toimuvaid protsesse. Kui transistori väljalülitamisel tekib primaarmähises pinge tõus, rakendatakse dioodile päripinge, see avaneb ja vool voolab läbi takisti . Sest
, siis kollektori pinge tõus
ja vastupidine pingetõus sisse on oluliselt vähenenud. See aga pikendab taastumisaega:
.

Takisti ei ole alati dioodiga järjestikku ühendatud , ja siis osutub purske amplituud minimaalseks, kuid selle kestus pikeneb.

impulsid. Vaatleme ahelas toimuvaid protsesse alates ajahetkest , kui pinge kondensaatoril jõuab väärtuseni
ja transistor avaneb (joon. 6.36).

Kuna sekundaar- (baas)mähise pinge jääb impulsi ülaosa moodustamise ajal konstantseks
, siis kondensaatori laadimisel baasvool väheneb eksponentsiaalselt
, Kus
– küllastunud transistori baas-emitteri piirkonna takistus;
- ajakonstant.

Vooluvõrrandi kohaselt määratakse avaldisega transistori kollektori vool
.

Eeltoodud seostest järeldub, et isevõnkuvas blokeerivas ostsillaatoris muutuvad impulsi tipu moodustumise ajal nii baas- kui ka kollektori voolud. Nagu näha, baasvool aja jooksul väheneb. Kollektori vool võib põhimõtteliselt nii suureneda kui ka väheneda. Kõik sõltub viimase avaldise kahe esimese liikme vahelisest suhtest. Kuid isegi kui kollektori vool väheneb, on see aeglasem kui baasvool. Seega, kui transistori baasvool väheneb, tekib ajahetk , kui transistor väljub küllastusrežiimist ja impulsi tipu moodustamise protsess lõpeb. Seega määrab impulsi tipu kestus seose
. Seejärel saame kirjutada vooluvõrrandi impulsi tipu moodustumise lõpetamise hetkeks:

.

Pärast mõningaid muutusi oleme
. Saadud transtsendentaalset võrrandit saab tingimusel lihtsustada
. Kasutades eksponentsiaalset rea laiendamist ja piirdudes kahe esimese liikmega
, saame impulsi tipu kestuse arvutamise valemi
, Kus
.

Impulsi ülaosa moodustamisel transistori baasvoolu voolu tõttu kondensaatori pinge muutub ja transistor sulgemise ajaks muutub see võrdseks
. Selle avaldise väärtuse asendamine
ja integreerides saame:

.

Kui transistor lülitub aktiivsele töörežiimile, hakkab iseergastumistingimus uuesti täituma ja ahelas toimub laviinilaadne selle sulgumine. Nagu ooterežiimis blokeerivas generaatoris, toimub pärast transistori sulgemist trafos salvestatud energia hajumise protsess, millega kaasneb kollektori ja baasi pingete ilmnemine. Pärast selle protsessi lõppu on transistor jätkuvalt väljalülitatud olekus, kuna laetud kondensaatori negatiivne pinge rakendatakse alusele . See pinge ei jää konstantseks, kuna transistori suletud olekus läbi kondensaatori ja takisti toiteallikast voolab laadimisvool . Seega, kui kondensaator laeb pinge transistori põhjas kasvab eksponentsiaalselt
, Kus
.

Kui baaspinge jõuab
, avaneb transistor ja impulsside moodustumise protsess algab uuesti. Seega pausi kestus , mille määrab aeg, mil transistor on väljalülitatud olekus, saab arvutada, kui paneme
. Siis saame
. Germaaniumtransistori blokeeriva ostsillaatori puhul on saadud valem lihtsustatud, kuna
.

Blokeerivatel generaatoritel on kõrge kasutegur, kuna impulsside vahelise pausi ajal toiteallikast praktiliselt voolu ei tarbita. Võrreldes multivibraatorite ja monovibraatoritega võimaldavad need saavutada suurema töötsükli ja lühema impulsi kestuse. Blokeerivate generaatorite oluline eelis on võimalus saada impulsse, mille amplituud on suurem kui toiteallika pinge. Selleks piisab kolmanda (koormus) mähise teisendussuhtest
. Blokeerivas generaatoris on mitme koormusmähise korral võimalik teostada koormuste vahel galvaanilist isolatsiooni ja vastu võtta erineva polaarsusega impulsse.

