A téglalap alakú impulzusgenerátorokat széles körben használják a rádiótechnikában, a televízióban, az automatikus vezérlőrendszerekben és a számítástechnikában.

A meredek élekkel rendelkező téglalap alakú impulzusok előállításához széles körben használnak olyan eszközöket, amelyek működési elve pozitív visszacsatolású elektronikus erősítők használatán alapul. Ezek az eszközök közé tartoznak az úgynevezett relaxációs oszcillátorok - multivibrátorok, blokkoló oszcillátorok. Ezek a generátorok a következő üzemmódok egyikében működhetnek: készenléti, önoszcilláló, szinkronizáló és frekvenciaosztás.

Készenléti üzemmódban a generátornak egy stabil egyensúlyi állapota van. Egy külső trigger impulzus a várakozó generátor hirtelen átmenetét okozza egy új állapotba, ami nem stabil. Ebben az úgynevezett kvázi-egyensúlyi állapotban, vagy átmenetileg stabil, viszonylag lassú folyamatok mennek végbe a generátor áramkörében, amelyek végső soron fordított ugráshoz vezetnek, amely után egy stabil kezdeti állapot jön létre. A generátor áramkör paramétereitől függ a kvázi egyensúlyi állapot időtartama, amely meghatározza a generált négyszögimpulzus időtartamát. A várakozó generátorokkal szemben támasztott fő követelmény a generált impulzus időtartamának stabilitása és a kezdeti állapot stabilitása. A várakozási generátorokat mindenekelőtt egy bizonyos időintervallum megszerzésére használják, amelynek kezdetét és végét a generált téglalap alakú impulzus eleje és esése rögzíti, valamint az impulzusok kiterjesztésére, az impulzusismétlés felosztására. árfolyam és egyéb célokra.

Önoszcilláló üzemmódban a generátornak két kvázi-egyensúlyi állapota van, és nincs egyetlen stabil állapota sem. Ebben az üzemmódban, minden külső behatás nélkül, a generátor szekvenciálisan ugrik egyik kvázi-egyensúlyi állapotból a másikba. Ebben az esetben impulzusok keletkeznek, amelyek amplitúdóját, időtartamát és ismétlési gyakoriságát elsősorban csak a generátor paraméterei határozzák meg. Az ilyen generátorokkal szemben támasztott fő követelmény az önrezgések frekvenciájának nagy stabilitása. Eközben a tápfeszültség változása, az elemek cseréje és öregedése, valamint egyéb tényezők (hőmérséklet, páratartalom, interferencia stb.) hatására a generátor önrezgésének frekvenciájának stabilitása általában alacsony.

Szinkronizációs vagy frekvenciaosztásos üzemmódban a generált impulzusok ismétlődési gyakoriságát a generátoráramkörre táplált külső szinkronfeszültség (szinuszos vagy impulzus) frekvenciája határozza meg. Az impulzusismétlési frekvencia megegyezik a szinkronizáló feszültség frekvenciájával, vagy annak többszöröse.

A periodikusan ismétlődő relaxációs típusú téglalap alakú impulzusok generátorát multivibrátornak nevezzük.

A multivibrátor áramkör diszkrét elemeken és integrált kivitelben is megvalósítható.

Különálló elemekre épülő multivibrátor. Ez a multivibrátor két erősítési fokozatot használ, amelyekre visszacsatolás vonatkozik. Az egyik visszacsatoló láb egy kondenzátorból és egy ellenállásból áll , és a másik - És (6.16. ábra).

periodikusan ismétlődő impulzusokat állít elő és biztosítja, amelyek alakja közel áll a téglalaphoz.

Multivibrátorban mindkét tranzisztor nagyon rövid ideig lehet aktív üzemmódban, hiszen a pozitív visszacsatolás hatására az áramkör olyan állapotba ugrik, hogy az egyik tranzisztor nyitott, a másik zárt.

Tegyük fel a határozottság kedvéért, hogy az idő pillanatában tranzisztor VT1 nyitott és telített, valamint a tranzisztor VT2 zárva (6.17. ábra). Kondenzátor Az áramkörben a korábbi időkben folyó áram miatt egy bizonyos feszültségre töltődik. Ennek a feszültségnek a polaritása olyan, hogy a tranzisztor bázisához VT2 negatív feszültséget kapcsolunk az emitterhez képest és VT2 zárva. Mivel az egyik tranzisztor zárt, a másik nyitott és telített, az öngerjesztési feltétel nem teljesül az áramkörben, mivel a fokozatok erősítési együtthatói
.

Ebben az állapotban két folyamat megy végbe az áramkörben. Az egyik folyamat a kondenzátor újratöltő áramának áramlásához kapcsolódik az áramforrásból az ellenállás áramkörön keresztül - nyitott tranzisztor VT1 .A második folyamat a kondenzátor töltésének köszönhető ellenálláson keresztül
és a tranzisztor alapáramköre VT1 , ami feszültséget eredményez a tranzisztor kollektorában VT2 növekszik (6.17. ábra). Mivel a tranzisztor alapáramkörében lévő ellenállás nagyobb ellenállással rendelkezik, mint a kollektor ellenállás (
), a kondenzátor töltési ideje kevesebb idő a kondenzátor újratöltésére .

	A kondenzátor töltési folyamata exponenciális természetű, időállandóval . Ezért a kondenzátor töltési ideje , valamint a kollektor feszültség felfutási ideje , azaz az impulzusfront időtartama . Ez idő alatt a kondenzátor feszültségig töltve .A kondenzátor túltöltése miatt alapfeszültség tranzisztor VT2 növekszik, de egyelőre tranzisztor VT2 zárt és a tranzisztor VT1

nyitott, mert a talpa ellenálláson keresztül csatlakozik a táp pozitív pólusához .

Alapvető
és gyűjtő
tranzisztor feszültség VT1 azonban nem változnak. Az áramkör ezen állapotát kvázi-stabilnak nevezzük.

Az idő egy pillanatában ahogy a kondenzátor újratölt, a tranzisztor alján lévő feszültség VT2 eléri a nyitófeszültséget és a tranzisztort VT2 aktív üzemmódba kapcsol, amelyre
. Nyitáskor VT2 kollektoráram nő és ennek megfelelően csökken
. Csökken
a tranzisztor bázisáramának csökkenését okozza VT1 , ami viszont a kollektoráram csökkenéséhez vezet . Jelenlegi csökkentés a tranzisztor bázisáramának növekedése kíséri VT2 , mivel az ellenálláson átfolyó áram
, a tranzisztor alapjába ágazik VT2 És
.

A tranzisztor után VT1 kilép a telítési módból, az öngerjesztési feltétel teljesül az áramkörben:
. Ebben az esetben az áramkör kapcsolási folyamata lavinaszerűen halad, és akkor ér véget, amikor a tranzisztor VT2 telítési módba lép, és a tranzisztor VT1 – kikapcsolási módba.

Ezt követően a majdnem lemerült kondenzátor (
) áramforrásról egy ellenállásáramkörön keresztül töltődik
– nyitott tranzisztor alapáramköre VT2 exponenciális törvény szerint időállandóval
. Ennek eredményeként idővel
a kondenzátor feszültsége megnő előtt
és a kollektorfeszültség eleje kialakul
tranzisztor VT1 .

Tranzisztor kikapcsolt állapot VT1 biztosítja az a tény, hogy kezdetben feszültségre van töltve kondenzátor nyitott tranzisztoron keresztül VT2 a tranzisztor bázis-emitter réséhez csatlakozik VT1 , amely negatív feszültséget tart fenn a bázisán. Idővel a blokkoló feszültség az alapnál a kondenzátor hatására változik az ellenállás áramkörön keresztül töltődik fel - nyitott tranzisztor VT2 . Az idő egy pillanatában tranzisztor alapfeszültség VT1 eléri az értéket
és kinyílik.

Az áramkörben az öngerjesztési feltétel ismét teljesül és regenerációs folyamat alakul ki, melynek eredményeként a tranzisztor VT1 telítettségi módba lép, és VT2 bezár. Kondenzátor feszültségre fel van töltve
és a kondenzátort majdnem üres(
). Ez egy időpillanatnak felel meg , amelytől az áramkörben zajló folyamatok figyelembevétele kezdődött. Ezzel befejeződik a multivibrátor teljes működési ciklusa, mivel a jövőben az áramkör folyamatai megismétlődnek.

Amint az időzítési diagramból (6.17. ábra) következik, egy multivibrátorban mindkét tranzisztor kollektorából eltávolíthatók a periodikusan ismétlődő téglalap alakú impulzusok. Abban az esetben, ha a terhelés a tranzisztor kollektorához van csatlakoztatva VT2 , impulzus időtartam a kondenzátor újratöltési folyamata határozza meg és a szünet időtartama – a kondenzátor újratöltési folyamata .

Kondenzátor töltő áramkör egy reaktív elemet tartalmaz, ezért ahol
;
;.

És így, .

Újratöltési folyamat az idő pillanatában ér véget , Amikor
. Következésképpen a tranzisztor kollektorfeszültség pozitív impulzusának időtartama VT2 képlet határozza meg:

.

Abban az esetben, ha a multivibrátor germánium tranzisztorokon készül, a képlet leegyszerűsödik, mivel
.

