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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Extensores de pulso Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Radioamador iniciante Em sistemas de transmissão de informação, para reduzir a influência de flutuações aleatórias, bem como para controlar dispositivos de automação, muitas vezes é necessário obter pulsos mais largos e de certa duração a partir de pulsos curtos. Esta tarefa é facilmente implementada usando um multivibrador de espera (vibrador único). Um único vibrador é um circuito de disparo que gera um único pulso sob a ação de um sinal de controle externo. Isto implica que o pulso gerado excede a duração do disparo. Via de regra, é utilizado um dos dois métodos de formação de pulso: analógico ou digital. O mais simples é o analógico - é utilizado o processo de recarga do capacitor.
Arroz. 1.9 Modelador de pulso amplo usando um gatilho Schmitt Um exemplo de tal circuito é mostrado na Fig. 1.9. Para o correto funcionamento deste one-shot é necessário que a duração do pulso de disparo da entrada seja grande o suficiente para que o capacitor seja completamente descarregado. Após o término do pulso de disparo, o capacitor é carregado através do resistor até a tensão de alimentação. Neste caso, assim que a tensão atingir Upor, o elemento D2.1 irá comutar. Neste caso, a duração do pulso de saída (ti) depende das classificações da capacitância e do resistor instalados no circuito de temporização. Uma fórmula simplificada permite calcular aproximadamente a duração do pulso:
Arroz. 1.10. Áreas de níveis de sinal aceitáveis na entrada de microcircuitos MOS Levando em consideração a dispersão dos valores de tensão do limite de comutação (Uthr), a duração do pulso pode assumir valores de tmin=0,4RC a tmax=1,11RC. Normalmente, os vibradores individuais usam LE de uma caixa (cristal). Nesse caso, o espalhamento Unop acaba sendo insignificante e ti=0,69RC pode ser considerado. Esta relação é usada para determinar a duração do pulso na maioria dos circuitos, fig. 1.11...1.18. Os diagramas de tensão explicam os processos de formação do pulso de saída. Os circuitos mostrados na mesma figura são semelhantes em lógica e possuem o mesmo padrão de tensão nos pontos de teste.
Arroz. 1.11. Vibrador único com um circuito de temporização
Arroz. 1.12. Vibrador único baseado em flip-flop RS
Arroz. 1.13. Vibrador único na frente do sinal de entrada
Arroz. 1.14. único vibrador
Arroz. 1.15. Formadores de pulso após o final do sinal de disparo
Fig. 1.16 Formadores de pulso
Fig. 1.17 Formadores de pulso
Arroz. 1.18 Vibradores individuais com dois circuitos de temporização Ao contrário da versão mais simples (Fig. 1.9), os circuitos mostrados na Fig. 1.11 ... 1.14 não são sensíveis à duração do pulso de entrada, por isso são mais utilizados em equipamentos. Esquemas, fig. 1.9, 1.15...1.17, a propriedade de reinicialização é inerente, ou seja, se outro disparo aparecer durante a formação do pulso de saída, a contagem regressiva da duração do pulso gerado começará novamente a partir do final do último disparo. Os diodos utilizados nos circuitos aceleram o processo de recarga da capacitância, o que reduz a possibilidade de ruído de impulso na saída LE. Para que a resistência de saída do LE não afete a precisão do cálculo, e também não sobrecarregue a saída, o resistor R1 deve ter valor nominal de pelo menos 10 ... 20 kOhm. Para desprezar a capacitância de montagem nos cálculos, a capacitância mínima C1 pode ser 200...600 pF. Para obter estabilidade de alta temperatura do intervalo de tempo, o valor de R1 deve ser <200 kΩ e o capacitor não deve exceder 1 μF. O uso de capacitores eletrolíticos aumenta a instabilidade do intervalo de tempo. Para reduzir a influência da propagação dos valores Unop na duração do pulso gerado, você pode usar circuitos com dois circuitos de temporização (Fig. 1). Se as constantes de tempo de ambos os circuitos de temporização forem iguais, então com um spread máximo de valores Unop de 18Upit a 0Upit, a mudança na duração do pulso gerado não excede 33%. Execução de vibradores individuais no gatilho RS, fig. 0,69 e 9, possibilita ter duas entradas de disparo separadas (na borda principal do pulso), bem como receber imediatamente um pulso direto e um pulso invertido nas saídas. Outra vantagem dos vibradores individuais acionados por RS é a capacidade de acionar a partir de uma tensão de entrada que varia lentamente.