Blokeerivat ostsillaatorit ei ole integreeritud konstruktsioonis rakendatud impulsstrafo olemasolu tõttu.

Impulssgeneraatorid on ette nähtud teatud kuju ja kestusega impulsside tootmiseks. Neid kasutatakse paljudes vooluringides ja seadmetes. Neid kasutatakse ka erinevate digiseadmete seadistamise ja parandamise mõõtmistehnoloogias. Ristkülikukujulised impulsid sobivad suurepäraselt digitaalsete vooluahelate funktsionaalsuse testimiseks, samas kui kolmnurksed impulsid võivad olla kasulikud pühkimis- või pühkimisgeneraatorite jaoks.

Generaator genereerib ühe ristkülikukujulise impulsi, vajutades nuppu. Ahel on kokku pandud loogilistele elementidele, mis põhinevad tavalisel RS-päästikul, mis välistab ka võimaluse, et nupukontaktidelt jõuavad loendurile põrgatavad impulsid.

Nupu kontaktide asendis, nagu on näidatud diagrammil, on esimesel väljundil kõrge pinge ja teisel väljundil madal tase või loogiline null, kui nuppu vajutatakse, muutub päästiku olek muuta vastupidiseks. See generaator sobib suurepäraselt erinevate arvestite töö testimiseks

Selles vooluringis genereeritakse üks impulss, mille kestus ei sõltu sisendimpulsi kestusest. Sellist generaatorit kasutatakse väga erinevates võimalustes: digitaalsete seadmete sisendsignaalide simuleerimiseks, digitaalsetel mikroskeemidel põhinevate vooluahelate funktsionaalsuse testimisel, vajadus anda teatud arv impulsse mõnele testitavale seadmele protsesside visuaalse juhtimisega. , jne.

Niipea kui vooluahela toide on sisse lülitatud, hakkab kondensaator C1 laadima ja relee aktiveerub, avades toiteahela oma esikontaktidega, kuid relee ei lülitu välja kohe, vaid viivitusega, kuna kondensaatori C1 tühjendusvool voolab läbi selle mähise. Kui relee tagumised kontaktid suletakse uuesti, algab uus tsükkel. Elektromagnetrelee lülitussagedus sõltub kondensaatori C1 ja takisti R1 mahtuvusest.

Võite kasutada peaaegu iga releed, ma võtsin . Sellist generaatorit saab kasutada näiteks jõulupuu tulede ja muude efektide lülitamiseks. Selle skeemi puuduseks on suure kondensaatori kasutamine.

Teine releel põhinev generaatoriahel, mille tööpõhimõte on sarnane eelmisele skeemile, kuid erinevalt sellest on kordussagedus 1 Hz kondensaatori väiksema mahtuvusega. Kui generaator on sisse lülitatud, hakkab kondensaator C1 laadima, seejärel avaneb zeneri diood ja relee K1 töötab. Kondensaator hakkab tühjenema läbi takisti ja komposiittransistori. Mõne aja pärast lülitub relee välja ja algab uus generaatori tsükkel.

Joonisel A olev impulssgeneraator kasutab kolme JA-EI loogilist elementi ja unipolaarset transistori VT1. Sõltuvalt kondensaatori C1 ja takistite R2 ja R3 väärtustest genereeritakse väljundis 8 impulsse sagedusega 0,1 - kuni 1 MHz. Selline tohutu ulatus on seletatav väljatransistori kasutamisega vooluringis, mis võimaldas kasutada megaoomi takisteid R2 ja R3. Nende abil saate muuta ka impulsside töötsüklit: takisti R2 määrab kõrge taseme ja R3 madala taseme pinge kestuse. VT1 saab võtta mis tahes seeriatest KP302, KP303. - K155LA3.