A kondenzátor újratöltési folyamata , amely meghatározza a szünet időtartamát tranzisztor kollektor feszültségimpulzusai között VT2 , ugyanabban az egyenértékű áramkörben és ugyanolyan feltételek mellett megy végbe, mint a kondenzátor újratöltése , csak eltérő időállandóval:
. Ezért a számítási képlet hasonló a számítási képlethez :

.

Jellemzően a multivibrátorban az impulzus időtartamát és a szünet időtartamát az ellenállások ellenállásának változtatásával állítják be. És .

A frontok időtartama a tranzisztorok nyitási idejétől függ, és a kondenzátor töltési ideje ugyanazon kar kollektorellenállásán keresztül határozza meg
. A multivibrátor kiszámításakor meg kell felelni a nyitott tranzisztor telítési feltételének
. Tranzisztorhoz VT2 áram nélkül
a kondenzátor újratöltése jelenlegi
. Ezért a tranzisztorhoz VT1 telítettségi állapot
és tranzisztorhoz VT2 -
.

A generált impulzusok gyakorisága
. Az impulzusgenerálási frekvencia növelésének fő akadálya a hosszú impulzusemelkedési idő. Az impulzusfront időtartamának csökkentése a kollektor-ellenállások ellenállásának csökkentésével a telítési feltétel meghibásodásához vezethet.

A vizsgált multivibrátor áramkör magas telítettsége esetén lehetségesek olyan esetek, amikor a bekapcsolás után mindkét tranzisztor telített, és nincsenek rezgések. Ez egy szigorú öngerjesztési módnak felel meg. Ennek elkerülése érdekében válasszon nyitott tranzisztor üzemmódot a telítési határ közelében, hogy a visszacsatoló áramkörben elegendő erősítést tartson fenn, és használjon speciális multivibrátor áramköröket.

Ha az impulzus időtartama időtartammal egyenlő , amit általában -nál érnek el, akkor az ilyen multivibrátort szimmetrikusnak nevezzük.

A multivibrátor által generált impulzusok felfutási ideje jelentősen csökkenthető, ha az áramkörbe diódákat is bevezetünk (6.18. ábra).

Amikor például egy tranzisztor kikapcsol VT2 és a kollektor feszültsége növekedni kezd, majd a diódára VD2 fordított feszültséget kapcsol, bezár, és ezáltal kikapcsolja a töltőkondenzátort a tranzisztor kollektorától VT2 . Ennek eredményeként a kondenzátor tölti az áramot már nem folyik át az ellenálláson , és egy ellenálláson keresztül . Következésképpen a kollektor feszültség elülső impulzusának időtartama
most már csak a tranzisztor zárásának folyamata határozza meg VT2 . A dióda ugyanúgy működik. VD1 kondenzátor töltésekor .

Bár egy ilyen áramkörben a felfutási idő jelentősen csökken, a kondenzátorok töltési ideje, amely korlátozza az impulzusok munkaciklusát, gyakorlatilag változatlan marad. Időállandók
És
csökkentésével nem csökkenthető . Ellenállás a tranzisztor nyitott állapotában az ellenállással párhuzamosan nyitott diódán keresztül csatlakozik .Ennek eredményeként mikor
Az áramkör energiafogyasztása nő.

Multivibrátor integrált áramkörökön(6.19. ábra) A legegyszerűbb áramkör két invertáló logikai elemet tartalmaz LE1És LE2, két vezérműlánc
És
és diódák VD1 , VD2 .

Tételezzük fel, hogy az idő pillanatában (6.20. ábra) feszültség , A . Ha a kondenzátoron áthaladó áram nem szivárog, akkor a feszültség rajta , és az elem bemeneténél LE1 . Az áramkörben kondenzátor töltőáram folyik tól től LE1 ellenálláson keresztül . Bemeneti feszültség LE2 ahogy a kondenzátor töltődik csökken, de egyelőre ,LE2 nullán van a kimeneten.

Az idő egy pillanatában
és a kijáratnál LE2
. Ennek eredményeként a bejáratnál LE1 kondenzátoron keresztül , amely feszültségre van töltve
, feszültséget kapcsolunk és LE1 nulla állapotba kerül
. Mivel a kimeneti feszültség LE1 csökkent, majd a kondenzátor ürülni kezd. Ennek eredményeként az ellenállás negatív polaritású feszültség lép fel, a dióda kinyílik VD2 és kondenzátor gyorsan kisül feszültségre
. A folyamat befejezése után a bemeneti feszültség LE2
.

Ugyanakkor a kondenzátor töltődik az áramkörben. és idővel a bemeneti feszültség LE1 csökken. Amikor egy adott időpontban feszültség
,
,
. A folyamatok kezdik ismételni magukat. A kondenzátor újra töltődik és a kondenzátort nyitott diódán keresztül kisül VD1 . Mivel a nyitott dióda ellenállása sokkal kisebb, mint az ellenállások ellenállása , És , kondenzátor kisülés És gyorsabban történik, mint a töltésük.

Bemeneti feszültség LE1 az időintervallumban
a kondenzátor töltési folyamata határozza meg :, Ahol
;
– a logikai elem kimeneti ellenállása egyetlen állapotban;
;
, ahol
. Amikor
, az impulzus kialakulása az elemvégek kimenetén LE2, ezért az impulzus időtartama

.

Az impulzusok közötti szünet időtartama (időintervallum tól előtt ) a kondenzátor töltési folyamata határozza meg , Ezért

.

A generált impulzusok frontjának időtartamát a logikai elemek kapcsolási ideje határozza meg.

Az idődiagramban (6.20. ábra) a kimeneti impulzusok amplitúdója nem változik:
, mivel a felépítése során nem vették figyelembe a logikai elem kimeneti ellenállását. Ennek a kimeneti ellenállásnak a végességét figyelembe véve az impulzusok amplitúdója megváltozik.

A legegyszerűbbnek tartott, logikai elemekre épülő multivibrátor áramkör hátránya a kemény öngerjesztő mód és az ezzel járó esetleges oszcillációs üzemmód hiánya. Az áramkör ezen hátránya kiküszöbölhető, ha egy AND logikai elemet is bevezetünk (6.21. ábra).

Amikor a multivibrátor impulzusokat generál, a kimenet LE3
, mert a
. A szigorú öngerjesztési mód miatt azonban előfordulhat, hogy a tápfeszültség bekapcsolásakor az alacsony feszültségemelkedés miatt a kondenzátorok töltőárama És kicsinek bizonyul. Ebben az esetben a feszültségesés az ellenállásokon És kisebb lehet a küszöbértéknél
és mindkét elem ( LE1És LE2) olyan állapotba kerülnek, ahol a feszültségek a kimeneteiken
. Ezzel a bemeneti jelkombinációval az elem kimenetén LE3 feszültség keletkezik
, amely egy ellenálláson keresztül az elem bemenetre kerül LE2. Mert
, Azt LE2 nulla állapotba kerül, és az áramkör impulzusokat kezd generálni.

A téglalap alakú impulzusgenerátorok, valamint a különálló elemek és a LE-k integrált kialakításában műveleti erősítőket használnak.

Műveleti erősítő multivibrátor két visszacsatoló áramkörrel rendelkezik (6.22. ábra). A nem invertáló bemenet visszacsatoló áramkörét két ellenállás alkotja ( És ) és ezért . Az invertáló bemenet visszacsatolása láncon keresztül történik ,

ezért a feszültség az invertáló bemeneten
nem csak az erősítő kimenetén lévő feszültségtől függ, hanem az idő függvénye is, hiszen
.

Figyelembe vesszük a multivibrátorban lezajló folyamatokat az idő pillanatától kezdve (6.23. ábra), amikor a kimeneti feszültség pozitív ( ). Ebben az esetben a kondenzátor korábbi időpillanatokban lezajló folyamatok eredményeként úgy töltődik fel, hogy az invertáló bemenetre negatív feszültség kerül.

A nem invertáló bemenet pozitív feszültségű
. Feszültség
állandó marad, és a feszültség az invertáló bemeneten
idővel növekszik, a szintre hajlik
, mivel a kondenzátor újratöltési folyamata az áramkörben zajlik .

Egyelőre azonban
, az erősítő állapota határozza meg a feszültséget a nem invertáló bemeneten és a kimeneti szint megmarad
.

Az idő egy pillanatában A műveleti erősítő bemenetein lévő feszültségek egyenlőek lesznek:
. További enyhe növekedés
azt eredményezi, hogy az erősítő invertáló bemenetén a differenciális (különbség) feszültség
pozitívnak bizonyul, így a kimeneti feszültség meredeken csökken és negatív lesz
. Mivel a műveleti erősítő kimenetén lévő feszültség polaritást váltott, a kondenzátor ezt követően újratölt, és a rajta lévő feszültség, valamint az invertáló bemenet feszültsége hajlamos
.

Az idő egy pillanatában újra
majd a differenciális (különbség) feszültséget az erősítő bemenetén
negatívvá válik. Mivel az invertáló bemenetre hat, az erősítő kimenetén a feszültség ismét az értékre ugrik
. A nem invertáló bemenet feszültsége is hirtelen megváltozik
. Kondenzátor , ami addigra negatív feszültségre töltődik, újra feltöltődik, és az invertáló bemenet feszültsége megnő, hajlamos
. Mivel ebben az esetben
, akkor az erősítő kimenetén a feszültség állandó marad. Ahogy az idődiagramból (6.23. ábra) következik, az idő pillanatában az áramkör végeinek teljes működési ciklusa és a benne zajló folyamatok a jövőben ismétlődnek. Így az áramkör kimenetén periodikusan ismétlődő téglalap alakú impulzusok keletkeznek, amelyek amplitúdója
egyenlő
. Az impulzus időtartama (időintervallum
) a kondenzátor újratöltéséhez szükséges idő határozza meg az exponenciális törvény szerint től
előtt
időállandóval
, Ahol
– a műveleti erősítő kimeneti impedanciája. Mivel a szünet alatt (intervallum
) a kondenzátor pontosan ugyanolyan körülmények között töltődik fel, mint az impulzusképzés során, akkor
. Ezért az áramkör szimmetrikus multivibrátorként működik.

időállandóval történik
. Negatív kimeneti feszültséggel (
) dióda nyitva VD2 és a kondenzátor újratöltési időállandója , amely meghatározza a szünet időtartamát,
.

A készenléti multivibrátornak vagy monovibrátornak egy stabil állapota van, és téglalap alakú impulzusokat generál, amikor rövid triggerimpulzusokat alkalmaznak az áramkör bemenetére.

Egyetlen vibrátor, amely különálló elemeken alapul két erősítési fokozatból áll, amelyeket pozitív visszacsatolás fed (6.25. ábra).

	Az egyik visszacsatoló ágat, mint egy multivibrátorban, egy kondenzátor alkotja és ellenállást ; a másik egy ellenállás , amely mindkét tranzisztor emitterének közös áramkörébe tartozik. Ennek az ellenállásnak köszönhetően alap-emitter feszültség

tranzisztor VT1 a tranzisztor kollektoráramától függ VT2 . Ezt az áramkört emitter-csatolt egyvibrátornak nevezik. Az áramkör paramétereit úgy számítjuk ki, hogy a kezdeti állapotban, bemeneti impulzusok hiányában a tranzisztor VT2 nyitott és gazdag volt, és VT1 kikapcsolt üzemmódban volt. Az áramkörnek ez a stabil állapota akkor biztosított, ha a következő feltételek teljesülnek:
.

Tegyük fel, hogy a monovibrátor stabil állapotban van. Ekkor az áramkörben lévő áramok és feszültségek állandóak lesznek. Tranzisztor alap VT2 ellenálláson keresztül a táp pozitív pólusára van kötve, ami elvileg biztosítja a tranzisztor nyitott állapotát. A kollektor kiszámításához
és alapvető áramokra van egy egyenletrendszerünk

.

Miután meghatározta innen az áramlatokat
És , a telítettségi feltételt a következő formában írjuk:

.

Tekintve, hogy
És
, az eredményül kapott kifejezés jelentősen leegyszerűsödik:
.

Egy ellenálláson az áramok áramlása miatt ,
feszültségesés jön létre
. Ennek eredményeként a potenciálkülönbség a tranzisztor bázisa és emittere között VT1 kifejezés határozza meg:

Ha a feltétel teljesül az áramkörben
, majd a tranzisztor VT1 zárva. Kondenzátor ugyanakkor feszültségre töltve. A kondenzátoron lévő feszültség polaritása az ábrán látható. 6.25.

Tételezzük fel, hogy jelen pillanatban (6.26. ábra) az áramkör bemenetén impulzus érkezik, melynek amplitúdója elegendő a tranzisztor nyitásához VT1 . Ennek eredményeként az áramkörben megkezdődik a tranzisztor nyitásának folyamata VT1 a kollektoráram növekedésével együtt és a kollektor feszültségének csökkenése .

Amikor a tranzisztor VT1 nyit, kondenzátor kiderül, hogy a tranzisztor bázis-emitter tartományához csatlakozik VT2 úgy, hogy a bázispotenciál negatív lesz és a tranzisztor VT2 kikapcsolási módba lép. Az áramkör kapcsolási folyamata lavina jellegű, mivel ekkor az öngerjesztési feltétel teljesül az áramkörben. Az áramkör kapcsolási idejét a tranzisztoros kapcsolási folyamatok időtartama határozza meg VT1 és kapcsolja ki a tranzisztort VT2 és a mikroszekundum töredéke.

Amikor a tranzisztor kikapcsol VT2 ellenálláson keresztül a kollektor- és bázisáramok leállnak VT2 . Ennek eredményeként a tranzisztor VT1 a bemeneti impulzus vége után is nyitva marad. Ebben az időben az ellenálláson feszültségesések
.

Az áramkör állapota, amikor a tranzisztor VT1 nyitott és VT2 zárt és kvázi stabil. Kondenzátor ellenálláson keresztül , nyitott tranzisztor VT1 és ellenállást úgy csatlakozik az áramforráshoz, hogy a rajta lévő feszültség ellentétes polaritású. Az áramkörben kondenzátor töltőáram folyik , és a rajta lévő feszültség, tehát a tranzisztor alján VT2 pozitív szintre törekszik.

Feszültség változás
exponenciális természetű: hol
. Kezdeti feszültség a tranzisztor alján VT2 azt a feszültséget határozza meg, amelyre a kondenzátor kezdetben fel van töltve és maradék feszültség a nyitott tranzisztoron:

A határfeszültség érték, amelyre a tranzisztor bázisán lévő feszültség hajlik VT2 , .

Itt azt veszik figyelembe, hogy ellenálláson keresztül nem csak a kondenzátor töltőáram folyik , hanem aktuális is nyitott tranzisztor VT1 . Ennélfogva, .

Az idő egy pillanatában feszültség
eléri a kioldó feszültséget
és tranzisztor VT2 megnyílik. Megjelenő kollektoráram további feszültségesést hoz létre az ellenálláson , ami a feszültség csökkenéséhez vezet
. Ez az alap csökkenését okozza és gyűjtő áramok és ennek megfelelő feszültségnövekedés
. A tranzisztor kollektor feszültségének pozitív növekedése VT1 kondenzátoron keresztül továbbítják a tranzisztor alapáramkörébe VT2 és hozzájárul kollektoráramának még nagyobb növekedéséhez . Az áramkörben ismét regenerációs folyamat alakul ki, amely a tranzisztorral végződik VT1 zár és a tranzisztor VT2 telítettségi módba lép. Ezzel befejeződik az impulzus generálásának folyamata. Az impulzus időtartamát putting határozza meg
: .

Az impulzus vége után a kondenzátor feltöltődik az áramkörben. ellenállásokból álló áramkörön keresztül
,és nyitott tranzisztor emitter áramköre VT2 . A kezdeti pillanatban az alapáram tranzisztor VT2 egyenlő a kondenzátor töltésáramok összegével : aktuális , amelyet az ellenállás ellenállása korlátoz
, és az ellenálláson átfolyó áram . Ahogy a kondenzátor töltődik jelenlegi a tranzisztor bázisárama csökken, és ennek megfelelően csökken VT2 , amely az ellenállás által meghatározott stacionárius értékre irányul . Ennek eredményeként a tranzisztor pillanatnyilag kinyílik VT2 feszültségesés az ellenálláson nagyobbnak bizonyul, mint az álló érték, ami a tranzisztor alján lévő negatív feszültség növekedéséhez vezet VT1 . Amikor a kondenzátor feszültsége eléri
az áramkör visszatér eredeti állapotába. A kondenzátor újratöltési folyamatának időtartama , amelyet helyreállítási szakasznak nevezünk, a reláció határozza meg.

Az egyszeri impulzusok minimális ismétlési periódusa
, és a maximális frekvencia
. Ha a bemeneti impulzusok közötti intervallum kisebb , majd a kondenzátort nem lesz ideje újratölteni, és ez a generált impulzusok időtartamának megváltozásához vezet.

A generált impulzusok amplitúdóját a tranzisztoros kollektor feszültségkülönbsége határozza meg VT2 zárt és nyitott állapotban.

Az egylövés multivibrátor alapján valósítható meg, ha egy visszacsatoló ágat nem kapacitívra, hanem ellenállásra teszünk és feszültségforrást vezetünk be
(6.27. ábra). Az ilyen áramkört egyvibrátornak nevezik, kollektor-bázis csatlakozásokkal.

A tranzisztor alapjához VT2 negatív feszültség lép fel, és zárva van. Kondenzátor feszültségre töltve
. Germánium tranzisztorok esetén
.

Kondenzátor , amely fokozó kondenzátorként működik, feszültségre töltődik
. Az áramkör ezen állapota stabil.

A tranzisztor alapjára alkalmazva VT2 feloldó impulzus (6.28. ábra), a tranzisztor nyitási folyamatai elkezdődnek az áramkörben VT2 és a tranzisztor zárása VT1 .

Ebben az esetben az öngerjesztési feltétel teljesül, a regenerációs folyamat kialakul, és az áramkör kvázi stabil állapotba kerül. Tranzisztor VT1 zárt állapotban van, mert a kondenzátor töltése miatt Az alapjára negatív feszültség kerül. Tranzisztor VT2 a bemeneti jel vége után is nyitva marad, mivel a tranzisztor kollektorpotenciálja VT1 amikor zárt, nőtt, és ennek megfelelően nőtt a feszültség a bázison VT2 .

