Розрахунок формувачів імпульсів

                                      (6)

     Якщо t_i1=t_i2, то мультивібратор симетричний і С₁=С₂, R₁=R₂. Якщо ж t_i1≠t_i2, то мультивібратор несиметричний і C₁ ≠ C₂.

2.2 Затриманий мультивібратор

     Існує  різновид схеми мультивібратора,  яка має один постійно-стійкий  стан і один тимчасово-стійкий  стан. Зазвичай схема знаходиться  у постійно-стійкому стані, але  під дією короткого пускового імпульсу переходить у збуджений тимчасово-стійкий стан. По закінченні певного час схема виходить з цього стану і повертається в постійно-стійкий стан. Подібна схема має назву одновібратора, унівібратора,  моновібратора, очікуючого або затриманого мультивібратора. 
    

 

 

 

 

Рис.5 – Схема затриманого мультивібратора

     Тривалість  імпульсу запуску, з одного  боку, повинна бути достатньою  для перемикання ІЛЕ, тобто  більше сумарного часу затримки  їхнього перемикання (t⁰¹_зт та t¹⁰_зт), з іншого боку, тривалість імпульсу запуску повинна бути набагато менша за тривалість формованого імпульсу t_i. У протилежному випадку мультивібратор під час дії імпульсу запуску буде в невизначеному стані.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6 – Затриманий мультивібратор на ІЛЕ  І-НЕ ТТЛ

    Затриманий мультивібратор з резистивно-ємнісним зворотним зв’язком на ІЛЕ І-НЕ ТТЛ можна одержати з автоколивального мультивібратора шляхом виключення, наприклад, конденсатора С₂, резистора R₂, діода VD2. При цьому виключений резистивно-ємнісний зворотний зв'язок заміняється безпосереднім зв’язком виходу ІЛЕ DD1.2 з одним із входів ІЛЕ DD1.1. В якості сигналу запуску використовується негативний стрибок різниці потенціалів U_вх = E_вх, який надходить на вільний вхід ІЛЕ DD1.1. У початковому стані виходи IЛЕ DD1.1 і DD1.2 знаходяться в нульовому й одиничному станах відповідно. Під дією імпульсів запуску (у момент t=t₁) виходи логічних елементів змінюють свої стани на протилежні, конденсатор С починає заряджатися через вихід ІЛЕ ТТЛ DD1.1 і резистор R.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7 – Часова діаграма роботи затриманого  мультивібратора

     Напруга U_вх на вході ІЛЕ ТТЛ DD1.2 експоненціально змінюється від E_max, прагнучи до нуля. Формування робочого імпульсу з тривалістю t_і закінчується при U_вх2(t_і) = U¹_п, тому що подальше зменшення вхідної напруги приводить до збільшення вихідної напруги ІЛЕ DD1.2. 
     При t>t₂ у мультивібраторі розвивається регенеративний процес, по закінченні якого ІЛЕ повертається у початковий стан, а напруга U_вх2 зменшується стрибком від U¹_п до (U¹_п - E¹_вих). Далі мультивібратор у два етапи повертається у початковий стан. Спочатку конденсатор С розряджається через зміщений у прямому напрямку діод VD, а потім після запирання діода конденсатор перезаряджається вхідним струмом ІЛЕ, DD1.2, а напруга U_вх2 прагне до значення U¹_вх. Якщо знехтувати часом розряду С через діод VD, то час відновлення:                     

 де R||R¹_вих – паралельне з’єднання двох резисторів R та R¹_вих, U_D – спад напруги на відкритому діоді VD, рівний 0,6 В.

Тривалість  генерованого імпульсу:

     Якщо період імпульсів запуску T > ti+tв, то мультивібратор встигне відновитися.  
     Для отримання майже прямокутної форми вихідних імпульсів затриманого мультивібратора опір резистора R вибирається таким чином:

 

     Це його максимальне значення, а реальні значення вибирають з рівності:

 

 

 

 

Практична частина

1. Автоколивальний мультивібратор

     За формулами (1) та (2) обраховуємо допустимі значення опорів: 
       - максимальне – Rmax = 1034,48 Ом;

        - мінімальне – Rmin = 322,58 Ом.

     З рівнянь (3) і (5) знаходимо R₁ та C₁:

     R₁ = 445,161 Ом, C₁ = 14,2 пФ.

     З рівнянь (4) та (5) знаходимо R₂ та C₂:

     R₂ = 445,161 Ом, C₂ = 19,9 пФ.      

     Працездатність схеми перевірено в симуляторі Multisim 12.0.

2. Затриманий мультивібратор

     За формулою (9) знаходимо значення R:

R = 489,65 Ом

      За формулою (7) знаходимо С:

С = 3,1 нФ.

     За формулою (6) знаходимо час відновлення:

 t_в = 2,09 мкс.

     Знаючи, що T > ti+tв, розраховуємо період вхідного сигналу

Т > 3,69 мкс, тобто частота має бути F < 270 811 Гц.

     Працездатність схеми перевірено в симуляторі Multisim 12.0.

 

ВИСНОВКИ

    В ході курсової роботи був досліджений принцип дії одного з генераторів імпульсів - мультивібратора. Були розраховані дві різні функціональні схеми мультивібратора: автоколивальний та затриманий мультивібратора. За допомогою прикладної програми Multisim були перевірені розрахунки схем та наявність генерації сигналів прямокутної форми. Похибка, що виникла під час розрахунків автоколивального мультивібратора, зумовлена різною граничною напругою, що відповідає переходові елемента з нульового стану в одиничний, адже час вихідного імпульсу залежить від цієї величини. В другій частині курсової роботи було знайдено частоту генерації вхідного сигналу, яка б забезпечувала роботу затриманого мультивібратора, і було перевірено генерацію вихідних імпульсів у програмі Multisim.

 

СПИСОК  ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1) І.І. Бех,  С.М Левитський «Фізичні основи  комп'ютерної електроніки»– К.: ТОВ «Карбон»,– 2010 р., – 233 с.

2) Левитський  С.М. Основи радіоелектроніки. — Київ: ВПЦ «КУ», — 2007 р., — 455 с.

3) І.І.Бех: «Методичні матеріали для курсової роботи»

4) Вікіпедія.  Мультивібратор. – Режим доступу: URL. - http://uk.wikipedia.org/wiki/Мультивібратор (18.05.2012)

5) Вікіпедія.  Логічні елементи. – Режим доступу: URL. - http://uk.wikipedia.org/wiki/Логічні_елементи (18.05.2012)

 

 

 

 

 

 

Додатки

Додаток А

     Схема автоколивального мультивібратора, побудована в Multisim.

Додаток Б

Осцилограма автоколивального мультивібратора

 

Додаток Г

     Схема затриманого мультивібратора, побудованого в Multisim.

 

Додаток Д

Осцилограма затриманого  мультивібратора