Kui kasutate K155LA3 asemel CMOS-i mikroskeeme, näiteks K561LN2, saate teha laia ulatusega impulssgeneraatori ilma ahelas väljatransistorit kasutamata. Selle generaatori vooluahel on näidatud joonisel B. Loodud sageduste arvu suurendamiseks valitakse ajastusahela kondensaatori mahtuvus lülitiga S1. Selle generaatori sagedusvahemik on 1 Hz kuni 10 kHz.

Viimasel joonisel on näidatud impulssgeneraatori vooluring, mis sisaldab võimalust reguleerida töötsüklit. Neile, kes on unustanud, tuletame meelde. Impulsside töötsükkel on kordusperioodi (T) ja kestuse (t) suhe:

Töötsüklit vooluringi väljundis saab takisti R1 abil seada vahemikus 1 kuni mitu tuhat. Lülitusrežiimis töötav transistor on mõeldud võimsusimpulsside võimendamiseks

Kui on vaja väga stabiilset impulssgeneraatorit, siis on vaja kasutada sobiva sagedusega kvartsi.

Joonisel kujutatud generaatoriahel on võimeline genereerima ristkülikukujulisi ja saehambaimpulsse. Peaostsillaator on valmistatud digitaalse mikrolülituse K561LN2 loogikaelementidel DD 1.1-DD1.3. Takisti R2 koos kondensaatoriga C2 moodustab diferentseerimisahela, mis genereerib DD1.5 väljundis lühikesi impulsse kestusega 1 μs. Reguleeritav voolu stabilisaator on kokku pandud väljatransistorile ja takistile R4. Vool liigub selle väljundist laadimiskondensaatorisse C3 ja selle pinge kasvab lineaarselt. Lühikese positiivse impulsi saabumisel avaneb transistor VT1 ja kondensaator SZ tühjeneb. Moodustades seeläbi selle plaatidele saehamba pinge. Muutuva takisti abil saab reguleerida kondensaatori laadimisvoolu ja saehamba pingeimpulsi järsust, samuti selle amplituudi.

Ostsillaatori ahela variant, kasutades kahte operatiivvõimendit

Ahel on ehitatud kahe LM741 tüüpi op-ampriga. Esimest opvõimendit kasutatakse ristkülikukujulise kuju genereerimiseks ja teist kolmnurkse kuju loomiseks. Generaatori ahel on üles ehitatud järgmiselt:

Esimeses LM741-s on tagasiside (FE) ühendatud võimendi väljundist inverteeriva sisendiga, mis on tehtud takisti R1 ja kondensaatori C2 abil ning tagasiside on samuti ühendatud mitteinverteeriva sisendiga, kuid läbi takistitel põhineva pingejaguri. R2 ja R5. Esimese operatsioonivõimendi väljund on otse ühendatud teise LM741 inverteeriva sisendiga läbi takistuse R4. See teine ​​opvõimendi moodustab koos R4 ja C1-ga integraatorahela. Selle mitteinverteeriv sisend on maandatud. Toitepinged +Vcc ja –Vee antakse mõlemale op-võimendile, nagu tavaliselt seitsmenda ja neljanda viiguga.

Skeem töötab järgmiselt. Oletame, et algselt on U1 väljundis +Vcc. Seejärel hakkab mahtuvus C2 takisti R1 kaudu laadima. Teatud ajahetkel ületab C2 pinge mitteinverteeriva sisendi taseme, mis arvutatakse järgmise valemi abil:

V 1 = (R 2 / (R 2 + R 5)) × V o = (10/20) × V o = 0,5 × V o

V 1 väljundiks saab –Vee. Seega hakkab kondensaator tühjenema läbi takisti R1. Kui mahtuvuse pinge muutub valemiga määratud pingest väiksemaks, on väljundsignaal taas + Vcc. Seega tsükkel kordub ja tänu sellele genereeritakse ristkülikukujulisi impulsse ajaperioodiga, mille määrab takistusest R1 ja kondensaatorist C2 koosnev RC-ahel. Need ristkülikukujulised kujundid on ka sisendsignaalid integraatori vooluringile, mis muudab need kolmnurkseks. Kui operatiivvõimendi U1 väljund on +Vcc, laetakse mahtuvus C1 maksimaalsele tasemele ja tekitab kolmnurga positiivse ülespoole kalde operatiivvõimendi U2 väljundis. Ja vastavalt sellele, kui esimese op-võimendi väljundis on –Vee, siis moodustub negatiivne, allapoole kalle. See tähendab, et teise op-võimendi väljundis saame kolmnurklaine.