Az áramkör kapcsolásakor a kimeneti impulzus eleje keletkezik, amelyet általában eltávolítanak a tranzisztor kollektorából VT1 . Ezt követően az áramkör a kondenzátor újratöltésén megy keresztül .Feszültség rajta
, és ezért a feszültség a bázison tranzisztor VT1 exponenciális törvény szerint változik
,Ahol
.

Amikor egy adott időpontban eléri az alapfeszültséget
, tranzisztor VT1 kinyílik, feszültség a kollektorán
a tranzisztor csökken és kikapcsol VT2 . Ebben az esetben a kimeneti impulzus levágása jön létre. Az impulzus időtartamát akkor kapjuk meg, ha feltesszük
:

.

Mert
, Azt . Szelet időtartama
.

Ezt követően egy kondenzátortöltő áram folyik az áramkörben ellenálláson keresztül
és a nyitott tranzisztor alapáramköre VT1 . Ennek a folyamatnak az időtartama, amely meghatározza az áramkör helyreállítási idejét,
.

A kimeneti impulzusok amplitúdója egy ilyen egyszeri áramkörben majdnem megegyezik az áramforrás feszültségével.

Egyszeres logikai kapu. A logikai elemek egyszeri végrehajtásához általában ÉS-NEM elemeket használnak. Egy ilyen egylövetű eszköz blokkvázlata két elemet tartalmaz ( LE1És LE2) és vezérműlánc
(6.29. ábra). Bemenetek LE2 kombinálva, és inverterként működik. Kijárat LE2 csatlakozik az egyik bemenethez LE1, és egy vezérlőjel kerül a másik bemenetére.

Annak érdekében, hogy az áramkör stabil állapotban legyen, a vezérlő bemenet LE1 feszültséget kell alkalmazni (6.30. ábra). Ilyen feltételek mellett LE2„1” állapotban van, és LE1– „0” állapotban. Az elemállapotok bármely más kombinációja nem stabil. Ebben az állapotban az áramkör az ellenálláson van némi feszültségesés, amit az áram okoz LE2, befolyik

a bemeneti áramkörét. Az áramkör téglalap alakú impulzust generál rövid távú csökkenéssel (idő ) bemeneti feszültség
. Egyenlő időintervallum után
(a 6.29. ábrán nem látható), a kimeneten LE1 a feszültség növekedni fog. Ez a feszültséglökés a kondenzátoron átment a bemenetre LE2. Elem LE2„0” állapotba kapcsol. Így az 1-es bemeneten LE1 bizonyos idő elteltével
a feszültség hatni kezd
és ez az elem egy állapotban marad, még ha idővel is
feszültség
ismét egyenlő lesz a logikai „1”-gyel. Az áramkör normál működéséhez szükséges, hogy a bemeneti impulzus időtartama
.

Ahogy a kondenzátor töltődik kimeneti áram LE1 csökken. Ennek megfelelően a feszültség csökken :
. Ugyanakkor a feszültség enyhén növekszik
, feszültségre való törekvés
, amely váltáskor LE1 az „1” állapotban kevesebb volt
a kimeneti ellenállás feszültségesése miatt LE1. Ez az áramkör állapota átmenetileg stabil.

Az idő egy pillanatában feszültség
eléri a küszöböt
és elem LE2„1” állapotba kapcsol. Az 1. bevitelhez LE1 jelet adnak
és naplózási állapotba kapcsol. "0". Ebben az esetben a kondenzátor , ami a től számított időintervallumban van előtt feltöltődik, a kimeneti ellenálláson keresztül kisütni kezd LE1és dióda VD1 . Az idő elteltével , amelyet a kondenzátor kisülési folyamata határoz meg , az áramkör visszatér eredeti állapotába.

Így a kimenet LE2 téglalap alakú impulzus jön létre. Ennek időtartama, a redukció időpontjától függően
előtt
, a reláció határozza meg
, Ahol
– kimeneti impedancia LE1"1" állapotban. Áramkör helyreállítási ideje, hol
– kimeneti impedancia LE1"0" állapotban; – a dióda belső ellenállása nyitott állapotban.

és a feszültség az invertáló bemeneten kicsi:
, Ahol
feszültségesés a diódán nyitott állapotban. A nem invertáló bemenet feszültsége is állandó:
, és azóta
, akkor a kimeneti feszültség állandó marad
.

Amikor benyújtották annak idején pozitív polaritású bemeneti impulzus
a nem invertáló bemenet feszültsége nagyobb lesz, mint az invertáló bemenet feszültsége, és a kimeneti feszültség hirtelen egyenlő lesz
. Ezzel egyidejűleg a nem invertáló bemenet feszültsége is ugrásszerűen megnő
. Ugyanakkor a dióda VD zár, kondenzátor elkezd töltődni, és a pozitív feszültség nő az invertáló bemeneten (6.32. ábra). Viszlát
feszültséget tartanak fenn a kimeneten
. Az idő egy pillanatában nál nél
a kimeneti feszültség polaritása megváltozik és a nem invertáló bemenet feszültsége felveszi eredeti értékét, és a feszültség csökkenni kezd, ahogy a kondenzátor kisül .

Amikor eléri az értéket , a dióda kinyílik VD, és ezen a ponton leáll az invertáló bemenet feszültségváltozásának folyamata. Úgy tűnik, hogy az áramkör stabil állapotban van. Az impulzus időtartamát a kondenzátor töltés exponenciális folyamata határozza meg időállandóval feszültségtől előtt , egyenlő .

Mert
, Azt
.

Az áramkör helyreállítási idejét a kondenzátor kisülési folyamatának időtartama határozza meg tól től
előtt
és figyelembe véve az elfogadott feltételezéseket
.

A műveleti erősítőkön alapuló generátorok akár több tíz voltos amplitúdójú impulzusok képzését is lehetővé teszik; Az emelkedések időtartama a műveleti erősítő frekvenciasávjától függ, és a mikroszekundum töredéke is lehet.

A blokkoló oszcillátor egy relaxációs típusú impulzusgenerátor egyfokozatú erősítő formájában, transzformátor segítségével létrehozott pozitív visszacsatolással. A blokkoló oszcillátor készenléti és önoszcilláló üzemmódban is működhet.

Készenléti üzemmód blokkolása-generátor Készenléti üzemmódban az áramkör egyetlen stabil állapotú, és téglalap alakú impulzusokat generál, amikor trigger impulzusokat kap a bemeneten. A germánium tranzisztoron a blokkoló oszcillátor stabil állapotát egy előfeszítő forrás beépítésével érik el az alapáramkörben. Szilícium tranzisztor használatakor nincs szükség előfeszítő forrásra, mert a tranzisztor nulla alapfeszültségen zárva van (6.33. ábra).

	Az áramkör pozitív visszacsatolása abban nyilvánul meg, hogy a transzformátor primer (kollektor) tekercsének áramának növekedésével, azaz a tranzisztor kollektoráramával ( ) olyan polaritású feszültség indukálódik a szekunder (bázis) tekercsben, hogy az alappotenciál megnő. És fordítva, mikor

az alapfeszültség csökken. Egy ilyen kapcsolat a transzformátor tekercseinek kezdetének megfelelő összekötésével valósítható meg (a 6.33. ábrán pontokkal látható).

A legtöbb esetben a transzformátornak van egy harmadik (terhelési) tekercselése, amelyre a terhelés csatlakoztatva van .

A transzformátor tekercseinek feszültségei és a bennük folyó áramok a következőképpen viszonyulnak egymáshoz:
,
,
,
Ahol
,
– transzformációs együtthatók;
– az elsődleges, a szekunder és a terhelési tekercsek fordulatszáma.

A tranzisztoros kapcsolási folyamat időtartama olyan rövid, hogy ezalatt a mágnesező áram gyakorlatilag nem növekszik (
). Ezért a tranzisztor bekapcsolásának tranziens folyamatának elemzésekor az aktuális egyenlet egyszerűsödik:
.

Amikor benyújtották annak idején a feloldó impulzustranzisztor aljához (6.34. ábra) az áramerősség nő , a tranzisztor aktív üzemmódba kapcsol, és megjelenik a kollektoráram . A kollektoráram mennyiségének növelése a transzformátor primer tekercsének feszültségének növekedéséhez vezet , későbbi növekedése a csökkent

alapáram
és a tranzisztor alapáramkörében folyó aktuális áram,
.

Így a bázisáram kezdeti változása
az áramkörben lezajló folyamatok eredményeként az áram további változásához vezet
, és ha
, akkor az áramok és feszültségek változásának folyamata lavina jellegű. Következésképpen a blokkoló oszcillátor öngerjesztésének feltétele:
.

Terhelés hiányában (
) ez a feltétel leegyszerűsítve:
. Mert
, akkor az öngerjesztési feltétel a blokkoló generátorban meglehetősen könnyen kielégíthető.