Arroz. 1.19. Esperando multivibradores: a) em um flip-flop D; b) em um flip-flop JK, c) com maior estabilidade quando a potência muda
Figura 1.20. Multivibradores em espera com inclinação de pulso de saída aumentada a) em um gatilho D; b) em um flip-flop JK A duração dos pulsos de disparo aplicados à entrada S deve ser menor que a gerada (é proibido o modo quando um log. “1” está presente simultaneamente nas entradas S e R). Na entrada C a duração do pulso de disparo pode ser qualquer. O diodo VD1 acelera a descarga do capacitor através da saída de disparo e permite aumentar a frequência dos pulsos de disparo (seu uso reduz o tempo de recuperação do circuito). A duração dos pulsos gerados é aproximadamente ti=0,69R1C1. O valor mínimo da resistência R1 é limitado pela corrente de saída máxima permitida do gatilho. Ele pode ser alterado dentro de 20 kΩ ... 10 MΩ, enquanto a duração do pulso mudará 500 vezes. A mudança simultânea nos valores de R1 e C1 permite ajustar a duração do pulso em quatro ordens de magnitude. O esquema na fig. 1.19 V fornece pulsos mais estáveis quando a tensão de alimentação muda (um circuito semelhante também pode ser montado em flip-flops JK). Para aumentar a inclinação dos decaimentos dos pulsos de saída, os esquemas mostrados na Fig. 1.20, mas neles os capacitores C1 devem ser apolares. Neste caso, a duração do pulso gerado nos mesmos valores do circuito RC dos circuitos da Fig. 1.18, resulta cerca de 2 vezes mais.
Figura 1.21. Multivibrador standby com maior estabilidade Melhor estabilidade ao alterar a tensão de alimentação em comparação com as mostradas na fig. 1.19 fornece opções para um circuito de vibrador único em dois gatilhos, Figura 1. Além disso, neste caso, conectar a carga não afeta a duração dos pulsos gerados. O circuito consiste em dois vibradores únicos com uma entrada de disparo comum, mas gerando pulsos de durações diferentes em saídas independentes. Os pulsos na saída 21 quase não dependerão da tensão de alimentação.
Arroz. 1. 22 Esquemas de modeladores de pulsos atrasados. Um vibrador único universal de espera pode ser feito em um microcircuito especialmente projetado para esse fim (Fig. 1a). Em um pacote 22AG564 (1AG1561) existem dois vibradores únicos, que, dependendo da combinação de sinais de controle na entrada, possuem a propriedade de disparo normal na borda de ataque (entrada S1) ou na borda de fuga (S1), e também podem ser reiniciado se necessário. A entrada R é prioritária em relação às demais entradas e define o valor do sinal Q=2 (se a entrada R não for utilizada, ela é conectada a +Upit). A duração do sinal gerado (ti, Q=1) é definida pelo circuito RC externo correspondente: ti=0,5RC para С>0,01 uF. O diagrama fornecido no manual [L8] permite determinar com mais precisão.
Arroz. 1. 23 Multivibrador acionado em espera com capacidade de reinicialização.
Arroz. 1. 24 Multivibrador em espera com capacidade de reinicialização. Se for necessário reiniciar o gatilho com um único vibrador, no caso da chegada do próximo pulso de entrada durante a formação do intervalo, então o circuito da Fig. 1.23 permite aumentar a duração do pulso de saída iniciando a contagem regressiva a partir do final do sinal de disparo. Um esquema semelhante é mostrado na fig. 1. 24. Quando o log é válido na entrada. "0", o capacitor é carregado até o valor da tensão de alimentação (log. "1"). Quando um pulso de disparo chega com duração suficiente para descarregar o capacitor, o gatilho irá girar e gerar um pulso. A duração deste pulso, após o término do sinal de entrada, é determinada pelo tempo necessário para carregar o capacitor até o nível log. "1".