Esimese vooluahela impulssgeneraator on ehitatud mikroskeemile TL494, mis sobib suurepäraselt kõigi elektrooniliste vooluahelate seadistamiseks. Selle vooluahela eripära on see, et väljundimpulsside amplituud võib olla võrdne vooluahela toitepingega ja mikroahel on võimeline töötama kuni 41 V, sest ilma asjata ei leia seda toiteallikatest. personaalarvutitest.

PCB paigutuse saate alla laadida ülaltoodud lingilt.

Impulsi kordussagedust saab muuta lüliti S2 ja muutuva takistiga RV1; takistit RV2 kasutatakse töötsükli reguleerimiseks. Lüliti SA1 on ette nähtud generaatori töörežiimide muutmiseks ühefaasilisest antifaasiliseks. Takisti R3 peab katma sagedusvahemiku ja töötsükli reguleerimisvahemikku reguleeritakse valikutega R1, R2

Kondensaatorid C1-4 1000 pF kuni 10 µF. Kõik kõrgsageduslikud transistorid KT972

Valik ristkülikukujuliste impulssgeneraatorite skeeme ja konstruktsioone. Tekitatud signaali amplituud sellistes generaatorites on väga stabiilne ja lähedane toitepingele. Kuid võnkumiste kuju on sinusoidsest väga kaugel - signaal on impulss ning impulsside ja nendevaheliste pauside kestus on kergesti reguleeritav. Impulssidele võib kergesti anda lookleva välimuse, kui pulsi kestus on võrdne nendevahelise pausi kestusega

Genereerib võimsaid lühikesi üksikuid impulsse, mis seavad mis tahes digitaalse elemendi sisendis või väljundis olemasolevale vastupidise loogilise taseme. Impulsi kestus valitakse nii, et see ei kahjustaks elementi, mille väljund on ühendatud testitava sisendiga. See võimaldab mitte katkestada testitava elemendi elektriühendust ülejäänud osaga.

Nende seadmete eesmärk on nimest selge. Nende abiga loovad nad impulsse, millel on teatud parameetrid. Vajadusel saate osta tehasetehnoloogiate abil valmistatud seadme. Kuid selles artiklis käsitletakse vooluahela skeeme ja isetehtavaid kokkupanekutehnoloogiaid. Need teadmised tulevad kasuks erinevate praktiliste probleemide lahendamisel.

Kuidas G5-54 impulssgeneraator välja näeb?

Vajadus

Kui vajutate elektrilisel muusikainstrumendil klahvi, siis elektromagnetilised vibratsioonid võimenduvad ja suunatakse kõlarisse. Kuuldub teatud tooni heli. Sel juhul kasutatakse siinussignaali generaatorit.

Mälu, protsessorite ja muude arvutikomponentide koordineeritud tööks on vajalik täpne sünkroonimine. Konstantse sagedusega näidissignaal luuakse kellageneraatori abil.

Arvestite ja muude elektroonikaseadmete töö kontrollimiseks ning talitlushäirete tuvastamiseks kasutatakse vajalike parameetritega üksikuid impulsse. Sellised probleemid lahendatakse spetsiaalsete generaatorite abil. Tavaline käsitsi lüliti ei tööta, kuna see ei suuda anda kindlat signaali kuju.

Väljundi parameetrid

Enne ühe või teise skeemi valimist on vaja selgelt sõnastada projekti eesmärk. Järgmisel joonisel on kujutatud tüüpilise ruutlaine suurendatud vaade.

