Одновибраторы (ждущие мультивибраторы)

При работе с цифровыми устройствами достаточно часто требуется формировать импульсы определённой длительности. Эту задачу выполняют специальные устройства — формирователи импульсов. Простейшие формирователи импульсов могут быть реализованы на логических элементах.

Укорачивающие одновибраторы

Рассмотрим схему, приведённую на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1. Схема укорачивающего одновибратора (ждущего мультивибратора).

Если бы логические элементы не обладали задержкой, то на выходе такой схемы постоянно присутствовал единичный логический уровень. Однако это не так. Сигнал на выходе инвертора задержан по отношению к его входу. Временные диаграммы сигналов на входе и выходе инвертора, а также на выходе схемы логического элемента "И" приведены на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора.

Как видно из этих временных диаграмм, одновибратор, схема которого приведена на рисунке 5.1, вырабатывает одиночный импульс по переднему фронту входного сигнала. Длительность импульса на выходе такой схемы будет равна времени задержки инвертора.

Если требуется длительность выходного импульса, большая времени задержки одиночного инвертора, то можно применить дополнительные элементы задержки на пассивных RC элементах. Пример подобной схемы одновибратора приведён на рисунке 5.3, а временные диаграммы этой схемы — на рисунке 5.4.

Рисунок 5.3. Схема укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки.

Длительность выработанного формирователем импульса можно вычислить исходя из условия разряда конденсатора С. Действительно, пока конденсатор С разряжается до уровня порогового напряжения U, напряжение U2 воспринимается логическим элементом "2И-НЕ" как уровень логической единицы и на его выходе поддерживается уровень логического нуля. С течением времени напряжение на конденсаторе C становится равным U_пор и на выходе логического элемента "2И-НЕ" появится уровень логической единицы. Если считать, что напряжение до начала разряда на конденсаторе было равно напряжению уровня уровень логической единицы U1, то изменение напряжения UC с течением времени можно представить как:

,

следовательно

.

Длительность импульса равна времени разряда конденсатора до порогового значения U_пор

Рисунок 5.4. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки.