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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Vibrador único controlado. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Geradores controlados em geral e vibradores individuais em particular são frequentemente executados por radioamadores em microcircuitos padrão dos grupos AG e GG. Enquanto isso, as implementações não padronizadas de tais geradores, além de otimizar o design, às vezes predeterminam o aparecimento de vários novos efeitos e propriedades interessantes de um determinado dispositivo como um todo. No entanto, existem muito poucas publicações sobre este tema na Rádio e outra literatura popular. O autor deste artigo compartilha sua experiência no domínio de vibradores individuais controlados construídos de acordo com um esquema não trivial. Descrito em [1] (esquema - na Fig. 8, a) o vibrador único no gatilho tem uma gama bastante ampla de recursos, mas também tem algumas desvantagens. Primeiramente, a carga do capacitor C1 ocorre através da resistência de saída do gatilho. Na fig. 1a mostra um fragmento do circuito deste único vibrador com circuitos de ajuste de tempo, a resistência de saída Rout é mostrada condicionalmente fora do gatilho. A mudança de rota afeta a duração do pulso gerado. Em segundo lugar, o tempo para restaurar a tensão no capacitor a um nível predeterminado é longo (em relação à duração do pulso gerado). Em terceiro lugar, não há funcionalidade para controle eletrônico da duração do pulso de saída, o que restringe o escopo do nó.
Considere os circuitos de carga e descarga do capacitor C1 em um único vibrador. No estágio de formação do intervalo de tempo tо, o capacitor é carregado de 0 (mais precisamente, da tensão residual) até a tensão limite Uthr através do circuito: saída positiva da fonte de alimentação - Rout-R1-C1-fio comum . No estágio de recuperação, o capacitor é descarregado de Uou para 0, primeiro pelo diodo VD1 e pela resistência de saída Rout, e no final, quando o diodo VD1 fecha, pelo resistor R1. O diodo fecha quase completamente quando a tensão sobre ele cai abaixo de 0,5...0,6 V, e o capacitor termina de descarregar com a mesma constante de tempo de quando o intervalo de tempo foi formado. Assim, com requisitos mais rigorosos para a tensão residual no capacitor, o tempo de recuperação aumenta, limitando a taxa de repetição de pulso permitida para um determinado erro de recuperação. Obviamente, o tempo de recuperação pode ser reduzido significativamente para trazer o capacitor ao seu estado original usando um transistor de descarga adicional, mas isso complicará e aumentará o custo do projeto. Acontece que é possível reduzir o tempo de recuperação de um único vibrador e expandir sua funcionalidade sem complicá-lo de maneira bastante simples. Em um único vibrador de acordo com o esquema da Fig. 1, b há o mesmo número de peças, mas o terminal direito do resistor R1 está conectado ao fio de alimentação positivo. Aqui, a impedância de saída do gatilho não afeta o tempo de carga do capacitor C1. O capacitor C1 é carregado da tensão Ud no diodo VD1 para Uth ao longo do circuito: o resistor de fio de energia positiva R1-capacitor C1-fio comum e é descarregado - de Uth para Ud através do diodo VD1 - resistência de saída Rout. Assim, em um único vibrador de acordo com o esquema da Fig. 1b, em primeiro lugar, não há efeito da resistência de saída do gatilho no intervalo de tempo gerado e, em segundo lugar, é excluída a segunda parte do estágio de recuperação (descarga do capacitor através do resistor), que aumenta o tempo total de recuperação. De fato, após a conclusão da formação de um determinado período de tempo por um único vibrador, o diodo permanece uma corrente aberta fluindo através do resistor R1. A resistência do diodo permanece baixa, o que proporciona uma rápida recuperação da tensão inicial no capacitor. É verdade que isso aumenta um pouco o consumo de energia do vibrador único no modo de espera. Na fig. 2 mostra os diagramas de tensão na entrada R do gatilho no estágio de recuperação para um único vibrador de acordo com o circuito da fig. 1a (curva 1) e Fig. 1b (curva 2). Em ambos os casos, a descarga do capacitor para a tensão de fechamento do diodo UD (para um diodo de silício - cerca de 0,5 ... 0,6 V) praticamente termina no tempo t1. Para o segundo caso, a recuperação quase termina aqui, então o tempo de recuperação é próximo a t1-t0.
No primeiro caso, o capacitor deve ser descarregado quase a zero, mas devido ao fato de que após o momento t1 o diodo é fechado, a descarga é atrasada e mesmo após o tempo R1C1 a tensão no capacitor será igual a 0,6 / e ~ 0,2V (e é a base do logaritmo natural). Portanto, o tempo de recuperação aqui é muito maior. Vibrador único de acordo com o esquema da fig. 1b tem outra vantagem significativa - a saída do resistor R1 pode ser energizada não pelo fio de alimentação positivo, mas, por exemplo, por uma fonte com tensão ajustável, que permite controlar eletronicamente a duração do pulso alterando a tensão no saída do resistor. O esquema de um único vibrador controlado é mostrado na fig. 3, e características de controle - na fig. 4, curva 1.
Observe que se os valores da constante de tempo do circuito RC de vibradores individuais forem iguais de acordo com a Fig. 1a e 3 e Ucontrol = Upit a duração t0 do pulso de saída do segundo é ligeiramente menor que o primeiro. A razão para isso é que o capacitor C1 do segundo vibrador único é carregado não de zero, mas de alguma tensão inicial Ud, então o capacitor será carregado até Uou em menos tempo. O intervalo dos valores da tensão de controle deve satisfazer a condição: Upr < Ucontrol < Upit (1), que corresponde à curva 1 da fig. 4. Nos casos em que tal intervalo se mostre inconveniente, ele pode ser estendido para 0 < Ucontrol < Upit (2) introduzindo outro resistor - R2 - de aproximadamente a mesma classificação, conforme mostrado na Fig. 5. A característica de controle para este caso é mostrada na fig. 4, curva 2. Se o único vibrador for controlado por um amplificador operacional, escolhendo R1=3R2, o intervalo de controle pode ser estendido para -Upit < Ucontrol < +Upit (3) - esta opção é ilustrada pela curva 3 na Fig. 4. Se for necessário fazer um único vibrador pronto, feito de acordo com o esquema da Fig. 1,a, basta introduzir um resistor adicional nele, como R1 - na fig. 5. Para salvar a duração do pulso em Ucontrol = Upit, é necessário que a resistência de R1 e R2 conectados em paralelo (conforme Fig. 5) seja igual à resistência R1 no nó inicial - esta é a condição (4).
Deve-se notar que em vibradores individuais de acordo com a Fig. Os resistores 1, b, 3 e 5 servem para definir uma certa corrente que carrega o capacitor C1. Essa corrente pode ser fornecida na ausência de resistores por uma fonte externa de corrente de controle, coletada, por exemplo, em transistores pnp. Tal solução torna possível implementar uma dependência inversamente proporcional da duração do pulso gerado na corrente de controle. Classificações de resistores de vibradores individuais de acordo com o esquema da fig. 3 e 5 é permitido variar em uma ampla faixa - de 10 kOhm ou mais, capacitores - de 100 pF ou mais. Para fornecer a possibilidade de aumentar a capacitância do capacitor, é necessário conectar outro resistor em série com o diodo, o que limita a corrente de descarga do capacitor. A duração do pulso em Ucontrol = Upit, tendo em vista a condição (4), deve ser estimada de acordo com as relações descritas em [1]. O único vibrador controlado considerado requer 1/2 do encapsulamento do microcircuito para implementação, e o descrito, por exemplo, em [2] (na Fig. 2) requer 3/4 do encapsulamento. Em geral, o gatilho RS para um único vibrador pode ser implementado em vários elementos lógicos e nós de tecnologia digital [3]. A conexão de dois vibradores individuais em um anel torna possível implementar um gerador de pulsos controlado por duas entradas com uma ampla sobreposição de frequência e ciclo de trabalho. Literatura
Autor: A.Samoilenko, Klin, Região de Moscou
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