Ruutimpulsi ahel

Selle kuju pole ideaalne:

• Pinge suureneb järk-järgult. Arvesse võetakse rinde kestust. See parameeter määratakse aja järgi, mille jooksul impulss kasvab 10-lt 90% amplituudi väärtusest.
• Pärast maksimaalset tõusu ja algväärtuse naasmist tekivad võnked.
• Ülemine osa ei ole tasane. Seetõttu mõõdetakse impulsi signaali kestust tavapärasel joonel, mis tõmmatakse 10% alla maksimaalse väärtuse.

Samuti kasutatakse tulevase vooluahela parameetrite määramiseks töötsükli mõistet. See parameeter arvutatakse järgmise valemi abil:

• S on töötsükkel;
• T – pulsi kordumise periood;
• t – impulsi kestus.

Kui töötsükkel on madal, on lühiajalist signaali raske tuvastada. See kutsub esile tõrkeid infoedastussüsteemides. Kui kõrgete ja madalate ajavahemike jaotus on sama, on parameeter võrdne kahega. Sellist signaali nimetatakse meanderiks.

Ruutlaine ja impulsi põhiparameetrid

Lihtsuse huvides käsitletakse edaspidi ainult ristkülikukujulisi impulssgeneraatoreid.

Skemaatilised diagrammid

Järgmiste näidete abil saate aru selle klassi kõige lihtsamate seadmete tööpõhimõtetest.

Ruut impulssgeneraatori ahelad

Esimene ahel on ette nähtud üksikute ristkülikukujuliste impulsside genereerimiseks. See on loodud kahele loogilisele elemendile, mis on ühendatud RS-tüüpi flip-flopi funktsioonide täitmiseks. Kui nupp on näidatud asendis, on mikrolülituse kolmandal jalal kõrge pinge ja kuuendal jalal madal pinge. Vajutamisel tasemed muutuvad, kuid kontakti põrgatust ja vastavat väljundsignaali moonutust ei toimu. Kuna tööks on vaja välist mõju (antud juhul käsitsi juhtimist), ei kuulu see seade isegeneraatorite rühma.

Lihtne generaator, mis täidab oma funktsioone iseseisvalt, on näidatud joonise teises pooles. Kui toide rakendatakse läbi takisti, laetakse kondensaator. Relee ei tööta kohe, kuna pärast kontakti katkemist tagab kondensaatori laenguga voolu läbi mähise mõnda aega. Kui ahel on suletud, korratakse seda protsessi korduvalt, kuni toide on välja lülitatud.

Takistuse ja kondensaatori väärtusi muutes saate jälgida ostsilloskoobil vastavaid sageduse ja muude signaaliparameetrite teisendusi. Sellist ruutlainegeneraatorit pole oma kätega keeruline luua.

Sagedusvahemiku laiendamiseks on kasulik järgmine skeem:

Muutuva impulsi parameetritega generaator

Plaani elluviimiseks ei piisa kahest loogilisest elemendist. Kuid ühe sobiva mikrolülituse valimine pole keeruline (näiteks K564 seerias).

Signaali parameetrid, mida saab muuta käsitsi reguleerimisega, muud olulised parameetrid

Elektriskeemi element	Eesmärk ja omadused
VT1	Seda väljatransistori kasutatakse selleks, et tagasisideahelas saaks kasutada suure takistusega takisteid.
C1	Kondensaatori lubatud mahtuvus on 1 kuni 2 µF.
R2	Takistuse väärtus määrab impulsside ülemiste osade kestuse.
R3	See takisti määrab alumiste osade kestuse.

Ristkülikukujuliste signaalide sageduse stabiilsuse tagamiseks kasutatakse kvartselementidel põhinevaid ahelaid:

Video. IN DIY kõrgepinge impulssgeneraator

Teatud sagedusega impulsigeneraatori oma kätega kokkupanemise hõlbustamiseks on parem kasutada universaalset trükkplaati. See on kasulik erinevate elektriahelatega katsetamiseks. Kui olete omandanud oskused ja asjakohased teadmised, ei ole keeruline luua ideaalset seadet konkreetse probleemi edukaks lahendamiseks.