A tranzisztor nyitási folyamata, amelyet egy impulzusfront képződése kísér, akkor ér véget, amikor telítési módba lép. Ebben az esetben az öngerjesztési feltétel nem teljesül, és az impulzus csúcsa ezt követően kialakul. Mivel a tranzisztor telített:
, akkor feszültséget kapcsolunk a transzformátor primer tekercsére
és csökkentett alapáram
, valamint a terhelési áram
, állandónak bizonyul. Az egyenletből meghatározható a mágnesező áram az impulzuscsúcs kialakulása során
, ahonnan nulla kezdeti feltételek mellett kapjuk
.

Így a blokkoló generátorban a mágnesező áram, amikor a tranzisztor telített, egy lineáris törvény szerint növekszik az időben. Az áramegyenletnek megfelelően a tranzisztor kollektorárama is növekszik egy lineáris törvény szerint
.

Idővel a tranzisztor telítettségi foka csökken, mivel az alapáram állandó marad
, és a kollektoráram nő. Egy adott időpontban a kollektoráram annyira megnő, hogy a tranzisztor telítési módból aktív módba kapcsol, és a blokkoló oszcillátor öngerjesztési feltétele ismét teljesülni kezd. Nyilvánvaló, hogy a pulzuscsúcs időtartama az az idő határozza meg, ameddig a tranzisztor telítési módban van. A telítettségi mód határa megfelel a feltételnek
. Ennélfogva,
.

Innen kapjuk az impulzuscsúcs időtartamának kiszámításához szükséges képletet:

.

Mágnesező áram
az impulzus tetejének kialakulása során e folyamat végének pillanatában is növekszik, azaz amikor
, eléri az értéket
.

Mivel az áramforrás feszültsége az impulzustranszformátor primer tekercsére kerül, amikor az impulzus teteje kialakul , akkor az impulzus amplitúdója a terhelésen
.

Amikor a tranzisztor aktív módba kapcsol, a kollektoráram csökken
. A szekunder tekercsben feszültség indukálódik, ami az alapfeszültség és az áramerősség csökkenését okozza, ami viszont a kollektoráram további csökkenését okozza. Az áramkörben regeneratív folyamat alakul ki, melynek eredményeként a tranzisztor levágási módba kerül, és impulzuslezárás jön létre.

A tranzisztor zárásának lavinaszerű folyamata olyan rövid ideig tart, hogy a mágnesező áram ezalatt az idő alatt gyakorlatilag nem változik és egyenlő marad
. Következésképpen mire a tranzisztor induktivitásban zár tárolt energia
. Ez az energia csak a terhelésben oszlik el , mivel a zárt tranzisztor kollektor- és alapáramkörei nyitottak. Ebben az esetben a mágnesező áram exponenciálisan csökken:
, Ahol
– időállandó. Ellenálláson keresztül áramlik az áram fordított feszültséglökést hoz létre rajta, melynek amplitúdója az
, amihez a zárt tranzisztor bázisán és kollektorán feszültséglökés is társul
. A korábban talált relációt használva
, kapunk:

,

.

Az impulzustranszformátorban tárolt energia disszipációjának folyamata, amely meghatározza az áramkör helyreállítási idejét , egy idő után véget ér
, ami után az áramkör visszatér eredeti állapotába. További kollektor feszültséglökés
jelentős lehet. Ezért a blokkoló generátor áramkörében intézkedéseket tesznek az érték csökkentésére
, amelyhez a terheléssel párhuzamosan vagy a primer tekercsben egy diódából álló csillapító áramkör van csatlakoztatva VD1 és ellenállást , akinek ellenállása
(6.33. ábra). Amikor impulzus jön létre, a dióda zárva van, mivel fordított polaritású feszültség kerül rá, és a csillapító áramkör nem befolyásolja az áramkörben zajló folyamatokat. Ha a tranzisztor kikapcsolásakor a primer tekercsben feszültséglökés lép fel, a diódára előremenő feszültség kerül, az kinyílik, és áram folyik át az ellenálláson . Mert
, akkor a kollektor feszültséglökés
és fordított feszültséglökés bekapcsolva jelentősen csökkennek. Ez azonban megnöveli a helyreállítási időt:
.

Az ellenállás nem mindig van sorba kötve a diódával , majd a burst amplitúdója minimálisnak bizonyul, de időtartama megnő.

impulzusok. Figyelembe vesszük az áramkörben lezajló folyamatokat az idő pillanatától kezdve , amikor a feszültség a kondenzátoron eléri az értéket
és a tranzisztor kinyílik (6.36. ábra).

Mivel a szekunder (alap) tekercs feszültsége állandó marad az impulzus tetejének kialakulása során
, akkor a kondenzátor töltésével az alapáram exponenciálisan csökken
, Ahol
– a telített tranzisztor bázis-emitter tartományának ellenállása;
– időállandó.

Az áramegyenletnek megfelelően a tranzisztor kollektoráramát a kifejezés határozza meg
.

A fenti összefüggésekből következik, hogy egy önoszcilláló blokkoló oszcillátorban az impulzus tetejének kialakulása során mind az alap-, mind a kollektoráram változik. Amint látható, az alapáram idővel csökken. A kollektoráram elvileg növekedhet és csökkenhet is. Minden az utolsó kifejezés első két tagja közötti kapcsolattól függ. De még ha a kollektoráram csökken is, az lassabb, mint az alapáram. Ezért amikor a tranzisztor bázisárama csökken, egy időpillanat következik be , amikor a tranzisztor kilép a telítési módból és az impulzus tetejének kialakítása véget ér. Így az impulzus csúcsának időtartamát az összefüggés határozza meg
. Ekkor felírhatjuk az impulzus csúcsa képződésének befejeződési pillanatának aktuális egyenletét:

.

Némi átalakítás után megvan
. A kapott transzcendentális egyenlet a feltétel alatt egyszerűsíthető
. Az exponenciális sorozat kiterjesztését használva, és az első két tagra korlátozva magunkat
, kapunk egy képletet az impulzuscsúcs időtartamának kiszámításához
, Ahol
.

Az impulzus tetejének kialakulása során a tranzisztor alapáramának áramlása miatt a kondenzátoron a feszültség változik, és mire a tranzisztor zár, egyenlővé válik
. Az érték behelyettesítése ebbe a kifejezésbe
és integrálva a következőket kapjuk:

.

Amikor a tranzisztor aktív üzemmódba kapcsol, az öngerjesztési feltétel ismét teljesülni kezd, és az áramkörben lavinaszerű záródási folyamat következik be. A készenléti blokkoló generátorhoz hasonlóan a tranzisztor zárása után a transzformátorban tárolt energia disszipációja következik be, amelyet a kollektor és az alapfeszültség túlfeszültségei kísérnek. A folyamat befejezése után a tranzisztor továbbra is kikapcsolt állapotban van, mivel a feltöltött kondenzátor negatív feszültsége az alapra kerül. . Ez a feszültség nem marad állandó, mivel a tranzisztor zárt állapotában a kondenzátoron keresztül és ellenállást töltőáram folyik az áramforrásból . Ezért, ahogy a kondenzátor újratölt a feszültség a tranzisztor bázisán exponenciálisan növekszik
, Ahol
.

Amikor az alapfeszültség eléri
, a tranzisztor kinyílik és az impulzusképzési folyamat újra kezdődik. Így a szünet időtartama , amelyet a tranzisztor kikapcsolt állapota határozza meg, kiszámítható, ha feltesszük
. Akkor kapunk
.A germánium tranzisztoron lévő blokkoló oszcillátor esetében a kapott képlet leegyszerűsödik, mivel
.

A blokkoló generátorok nagy hatásfokkal rendelkeznek, mivel az impulzusok közötti szünetben gyakorlatilag nem vesznek fel áramot az áramforrásból. A multivibrátorokhoz és a monovibrátorokhoz képest magasabb működési ciklust és rövidebb impulzusidőt biztosítanak. A blokkoló generátorok fontos előnye az a képesség, hogy olyan impulzusokat kapjanak, amelyek amplitúdója nagyobb, mint az áramforrás feszültsége. Ehhez elegendő a harmadik (terhelési) tekercs transzformációs aránya
. Egy blokkoló generátorban, ha több terhelési tekercs van, lehetőség van a terhelések közötti galvanikus leválasztásra és különböző polaritású impulzusok fogadására.

A blokkoló oszcillátor áramkör az impulzustranszformátor jelenléte miatt nem integrált kivitelben van megvalósítva.

Az impulzusgenerátorokat bizonyos alakú és időtartamú impulzusok előállítására tervezték. Számos áramkörben és eszközben használják őket. Különböző digitális eszközök beállításához és javításához szükséges méréstechnikában is használatosak. A téglalap alakú impulzusok kiválóan alkalmasak a digitális áramkörök működőképességének tesztelésére, míg a háromszög alakú impulzusok hasznosak lehetnek sweep vagy sweep generátoroknál.

A generátor egyetlen téglalap alakú impulzust generál egy gomb megnyomásával. Az áramkör rendszeres RS triggerre épülő logikai elemekre van összeállítva, ami egyben kiküszöböli annak lehetőségét is, hogy a számlálót érő gombérintkezőkről visszapattanó impulzusok léphessenek fel.

