Geradores de pulsos (multivibradores, auto-osciladores). Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Uma variante do gerador mais simples (multivibrador) é mostrada na fig. 1a.

Arroz. 1. Gerador de pulso em dois inversores

O circuito tem dois estados dinâmicos. Na primeira delas, quando o estado da saída D1.1 é log. "1" (saída D1.2 log. "0"), o capacitor C1 está carregando. No processo de carregamento, a tensão na entrada do inversor D1.1 aumenta, e quando o valor Upor=0,5Upit é atingido, ocorre uma transição abrupta para o segundo estado dinâmico, no qual as saídas D1.1 logam. "0", D1.2 - "1". Nesse estado, a capacitância é recarregada (descarregada) pela corrente reversa. Quando a tensão em C1 Unop é atingida, o circuito retorna ao primeiro estado dinâmico. O diagrama de tensão explica a operação. O resistor R2 é limitante, e sua resistência não deve ser inferior a 1 kOhm, e para que não afete a frequência calculada, selecionamos o valor do resistor R1 muito mais do que R2 (R2<0,01R1). Um resistor limitador (R2) às vezes é instalado em série com o capacitor. Ao usar um capacitor apolar C1, a duração do pulso (ti) e a pausa (to) serão quase iguais: ti=to=0,7R1C1. Período completo T=1,4R1C1. O resistor R1 e o capacitor C1 podem estar na faixa de 20 k0m ... 10 MΩ; 300 pF...100 uF.

Ao usar dois inversores do chip K1LN561 no circuito (Fig. 2b) (eles possuem apenas um diodo de proteção na entrada), o capacitor será recarregado do nível Upit + Unop. Como resultado, a simetria dos pulsos é quebrada ti=1,1R1C1, to=0,5R1C1, período T=1,6R1C1.

Como o limite de comutação dos elementos lógicos não corresponde exatamente a metade da tensão de alimentação, para obter a simetria dos pulsos, pode-se adicionar um circuito de R2 e VD1 ao circuito oscilador tradicional, fig. 1c. O resistor R2 permite o ajuste para obter um meandro (ti=to) na saída do gerador.

Fig 2. Gerador de pulso com configuração separada de duração de pulso e pausa entre eles

O esquema na fig. 2 permite ajustar separadamente a duração e a pausa entre os pulsos: ti=0,8C1R1, to=0,8C1R2. Com os valores dos elementos indicados no diagrama, a duração do pulso é de cerca de 0,1 s, o período de repetição é de 1 s.

Arroz. 3. Gerador de pulso em três inversores

A frequência é mais estável para geradores feitos em três inversores (Fig. 3). O processo de recarga de C1 no sentido de diminuir a tensão na placa esquerda começa a partir da tensão Up+Unop, pelo que demora mais tempo ti=1,1C1R2. O período completo de oscilações será T=1,8C1R2.

Arroz. 4. Gerador de pulso com ajuste separado a) duração do pulso e pausa entre eles b) ciclo de trabalho do pulso

Na fig. 4 mostra diagramas de geradores semelhantes, que permitem ajustar separadamente a duração e a pausa entre os pulsos ou, em uma frequência constante, ajustar o ciclo de trabalho dos pulsos. Um multivibrador baseado em um gatilho Schmidt é mostrado na fig. 5.

Arroz. 5. Gerador de pulso sobreposto

Se você deseja obter pulsos simétricos na saída dos circuitos geradores acima sem sintonizar, depois do circuito você precisa colocar um gatilho ou usar o circuito em três inversores, fig. 6.

Arroz. 6. Gerador com pulsos de saída simétricos

O elemento D1.1 é usado para criar um segundo circuito de realimentação negativa que envolve o inversor D1.2 (o resistor R5 forma o circuito de realimentação principal para o sinal) O elemento IC D1.1 opera em modo de baixo ganho com realimentação fechada, semelhante a um amplificador operando na parte linear da característica Como resultado disso, a tensão limite invertida do inversor D1 1 pode ser somada com a tensão de realimentação negativa e aplicada à entrada do elemento D1.2. Se a relação R2/R1 for igual à relação R3/R5, pode-se obter a compensação total dos erros devido a mudanças nas tensões de limiar dos elementos D1.1 e D1.2. Assume-se que todos os elementos do circuito são localizados no mesmo pacote e suas tensões limite são realmente iguais.A frequência de pulso de tal circuito é determinada pela relação F=1/R5C1 (será aproximadamente duas vezes mais alta em comparação com o circuito mostrado na Fig. 1).

Arroz. 7. Multivibradores simétricos

a) em um flip-flop RS com dois capacitores

d) em dois flip-flops RS

Um multivibrador simétrico pode ser feito com base em um flip-flop RS, Fig. 7. A variante do circuito na Fig. 7v permite que os resistores R1 e R2 sejam escolhidos com menor resistência, pois os diodos separam o circuito de carga das saídas do gatilho. A segunda vantagem desse esquema é que ele permite controlar de forma fácil e independente o período e o ciclo de trabalho dos pulsos gerados dentro de certos limites. O ciclo de trabalho pode ser ajustado linearmente se R1 e R2 forem combinados em um potenciômetro, e o período pode ser ajustado se a extremidade comum de R1 e R2 estiver conectada a uma fonte de energia por meio de um potenciômetro. Para reduzir o número de elementos discretos, é proposto um circuito multivibrador baseado em dois flip-flops RS, fig. 7 anos.

Arroz. 13. Circuitos que fornecem maior estabilidade de frequência quando a temperatura ambiente muda em uma ampla faixa

Com uma fonte de alimentação estabilizada, a mudança na duração dos pulsos dos multivibradores e na frequência dos geradores nos circuitos RC geralmente não é melhor que 1% por 15 ° C (no caso de uso de capacitores termoestáveis). Maior estabilidade de frequência pode ser obtida usando estabilização de quartzo. Na fig. 12 e 13 mostram esquemas típicos para a construção de tais geradores. Para um pequeno ajuste de frequência, às vezes um capacitor de 10 ... 100 pF é instalado em série com um ressonador de quartzo. A frequência dos pulsos e sua estabilidade neste caso no gerador são definidas pelos parâmetros do ressonador de quartzo.

Publicação: irls.narod.ru

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