Ühel ilusal päeval vajasin kiiresti ristkülikukujulist impulssgeneraatorit, millel on järgmised omadused:

--- Võimsus: 5-12v


---
Sagedus: 5Hz-1kHz.

---
Väljundimpulsi amplituud on vähemalt 10 V

--- Voolutugevus: umbes 100mA.

Aluseks võeti multivibraator, see rakendati 2I-NOT mikroskeemi kolmel loogilisel elemendil. Mille põhimõtet saab soovi korral lugeda Vikipeediast. Kuid generaator ise annab pöördsignaali, mis ajendas mind kasutama inverterit (see on 4. element). Nüüd annab multivibraator meile positiivseid vooluimpulsse. Multivibraatoril pole aga võimalust töötsüklit reguleerida. See seatakse automaatselt 50% peale. Ja siis jõudis mulle kohale, et paigaldasin kahele samale elemendile (5,6) realiseeritud ooterežiimi multivibraatori, tänu millele sai võimalikuks töötsükli reguleerimine. Skemaatiline diagramm joonisel:

Loomulikult ei ole minu nõuetes määratud piirmäär kriitiline. Kõik sõltub parameetritest C4 ja R3 - kus saab takisti abil sujuvalt muuta impulsi kestust. Toimimispõhimõtet saab lugeda ka Vikipeediast. Järgmiseks: suure kandevõime jaoks paigaldati VT-1 transistorile emitteri järgija. Kasutatud transistor on kõige levinum tüüp KT315. takistid R6 piiravad väljundvoolu ja on kaitstud transistori läbipõlemise eest lühise korral.

Mikroskeeme saab kasutada nii TTL-i kui ka CMOS-i. Kui kasutatakse TTL-i, ei ole takistus R3 suurem kui 2k. sest: selle seeria sisendtakistus on ligikaudu 2k. Isiklikult kasutasin CMOS K561LA7 (teise nimega CD4011) - kaks korpust, mille toide on kuni 15 V.

Suurepärane võimalus kasutamiseks 3G-na mis tahes muunduri jaoks. Generaatori kasutamiseks TTL-ide hulgas sobivad K155LA3, K155LA8, viimaste kollektorid on avatud ja väljundisse tuleb riputada takistid nimiväärtusega 1k.

Impulssgeneraatorid on paljude raadioelektrooniliste seadmete oluline komponent. Lihtsaima impulssgeneraatori (multivibraatori) saab kaheastmelisest ULF-ist (joonis 6.1). Selleks ühendage lihtsalt võimendi sisend selle väljundiga. Sellise generaatori töösageduse määravad R1C1, R3C2 ja toitepinge väärtused. Joonisel fig. 6.2, 6.3 näitavad multivibraatori ahelaid, mis on saadud joonisel fig. 6.1. Sellest järeldub, et sama lihtsat diagrammi saab kujutada erineval viisil.

Multivibraatori kasutamise praktilised näited on näidatud joonisel fig. 6,4, 6,5.

Joonisel fig. Joonisel 6.4 on kujutatud generaatori vooluring, mis võimaldab sujuvalt ümber jaotada kollektoriahelas koormusena ühendatud LED-ide kestust või heledust. Pöörates R3 potentsiomeetri nuppu, saate juhtida vasaku ja parema haru LED-ide kestuste suhet. Kui suurendate kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvust, väheneb genereerimise sagedus ja LED-tuled hakkavad vilkuma. Nende kondensaatorite mahtuvuse vähenemisel genereerimissagedus suureneb, LED-ide värelus sulandub pidevaks helenduseks, mille heledus sõltub potentsiomeetri R3 nupu asendist. Sellise vooluahela konstruktsiooni põhjal saab kokku panna erinevaid kasulikke struktuure, näiteks LED-taskulambi heleduse regulaatori; mänguasi vilkuvate silmadega; seade kiirgusallika spektraalse koostise sujuvaks muutmiseks (mitmevärvilised LED-id või miniatuursed lambipirnid ja valgust summeeriv ekraan).