Arroz. 1.25 Esperando multivibrador com maior inclinação da frente dos pulsos de saída. O circuito (Fig. 1.25), ao contrário do anterior, permite obter frentes de sinal mais acentuadas nas saídas do trigger.A segunda vantagem deste circuito é que ao final do pulso gerado, o capacitor descarrega rapidamente através do diodo do nível Uou em vez de recarregar para o nível de potência (E ) Por causa disso, o próximo pulso de disparo pode ser significativamente mais curto, mantendo um tempo de recuperação zero O segundo método a obtenção de um pulso com a duração desejada está associada ao uso de contadores - vibradores digitais únicos São utilizados quando o intervalo de tempo deve ser muito grande ou quando são impostas altas exigências à estabilidade do intervalo formado. Neste caso, a duração mínima obtida é limitado apenas pela velocidade dos elementos utilizados, e a duração máxima pode ser qualquer (ao contrário dos circuitos que utilizam circuitos RC).
Arroz. 1. 26 disparo único digital em um contador programável. O princípio de funcionamento de um vibrador único digital é baseado no acionamento do gatilho por um sinal de entrada e desligamento após um intervalo de tempo determinado pelo fator de conversão do contador. A utilização de contadores com relação de divisão comutável em um único vibrador, fig. 1.26, permite obter um impulso de qualquer duração. O chip 564IE 15 consiste em cinco contadores subtrativos cujos módulos contadores são programados por carregamento paralelo de dados em código binário. São necessários três ciclos para carregar números nos contadores, então você pode definir o fator de divisão N>3 [L2].
A tabela mostra as relações de divisão máximas possíveis dependendo do valor de M. Para valores de M=0, a contagem é proibida. O sinal na entrada S controla o modo de contagem periódica (0) e única (1). O código binário para diferentes valores do módulo M é retirado da Tabela 1.3 (# - proibição de conta, x - qualquer estado, log. "0" ou "1"). O fator de divisão geral do microcircuito é determinado pela fórmula: N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 . Quando é utilizado um vibrador digital único com autooscilador de quartzo de frequência de clock, é proporcionada uma maior estabilidade na duração do pulso de saída, o que permite sua utilização em instrumentos de medição.
Arroz. 1.27. Disparo único digital com estabilidade aprimorada de intervalo de tempo
Arroz. 1.28. Vibrador digital único Na fig. 1.27 mostra um exemplo do circuito mais simples para obtenção de impulso por meio de um contador. O funcionamento dos vibradores individuais é explicado pelos diagramas mostrados nas figuras. Uma desvantagem comum dos circuitos mostrados nas Figuras 1.27 e 1.28 é o erro aleatório associado à arbitrariedade da fase do oscilador mestre na hora do lançamento. O erro pode atingir o período da frequência do clock e diminui com o aumento da frequência do oscilador e do fator de conversão do contador. Esta deficiência pode ser eliminada pelo circuito da Fig. 1.28 (o gerador liga quando aparece um pulso de disparo). No estado inicial, a saída do contador D2/3 (4) possui uma tensão logarítmica. “1”, que desativa a operação do oscilador em D1.1, D1.2. O pulso de disparo zera o contador D2, e sua saída D2/3 será um log. “0” até o momento em que ele conta até aparecer no log D2/3. "1". Como a formação do pulso de saída sempre começa no mesmo estado do oscilador mestre, exclui-se um erro aleatório na duração do pulso, mas este circuito tem outra desvantagem: quando a alimentação é ligada, ele gera um pulso de duração indefinida em a saída (dentro de um determinado intervalo). O esquema tem a propriedade de reiniciar se durante a formação do pulso de saída houver outro disparo (a contagem regressiva da duração do pulso gerado recomeça).
Figura 1.29. Vibrador único com sincronização da duração do pulso de saída com a frequência do gerador de clock O circuito mostrado na Figura 1.29 no momento em que o pulso de disparo chega à entrada fornece um sinal na saída, cuja duração é igual ao período da frequência do clock (T=1/ft). Com estabilização de quartzo da frequência do gerador (ft), o circuito pode ser usado como um vibrador único altamente estável. Publicação: irls.narod.ru
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, onde E é a tensão de alimentação do circuito; Uthr - nível limite usado (Fig. 1.10) para chavear o elemento.
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