A gombérintkezők helyzetében, amint az a diagramon látható, az első kimeneten magas szintű feszültség, a második kimeneten pedig alacsony szintű vagy logikai nulla lesz, a gomb megnyomásakor a trigger állapota változtass az ellenkezőjére. Ez a generátor kiválóan alkalmas különféle mérők működésének tesztelésére

Ebben az áramkörben egyetlen impulzus jön létre, amelynek időtartama nem függ a bemeneti impulzus időtartamától. Az ilyen generátort a legkülönfélébb lehetőségekben használják: digitális eszközök bemeneti jeleinek szimulálására, digitális mikroáramkörökön alapuló áramkörök működőképességének tesztelésekor, bizonyos számú impulzus biztosításának szükségessége néhány tesztelt eszköz számára a folyamatok vizuális vezérlésével. stb.

Amint az áramkör tápellátása be van kapcsolva, a C1 kondenzátor töltődni kezd, és a relé aktiválódik, megnyitva a tápfeszültség áramkört az elülső érintkezőivel, de a relé nem azonnal, hanem késéssel kapcsol ki, mivel a C1 kondenzátor kisülési árama átfolyik a tekercsén. Amikor a relé hátsó érintkezői ismét záródnak, új ciklus kezdődik. Az elektromágneses relé kapcsolási frekvenciája a C1 kondenzátor és az R1 ellenállás kapacitásától függ.

Szinte bármilyen relét használhatsz, vettem. Egy ilyen generátor használható például karácsonyfa lámpák és egyéb effektusok kapcsolására. Ennek a rendszernek a hátránya a nagy kondenzátor használata.

Egy másik relé alapú generátor áramkör, működési elve hasonló az előző áramkörhöz, de attól eltérően az ismétlési frekvencia 1 Hz kisebb kondenzátorkapacitással. Amikor a generátor be van kapcsolva, a C1 kondenzátor töltődni kezd, majd a zener dióda kinyílik és a K1 relé működik. A kondenzátor kisütni kezd az ellenálláson és a kompozit tranzisztoron keresztül. Rövid idő elteltével a relé kikapcsol, és egy új generátorciklus kezdődik.

Az A. ábrán látható impulzusgenerátor három ÉS-NEM logikai elemet és egy VT1 unipoláris tranzisztort használ. A C1 kondenzátor és az R2 és R3 ellenállások értékétől függően a 8-as kimeneten 0,1-1 MHz frekvenciájú impulzusok generálódnak. Az ilyen hatalmas tartományt egy térhatású tranzisztor használata magyarázza az áramkörben, amely lehetővé tette az R2 és R3 megaohm ellenállások használatát. Segítségükkel megváltoztathatja az impulzusok munkaciklusát is: az R2 ellenállás a magas szint, az R3 pedig az alacsony szintű feszültség időtartamát állítja be. A VT1 bármelyik KP302, KP303 sorozatból átvehető. - K155LA3.

Ha CMOS mikroáramköröket használ, például K561LN2, a K155LA3 helyett, akkor széles hatótávolságú impulzusgenerátort készíthet anélkül, hogy térhatású tranzisztort használna az áramkörben. Ennek a generátornak az áramköre a B ábrán látható. A generált frekvenciák számának növelése érdekében az időzítő áramkör kondenzátorának kapacitását az S1 kapcsolóval kell kiválasztani. Ennek a generátornak a frekvenciatartománya 1 Hz és 10 kHz között van.

Az utolsó ábra az impulzusgenerátor áramkörét mutatja, amely magában foglalja a munkaciklus beállításának lehetőségét. Hadd emlékeztessük azokat, akik elfelejtették. Az impulzusok munkaciklusa az ismétlési periódus (T) és az időtartam (t) aránya:

Az áramkör kimenetén a munkaciklus 1-től több ezerig állítható az R1 ellenállás segítségével. A kapcsolási módban működő tranzisztor teljesítményimpulzusok erősítésére szolgál

Ha nagyon stabil impulzusgenerátorra van szükség, akkor a megfelelő frekvencián kvarcot kell használni.

Az ábrán látható generátor áramkör téglalap és fűrészfog impulzusok generálására alkalmas. A fő oszcillátor a K561LN2 digitális mikroáramkör DD 1.1-DD1.3 logikai elemeire készül. Az R2 ellenállás a C2 kondenzátorral párosítva egy differenciáló áramkört alkot, amely 1 μs időtartamú rövid impulzusokat generál a DD1.5 kimenetén. Az állítható áramstabilizátor egy térhatású tranzisztorra és az R4 ellenállásra van felszerelve. Az áram a kimenetéről a C3 töltőkondenzátorba folyik, és a rajta lévő feszültség lineárisan növekszik. Ha rövid pozitív impulzus érkezik, a VT1 tranzisztor kinyílik és az SZ kondenzátor kisül. Ezáltal fűrészfog feszültséget képez a lemezein. Változó ellenállással szabályozható a kondenzátor töltőáram és a fűrészfog feszültségimpulzus meredeksége, valamint amplitúdója.

Egy oszcillátor áramkör változata két műveleti erősítővel

Az áramkör két LM741 típusú op-amp felhasználásával épül fel. Az első műveleti erősítő téglalap alakú, a második pedig háromszög alakú. A generátor áramkör a következőképpen épül fel:

Az első LM741-ben az erősítő kimenetéről az R1 ellenállás és a C2 kondenzátor felhasználásával készült invertáló bemenetre visszacsatolás (FE), valamint a nem invertáló bemenetre is visszacsatolás, de ellenállásokon alapuló feszültségosztón keresztül. R2 és R5. Az első op-amp kimenete közvetlenül csatlakozik a második LM741 invertáló bemenetéhez az R4 ellenálláson keresztül. Ez a második műveleti erősítő az R4-gyel és a C1-gyel együtt integráló áramkört alkot. Nem invertáló bemenete földelt. Mindkét műveleti erősítő +Vcc és –Vee tápfeszültséggel van ellátva, mint általában a hetedik és a negyedik érintkezőn.

A séma a következőképpen működik. Tegyük fel, hogy kezdetben +Vcc van az U1 kimenetén. Ezután a C2 kapacitás töltődni kezd az R1 ellenálláson keresztül. Egy bizonyos időpontban a C2 feszültsége meghaladja a nem invertáló bemenet szintjét, amelyet az alábbi képlettel számítanak ki:

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

A V 1 kimenete –Vee lesz. Tehát a kondenzátor kisütni kezd az R1 ellenálláson keresztül. Ha a kapacitáson lévő feszültség kisebb lesz, mint a képlet által meghatározott feszültség, a kimeneti jel ismét + Vcc lesz. Így a ciklus megismétlődik, és ennek köszönhetően téglalap alakú impulzusok generálódnak az R1 ellenállásból és a C2 kondenzátorból álló RC áramkör által meghatározott időtartammal. Ezek a téglalap alakú formák egyben bemeneti jelek is az integrátor áramkörnek, amely háromszög alakúvá alakítja őket. Ha az U1 műveleti erősítő kimenete +Vcc, a C1 kapacitás a maximális szintre töltődik fel, és az U2 műveleti erősítő kimenetén a háromszög pozitív, felfelé mutató meredekségét hozza létre. És ennek megfelelően, ha az első op-amp kimenetén van –Vee, akkor negatív, lefelé mutató lejtő alakul ki. Vagyis a második op-amp kimenetén háromszöghullámot kapunk.

Az első áramkör impulzusgenerátora a TL494 mikroáramkörre épül, amely tökéletes bármilyen elektronikus áramkör beállításához. Ennek az áramkörnek az a sajátossága, hogy a kimenő impulzusok amplitúdója megegyezhet az áramkör tápfeszültségével, és a mikroáramkör 41 V-ig képes működni, mert nem csak a tápegységekben található. személyi számítógépek.

A PCB elrendezést letöltheti a fenti linkről.

Az impulzus ismétlődési gyakorisága az S2 kapcsolóval változtatható, és az RV2 változó ellenállást használják a munkaciklus beállítására. Az SA1 kapcsolót úgy tervezték, hogy a generátor működési módját egy-fázisról antifázisra váltsa. Az R3 ellenállásnak le kell fednie a frekvenciatartományt, és a munkaciklus beállítási tartománya az R1, R2 kiválasztásával szabályozható

C1-4 kondenzátorok 1000 pF és 10 µF között. Bármilyen nagyfrekvenciás tranzisztor KT972

Téglalap alakú impulzusgenerátorok áramköreinek és kiviteleinek választéka. Az ilyen generátorokban előállított jel amplitúdója nagyon stabil és közel áll a tápfeszültséghez. De az oszcillációk alakja nagyon távol áll a szinuszostól - a jel impulzusos, és az impulzusok és a köztük lévő szünetek időtartama könnyen beállítható. Az impulzusok könnyen kanyargós megjelenést kölcsönözhetnek, ha az impulzus időtartama megegyezik a köztük lévő szünet időtartamával

Erőteljes, rövid egyedi impulzusokat generál, amelyek a meglévővel ellentétes logikai szintet állítanak be bármely digitális elem bemenetén vagy kimenetén. Az impulzus időtartamát úgy kell megválasztani, hogy ne sértse meg azt az elemet, amelynek kimenete a vizsgált bemenethez csatlakozik. Ez lehetővé teszi, hogy ne szakítsa meg a vizsgált elem elektromos kapcsolatát a többivel.