V. Tsibulsky konstrueeritud muutuva sagedusega generaator (joon. 6.5) võimaldab saada heli, mille sagedus muutub ajas sujuvalt [P 5/85-54]. Kui generaator on sisse lülitatud, suureneb selle sagedus 6 sekundiga 300-lt 3000 Hz-le (kondensaatori võimsusega SZ 500 μF). Selle kondensaatori mahtuvuse muutmine ühes või teises suunas kiirendab või vastupidi aeglustab sageduse muutumise kiirust. Seda kiirust saate sujuvalt muuta muutuva takistusega R6. Selleks, et see generaator toimiks sireenina või seda saaks kasutada pühkimissagedusgeneraatorina, on võimalik luua SZ-kondensaatori sunnitud perioodilise tühjenemise ahel. Selliseid katseid võib soovitada impulsitehnoloogia valdkonna teadmiste iseseisvaks laiendamiseks.

Kontrollitud ruudukujuline impulssgeneraator on näidatud joonisel fig. 6,6 [R 10/76-60]. Generaator on ka kaheastmeline võimendi, mis on kaetud positiivse tagasisidega. Generaatori ahela lihtsustamiseks piisab transistoride emitterite ühendamisest kondensaatoriga. Selle kondensaatori mahtuvus määrab genereerimise töösageduse. Selles vooluringis kasutatakse genereerimissageduse juhtimiseks pingega juhitava mahtuvusena varikappi. Varikapi blokeerimispinge suurenemine viib selle võimsuse vähenemiseni. Vastavalt sellele, nagu on näidatud joonisel fig. 6.7, suureneb tootmise töösagedus.

Varikapi saab katseks ja selle pooljuhtseadme tööpõhimõtte uurimiseks asendada lihtsa dioodiga. Tuleb arvestada, et germaaniumi punktdioodidel (näiteks D9) on väga väike algmahtuvus (suurusjärgus mitu pF) ja vastavalt sellele annavad nad selles mahtuvuses väikese muutuse sõltuvalt rakendatud pingest. Ränidioodid, eriti suure voolu jaoks mõeldud võimsusdioodid, aga ka zeneri dioodid on algvõimsusega 100... 1000 pF, nii et neid saab sageli kasutada varikappide asemel. Varikapina saab kasutada ka transistoride Pn-siirdeid, vt ka ptk 2.

Töö juhtimiseks saab generaatori signaali (joon. 6.6) suunata sagedusmõõturi sisendisse ning kontrollida generaatori häälestuspiire nii juhtpinge muutumisel kui ka varikapi või selle vahetamisel. analoog. Erinevat tüüpi varikappide kasutamisel saadud tulemused (juhtpinge väärtused ja genereerimissagedus) on soovitatav sisestada tabelisse ja kuvada graafikul (vt näiteks joonis 6.7). Pange tähele, et RC-elementidel põhinevate generaatorite stabiilsus on madal.

Joonisel fig. 6.8, 6.9 näitavad tüüpilisi valgus- ja heliimpulsside generaatorite vooluringe, mis on valmistatud erinevat tüüpi juhtivusega transistoridel. Generaatorid töötavad mitmesuguste toitepingetega. Esimene neist tekitab lühikesi valgussähvatusi sagedusega üks Hz, teine ​​aga helisageduslikke impulsse. Sellest lähtuvalt saab esimest generaatorit kasutada majaka, valguse metronoomina, teist - heligeneraatorina, mille võnkesagedus sõltub potentsiomeetri R1 asendist. Neid generaatoreid saab ühendada üheks seadmeks. Selleks piisab, kui lülitada sisse üks generaatoritest teise koormana või sellega paralleelselt. Näiteks LED-ide ahela HL1, R2 asemel või sellega paralleelselt (joonis 6.8) saate generaatori sisse lülitada vastavalt joonisel fig. 6.9. Tulemuseks on perioodiline heli- või valgus- ja helisignaalseade.

