Одновибратор

Одновибратор – это формирователь одиночных импульсов прямоугольной формы и фиксированной длительности, возникающих на выходе при поступлении на вход запускающего короткого импульса.

Одновибратор применяется либо в качестве формирователя прямоугольных импульсов, либо для задержки импульсов на заданное время. Схема одновибратора приведена на рис.4.19.

Рис.4.19.

Схема содержит конденсатор С₁, связанный с выходом компаратора на ОУ через резистор R. В качестве компаратора используется хорошо известная схема ОУ с ПОС через цепочку R₃, R ₄. ОУ в схеме выполняет несколько функций: компаратор, источник напряжения для заряда конденсатора и ключа, так как коммутация цепей заряда и разряда конденсатора осуществляется при переключении компаратора. Диод V₁ служит для фиксации начального напряжения на конденсаторе. Элементы C₂, R_4, R₅, V₂, составляют цепь запуска, через них на схему поступает короткий запускающий импульс. Цепочка C_2, R₅ является дифференцирующей. Рассмотрение работы одновибратора необходимо проводить по этапам

· Исходное состояние (ждущий режим), u_вх.=0. Будем считать, что компаратор раннее приведен в состояние u_вых.= - U_{вых.мах.}. Конденсатор С₁ разряжен, так как диод V₁ препятствует его заряду выходным напряжением ОУ через R. Нетрудно убедиться, что рассматриваемое состояние устойчиво, т.е. может длиться сколь угодно долго: u_ос.<u_c следовательно, компаратор действительно находится в состоянии отрицательного насыщения.

· Формирование импульса. При u_вх>0 к прямому входу ОУ прикладывается входное напряжение, которое действует сильнее, чем сигнал с выхода ОУ через R₃. Напряжение на прямом входе становится положительным. Поскольку на инвертирующем входе сохраняется u_c(t)=0, то компаратор регенеративно переключается и напряжение на его входе скачком достигает u_вых=U_{вых.мах.}. На этапе формирования импульса надобность в поддержании напряжения на входе после переключения отпадает, так как положительное напряжение ОУ поддерживается положительным напряжением, подаваемым с его выхода на прямой вход по цепи R₃ R₄. Поэтому входной импульс одновибратора может быть весьма коротким. При t>t₁ конденсатор С₁ заряжается напряжением U_выхмах через резистор R, причем τ=RC₁,. Этап формирования импульса завершен в момент t₂, когда напряжение на конденсаторе достигает значения напряжения ПОС на прямом входе.

·

В этот момент компаратор регенеративно переключается.

· Стадия восстановления исходного состояния. В _момент t₂ скачком устанавливается U_вых. u_вых= - U_выхмах. Конденсатор С₁ начинает разряжаться через резистор R от источника напряжения –U_{выхюмах} , притом τ=RC₁. В момент t₃ напряжение на конденсаторе достигает значения u_c(t₃)=0, диод V1 открывается и препятствует дальнейшему уменьшению напряжения на конденсаторе. В момент t₃ стадия восстановления завершена.

Рассмотрение принципа действия одновибратора, позволит нам убедиться, что в ней используются принципы, которые рассмотрены раннее. Рассчитаем длительность импульса. Расчет аналогичный расчету, проведенному в разделе мультивибратор. Аналогично проводится расчет и длительности восстановления.

Регулировка длительности импульса и восстановления может проводиться следующими способами:

· Изменением R или C,при этом изменяется скорость заряда конденсатора.

· Изменение соотношения R₃/R₄. При этом изменяется напряжение срабатывания компаратора U_*2 и время, в течение, которого напряжение на конденсаторе нарастает до величины U_*2. Необходимо не забывать, что схемы с ПОС имеют низкую помехоустойчивость.