Ezeknek az eszközöknek a célja egyértelmű a névből. Segítségükkel olyan impulzusokat hoznak létre, amelyek bizonyos paraméterekkel rendelkeznek. Szükség esetén gyári technológiával készült készüléket vásárolhat. Ez a cikk azonban az áramköri diagramokat és a „csináld magad” összeszerelési technológiát tárgyalja. Ez a tudás hasznos lesz különféle gyakorlati problémák megoldásában.

Hogyan néz ki a G5-54 impulzusgenerátor?

Szükségesség

Amikor megnyom egy billentyűt egy elektromos hangszeren, az elektromágneses rezgések felerősödnek, és a hangszóróba kerülnek. Egy bizonyos tónusú hang hallatszik. Ebben az esetben szinuszos jelgenerátort használnak.

A memória, a processzorok és egyéb számítógépes alkatrészek összehangolt működéséhez pontos szinkronizálás szükséges. Állandó frekvenciájú mintajelet hoz létre egy órajelgenerátor.

A mérők és egyéb elektronikus eszközök működésének ellenőrzésére, valamint a meghibásodások azonosítására egyetlen impulzusokat használnak a szükséges paraméterekkel. Az ilyen problémákat speciális generátorok segítségével oldják meg. A normál kézi kapcsoló nem működik, mivel nem lesz képes meghatározott jelformát biztosítani.

Kimeneti paraméterek

Mielőtt kiválasztaná egyik vagy másik sémát, egyértelműen meg kell fogalmazni a projekt célját. A következő ábra egy tipikus négyszöghullám kinagyított nézetét mutatja.

Négyzetes impulzus áramkör

A formája nem ideális:

• A feszültség fokozatosan növekszik. A front időtartamát figyelembe veszik. Ezt a paramétert az az idő határozza meg, amely alatt az impulzus az amplitúdóérték 10%-áról 90%-ra nő.
• A maximális túlfeszültség és az eredeti értékhez való visszatérés után oszcillációk lépnek fel.
• A teteje nem lapos. Ezért az impulzusjel időtartamát egy hagyományos vonalon mérik, amelyet 10%-kal a maximális érték alá húznak.

A jövőbeli áramkör paramétereinek meghatározásához a munkaciklus fogalmát is használják. Ezt a paramétert a következő képlet segítségével számítjuk ki:

• S a munkaciklus;
• T – impulzusismétlési periódus;
• t – impulzus időtartama.

Ha a munkaciklus alacsony, akkor nehéz rövid távú jelet észlelni. Ez meghibásodásokat okoz az információátviteli rendszerekben. Ha a csúcsok és a mélypontok időbeli eloszlása ​​azonos, akkor a paraméter kettővel lesz egyenlő. Az ilyen jelet meandernek nevezik.

Négyszöghullám és alapimpulzus paraméterek

Az egyszerűség kedvéért a következőkben csak a téglalap alakú impulzusgenerátorokat vesszük figyelembe.

Sematikus diagramok

A következő példák segítségével megértheti az osztály legegyszerűbb eszközeinek működési elvét.

Négyzetes impulzusgenerátor áramkörök

Az első áramkör egyetlen téglalap alakú impulzusok generálására szolgál. Két logikai elemre épül, amelyek összekapcsolva egy RS típusú flip-flop funkcióit látják el. Ha a gomb a jelzett helyzetben van, akkor a mikroáramkör harmadik lába magas, a hatodik láb pedig alacsony feszültségű lesz. Ha megnyomja, a szintek megváltoznak, de az érintkezők visszapattanása és a kimeneti jel megfelelő torzulása nem következik be. Mivel a működéshez külső befolyás szükséges (jelen esetben kézi vezérlés), ez a készülék nem tartozik az öngenerátorok csoportjába.

Az ábra második felében egy egyszerű, de funkcióit önállóan ellátó generátor látható. Ha az ellenálláson keresztül áramot kap, a kondenzátor feltöltődik. A relé nem működik azonnal, mivel az érintkező megszakadása után a kondenzátor töltése biztosítja az áram áramlását a tekercsen egy ideig. Az áramkör lezárása után ezt a folyamatot ismételjük, amíg az áramellátást ki nem kapcsoljuk.

Az ellenállás és a kondenzátor értékeinek megváltoztatásával megfigyelheti a frekvencia és egyéb jelparaméterek megfelelő átalakulását egy oszcilloszkópon. Nem lesz nehéz saját kezűleg létrehozni egy ilyen négyzethullám-generátort.

A frekvenciatartomány bővítése érdekében a következő áramkör hasznos:

Generátor változó impulzusparaméterekkel

Egy terv megvalósításához két logikai elem nem elég. De nem nehéz kiválasztani egy megfelelő mikroáramkört (például a K564 sorozatban).

Kézi beállítással megváltoztatható jelparaméterek, egyéb fontos paraméterek

Áramköri diagram elem	Cél és jellemzők
VT1	Ezt a térhatású tranzisztort azért használják, hogy nagy ellenállású ellenállásokat lehessen használni a visszacsatoló áramkörben.
C1	A kondenzátor megengedett kapacitása 1-2 µF.
R2	Az ellenállásérték határozza meg az impulzusok felső részeinek időtartamát.
R3	Ez az ellenállás beállítja az alsó részek időtartamát.

A téglalap alakú jelek frekvenciájának stabilitásának biztosítása érdekében kvarcelemeken alapuló áramköröket használnak:

Videó. BAN BEN DIY nagyfeszültségű impulzusgenerátor

Egy bizonyos frekvenciájú impulzusgenerátor saját kezű összeszerelésének megkönnyítése érdekében jobb, ha univerzális áramköri lapot használ. Hasznos lesz a különböző elektromos áramkörökkel végzett kísérletekhez. A készségek és a releváns ismeretek elsajátítása után nem lesz nehéz elkészíteni az ideális eszközt egy adott feladat sikeres megoldásához.

Egy szép napon sürgősen szükségem volt egy négyszögletes impulzusgenerátorra a következő jellemzőkkel:

--- Teljesítmény: 5-12V


---
Frekvencia: 5Hz-1kHz.

---
A kimeneti impulzus amplitúdója legalább 10 V

--- Áram: kb 100mA.

A multivibrátort egy 2I-NOT mikroáramkör három logikai elemén valósították meg. Aminek az elve, ha kívánja, a Wikipédián olvasható. De maga a generátor inverz jelet ad, ami arra késztetett, hogy invertert használjak (ez a 4. elem). Most a multivibrátor pozitív áramimpulzusokat ad nekünk. A multivibrátor azonban nem képes szabályozni a munkaciklust. Automatikusan 50%-ra áll be. Aztán eszembe jutott, hogy két azonos elemre (5,6) megvalósított készenléti multivibrátort telepítettem, aminek köszönhetően lehetővé vált a munkaciklus szabályozása. Sematikus diagram az ábrán:

Természetesen a követelményeimben megadott határérték nem kritikus. Minden a C4 és R3 paraméterektől függ - ahol egy ellenállás segítségével zökkenőmentesen módosítható az impulzus időtartama. A működési elv a Wikipédián is olvasható. Következő: a nagy terhelhetőség érdekében emitter követőt szereltek fel a VT-1 tranzisztorra. A használt tranzisztor a leggyakoribb KT315 típusú. Az R6 ellenállások a kimeneti áram korlátozására szolgálnak, és rövidzárlat esetén védik a tranzisztor kiégését.

A mikroáramkörök TTL és CMOS egyaránt használhatók. Ha TTL-t használunk, az R3 ellenállás nem több, mint 2k. mert: ennek a sorozatnak a bemeneti impedanciája körülbelül 2k. Személyesen a CMOS K561LA7-et (más néven CD4011) használtam - két ház 15 V-ig táplált.

Kiváló lehetőség 3G-ként való használatra bármilyen konverterhez. Generátor használatához a TTL-ek között a K155LA3, a K155LA8 alkalmas az utóbbiak kollektorai nyitottak és a kimenetre 1k névleges ellenállásokat kell akasztani.

Az impulzusgenerátorok számos rádióelektronikai eszköz fontos alkotóelemei. A legegyszerűbb impulzusgenerátor (multibrátor) egy kétfokozatú ULF-ből nyerhető (6.1. ábra). Ehhez egyszerűen csatlakoztassa az erősítő bemenetét a kimenetéhez. Az ilyen generátor működési frekvenciáját az R1C1, R3C2 és a tápfeszültség értékei határozzák meg. ábrán. A 6.2, 6.3 ábrán látható áramkör elemeinek (részeinek) egyszerű átrendezésével kapott multivibrátor áramköröket mutatják be. 6.1. Ebből az következik, hogy ugyanaz az egyszerű diagram többféleképpen ábrázolható.

A multivibrátor használatának gyakorlati példái az ábrán láthatók. 6.4, 6.5.