Komposiittransistoril (p-p-p ja p-p-p) valmistatud impulssgeneraator (joon. 6.10) ei sisalda kondensaatoreid (sageduse seadistuskondensaatorina kasutatakse piesokeraamilist emitterit BF1). Generaator töötab pingel 1 kuni 10 B ja tarbib voolu 0,4 kuni 5 mA. Piesokeraamilise emitteri helitugevuse suurendamiseks häälestatakse see resonantssagedusele, valides takisti R1.

Joonisel fig. Joonisel 6.11 on kujutatud üsna originaalset relaksatsioonivõnkumiste generaatorit, mis on tehtud bipolaarsel laviinitransistoril.

Generaator sisaldab aktiivse elemendina mikroskeemi K101KT1A transistorit, millel on pöördlülitus "katkise" alusega režiimis. Laviinitransistori saab asendada selle analoogiga (vt joonis 2.1).

Sageli kasutatakse seadmeid (joonis 6.11) mõõdetud parameetri (valguse intensiivsus, temperatuur, rõhk, niiskus jne) muutmiseks sageduseks, kasutades takistus- või mahtuvusandureid.

Kui generaator töötab, laetakse aktiivelemendiga paralleelselt ühendatud kondensaatorit toiteallikast läbi takisti. Kui kondensaatori pinge jõuab aktiivse elemendi (laviinitransistor, dinistor vms elemendi) läbilöögipingeni, tühjendatakse kondensaator koormustakistusse, misjärel protsessi korratakse RC konstandiga määratud sagedusega. vooluring. Takisti R1 piirab maksimaalset voolu läbi transistori, vältides selle termilist purunemist. Generaatori ajastusahel (R1C1) määrab genereerimissageduste töövahemiku. Kõrvaklappe kasutatakse helivibratsiooni indikaatorina generaatori töö kvaliteedi kontrollimiseks. Sageduse kvantifitseerimiseks saab generaatori väljundiga ühendada sagedusmõõturi või impulsiloenduri.

Seade töötab paljudes parameetrites: R1 10 kuni 100 kOhm (ja isegi kuni 10 MOhm), C1 - 100 pF kuni 1000 μF, toitepinge 8 kuni 300 V. Seadme tarbitav vool tavaliselt ei ületa ühte mA. Generaatoril on võimalik töötada ooterežiimis: kui transistori alus on maandusega lühises (ühissiin), genereerimine katkeb. Konverter-generaatorit (joon. 6.11) saab kasutada ka puuteklahvi, lihtsa Rx- ja Cx-mõõturi, häälestatava laiaulatusliku impulsi generaatori jne režiimis.

Impulssgeneraatoreid (joonis 6.12, 6.13) valmistatakse ka p-p-p tüüpi mikroskeemi K101KT1 või p-p-p tüüpi K162KT1 laviinitransistoridel, dinistoritel või nende analoogidel (vt joonis 2.1). Generaatorid töötavad toitepingel üle 9 B ja toodavad kolmnurkpinget. Väljundsignaal võetakse ühest kondensaatori klemmist. Generaatorile järgneva kaskaadi sisendtakistus (koormustakistus) peab olema kümneid kordi suurem takistuse R1 (või R2) väärtusest. Ühe generaatori transistori kollektoriahelasse saab ühendada väikese takistusega koormuse (kuni 1 kOhm).

Üsna lihtsad ja praktikas sageli esinevad induktiivset tagasisidet kasutavad impulsigeneraatorid (blokeerivad generaatorid) on näidatud joonisel fig. 6.14 [A. Koos. NSVL 728214], 6.15 ja 6.16. Sellised generaatorid töötavad tavaliselt mitmesuguste toitepinge muutuste korral. Blokeerivate generaatorite kokkupanemisel tuleb jälgida klemmide faasistamist: kui mähise “polaarsus” on valesti ühendatud, siis generaator ei tööta.

Selliseid generaatoreid saab kasutada trafode vahelülide lühiste kontrollimisel (vt ptk 32): selliseid defekte ei saa tuvastada ühegi muu meetodiga.

Kirjandus: Shustov M.A. Praktiline vooluringi projekteerimine (1. raamat), 2003.a