ábrán. A 6.4. ábra egy generátor áramkört mutat, amely lehetővé teszi a kollektoráramkörbe terhelésként csatlakoztatott LED-ek időtartamának vagy fényerejének zökkenőmentes újraelosztását. Az R3 potenciométer gombjának elforgatásával szabályozhatja a bal és jobb ág LED-jeinek világítási időtartamának arányát. Ha növeli a C1 és C2 kondenzátorok kapacitását, a generálási frekvencia csökken, és a LED-ek villogni kezdenek. Ezeknek a kondenzátoroknak a kapacitásának csökkenésével a generálási frekvencia növekszik, a LED-ek villogása folyamatos fénybe olvad össze, melynek fényereje az R3 potenciométer gombjának helyzetétől függ. Egy ilyen áramköri kialakítás alapján különféle hasznos szerkezetek szerelhetők össze, például LED-es zseblámpa fényerőszabályzója; játék villogó szemekkel; a sugárforrás spektrális összetételének zökkenőmentes megváltoztatására szolgáló eszköz (többszínű LED-ek vagy miniatűr izzók és fényösszegző képernyő).

A V. Tsibulsky által tervezett változtatható frekvenciájú generátor (6.5. ábra) lehetővé teszi, hogy olyan hangot kapjon, amelynek frekvenciája idővel simán változik [P 5/85-54]. A generátor bekapcsolásakor frekvenciája 6 másodperc alatt 300-ról 3000 Hz-re nő (SZ 500 μF kondenzátorkapacitás mellett). Ennek a kondenzátornak a kapacitásának egyik vagy másik irányban történő megváltoztatása felgyorsítja, vagy éppen ellenkezőleg, lelassítja a frekvenciaváltozás sebességét. Ezt a sebességet simán változtathatja az R6 változó ellenállással. Annak érdekében, hogy ez a generátor szirénaként működjön, vagy seprőfrekvencia-generátorként használható, lehetőség van az SZ kondenzátor kényszerített időszakos kisütésére szolgáló áramkör kialakítására. Ilyen kísérletek ajánlhatók az impulzustechnika területén szerzett ismeretek önálló bővítésére.

Az ábrán egy vezérelt négyzetimpulzus-generátor látható. 6,6 [R 10/76-60]. A generátor is egy kétfokozatú erősítő, amelyre pozitív visszacsatolás vonatkozik. A generátor áramkörének egyszerűsítéséhez elegendő a tranzisztorok emittereit kondenzátorral csatlakoztatni. Ennek a kondenzátornak a kapacitása határozza meg a generálás működési frekvenciáját. Ebben az áramkörben egy varicap-ot használnak feszültségvezérelt kapacitásként a generálási frekvencia szabályozására. A varicap blokkolófeszültségének növekedése a kapacitás csökkenéséhez vezet. Ennek megfelelően, amint az ábra mutatja. 6.7, a termelés üzemi gyakorisága nő.

A varicap kísérletként és ennek a félvezető eszköznek a működési elvének tanulmányozására egy egyszerű diódára cserélhető. Figyelembe kell venni, hogy a germánium pontdiódák (például D9) nagyon kicsi kezdeti kapacitással rendelkeznek (több pF nagyságrendű), és ennek megfelelően kis változást biztosítanak ebben a kapacitásban az alkalmazott feszültségtől függően. A szilíciumdiódák, különösen a nagyáramra tervezett teljesítménydiódák, valamint a zener-diódák kezdeti kapacitása 100... 1000 pF, így gyakran használhatók varikapok helyett. A tranzisztorok Pn átmenetei varikapként is használhatók, lásd még a 2. fejezetet.

A működés vezérléséhez a generátor jelét (6.6. ábra) a frekvenciamérő bemenetére lehet juttatni, és ellenőrizni lehet a generátor hangolási határait a vezérlőfeszültség változásakor, valamint a varicap vagy annak cseréjekor. hasonló. Javasoljuk, hogy a különböző típusú varikapok használatakor kapott eredményeket (vezérlőfeszültség értékek és generálási frekvencia) táblázatba foglalják és grafikonon jelenítsék meg (lásd például a 6.7. ábrát). Vegye figyelembe, hogy az RC elemeken alapuló generátorok stabilitása alacsony.

ábrán. A 6.8, 6.9 ábrák különböző vezetőképességű tranzisztorokon készült fény- és hangimpulzus-generátorok tipikus áramköreit mutatják be. A generátorok a tápfeszültségek széles skáláján működnek. Az első rövid, egy Hz frekvenciájú fényvillanásokat, a második hangfrekvenciás impulzusokat produkál. Ennek megfelelően az első generátor használható jeladóként, fénymetronómként, a második - hanggenerátorként, amelynek rezgési frekvenciája az R1 potenciométer helyzetétől függ. Ezek a generátorok egyetlen egységbe kombinálhatók. Ehhez elegendő az egyik generátort a másik terheléseként, vagy azzal párhuzamosan bekapcsolni. Például a HL1, R2 LED-ek lánca helyett vagy azzal párhuzamosan (6.8. ábra) bekapcsolhatja a generátort az ábra szerinti áramkör szerint. 6.9. Az eredmény egy időszakos hang- vagy fény- és hangjelző eszköz lesz.

A kompozit tranzisztoron (p-p-p és p-p-p) készült impulzusgenerátor (6.10. ábra) nem tartalmaz kondenzátorokat (frekvencia-beállító kondenzátorként BF1 piezokerámia emittert használnak). A generátor 1-10 B feszültséggel működik, és 0,4-5 mA áramot fogyaszt. A piezokerámia emitter hangerejének növeléséhez az R1 ellenállás kiválasztásával a rezonanciafrekvenciára kell hangolni.

ábrán. A 6.11. ábra egy meglehetősen eredeti relaxációs oszcillációs generátort mutat be, amely egy bipoláris lavinatranzisztoron készült.

A generátor aktív elemként tartalmazza a K101KT1A mikroáramkör tranzisztorát, inverz kapcsolással „törött” bázisú üzemmódban. A lavinatranzisztor helyettesíthető analógjával (lásd 2.1. ábra).

Eszközöket (6.11. ábra) gyakran használnak a mért paraméter (fényintenzitás, hőmérséklet, nyomás, páratartalom stb.) rezisztív vagy kapacitív érzékelők segítségével frekvenciává alakítására.

Amikor a generátor működik, az aktív elemmel párhuzamosan kapcsolt kondenzátort az áramforrásból egy ellenálláson keresztül töltik fel. Amikor a kondenzátor feszültsége eléri az aktív elem (lavinatranzisztor, dinisztor vagy hasonló elem) áttörési feszültségét, a kondenzátor a terhelési ellenállásba kisül, majd a folyamat megismétlődik az RC állandója által meghatározott frekvenciával. áramkör. Az R1 ellenállás korlátozza a tranzisztoron áthaladó maximális áramerősséget, megakadályozva annak hőbontását. A generátor időzítő áramköre (R1C1) határozza meg a generátor frekvenciák működési tartományát. A fejhallgatót a hangrezgések jelzőjeként használják a generátor működésének minőségellenőrzésére. A frekvencia számszerűsítéséhez frekvenciamérő vagy impulzusszámláló csatlakoztatható a generátor kimenetéhez.

A készülék a paraméterek széles tartományában működik: R1 10-100 kOhm (és akár 10 MOhm), C1 - 100 pF-től 1000 μF-ig, tápfeszültség 8-300 V. A készülék által fogyasztott áram általában nem haladja meg az egy mA-t. Lehetőség van arra, hogy a generátor készenléti üzemmódban működjön: ha a tranzisztor alapja testzárlatos (közös busz), a generálás megszakad. Az átalakító-generátor (6.11. ábra) érintőgombos, egyszerű Rx és Cx mérő, hangolható nagy hatótávolságú impulzusgenerátor stb. módban is használható.

Az impulzusgenerátorok (6.12., 6.13. ábra) szintén készülnek a p-p-p típusú K101KT1 vagy a p-p-p típusú K162KT1 mikroáramkör lavinatranzisztoraira, a dinisztorokra vagy analógjaikra (lásd a 2.1. ábrát). A generátorok 9 B feletti tápfeszültségen működnek, és háromszög feszültséget állítanak elő. A kimeneti jel a kondenzátor egyik kivezetéséről származik. A generátort követő kaszkád bemeneti ellenállásának (terhelési ellenállásnak) tízszer nagyobbnak kell lennie, mint az R1 (vagy R2) ellenállás értéke. Az egyik generátortranzisztor kollektoráramkörére kis ellenállású terhelés (1 kOhm-ig) csatlakoztatható.

A meglehetősen egyszerű és a gyakorlatban gyakran előforduló impulzusgenerátorok (blokkoló generátorok), amelyek induktív visszacsatolást alkalmaznak, az ábrán láthatók. 6.14 [A. Val vel. USSR 728214], 6.15 és 6.16. Az ilyen generátorok általában a tápfeszültség-változások széles tartományában működnek. A blokkoló generátorok összeszerelésekor ügyelni kell a kapcsok fázisozására: ha a tekercs „polaritása” rosszul van csatlakoztatva, a generátor nem fog működni.

Az ilyen generátorok használhatók a transzformátorok interturnális rövidzárlatainak vizsgálatakor (lásd a 32. fejezetet): az ilyen hibák más módszerrel nem észlelhetők.

Irodalom: Shustov M.A. Gyakorlati áramkör-tervezés (1. könyv), 2003