Загальмовані мультивібратори

Загальмовані мультивібратори працюють в очікуваному режимі. У такому режимі мультивібратор має один стан стійкої рівноваги. Імпульси прямокутної форми формуються лише після надходження імпульсу запуску, який переводить мультивібратор із стійкого стану рівноваги до тимчасового стійкого стану. Момент закінчення тимчасового стійкого стану визначається колом, що задає час. Таким чином, під впливом імпульсу запуску загальмований мультивібратор виробляє один прямокутний імпульс, після чого повертається до стану стійкої рівноваги. Змінюючи сталу часу (дискретно або плавно) кола, що задає час, можна регулювати тривалість вихідних імпульсів у широких межах. Загальмований мультивібратор ще називають одновібратором, спусковою схемою, однотактним релаксатором, кіп-реле та ін.

Однак незалежно від назви загальмований мультивібратор являє собою пристрій з позитивним зворотним зв’язком, що має один стійкий та один тимчасово стійкий стан рівноваги.

 

Загальмовані мультивібратори на операційних підсилювачах. Схеми таких мультивібраторів створюють зі схем автоколивних мультивібраторів, забезпечуючи переведення останніх з автоколивного режиму в очікуваний.

Конденсатор, що задає час у схемі загальмованого мультивібратора на ОП, можна ввімкнути в коло зворотного зв’язку за інвертувальним та неінвертувальним входами. Мультивібратори з конденсатором в колі позитивного зворотного зв’язку мають гірші характеристики і використовуються рідко. Схему загальмованого мультивібратора з увімкненням конденсатора у коло негативного зворотного зв’язку за інвертувальним входом показано на рис. 13.3. Її одержано зі схеми автоколивного мультивібратора (див. рис. 13.1, а), де паралельно конденсатору С ввімкнено додатковий діод VD 1 та введено коло запуску з елементів C 1, R 2, VD 2. Діод VD 1 забезпечує очікуваний режим роботи мультивібратора. Коло диференціювання C 1, R 2 формує імпульси запуску малої тривалості. Через діод VD 2 до інвертувального входу ОП надходять імпульси лише позитивної полярності.

У стані стійкої рівноваги мультивібратора (інтервал часу 0 - - t ₁), який визначається петлею позитивного зворотного зв’язку, напруга на виході U ^–_вих»– Е_с. Напруга на неінвертувальному вході:

U⁺ _вх=b U ^–_вих={(R 1 || R 2)/[(R 1 || R 2) +R 3]} U _вих

має низький негативний рівень, а напруга на інвертувальному вході U ^–_вх збігається з напругою на відкритому діоді VD 1 (майже дорівнює нулю).

Рис. 13.3. Загальмований мультивібратор на ОП

 

Імпульс запуску з амплітудою U_{m зап} > |b U ^–_вх|, що надходить в момент часу t ₁ до інвертувального входу ОП, викликає розвиток лавиноподібного процесу перемикання мультивібратора завдяки дії позитивного зворотного зв’язку через резисторний подільник напруги R 1, R 3. При цьому напруга на виході стрибком збільшується до U⁺ _вих» Е _с, і мультивібратор переходить у тимчасово стійкий стан (рис. 13.4, г). Напруга на неінвертувальному вході (рис. 13.4, в) змінюється на позитивну U⁺ _вх=b′ U⁺ _вих, де b′= R 1/(R 1+ R 3) – нове значення коефіцієнта передавання напруги з виходу ОП на неінвертувальний вхід (b=b′), адже діод VD 2 внаслідок зміни полярності вихідної напруги зміщується у зворотному напрямі і від’єднує елементи R 2, C 1 від подільника напруги R 1, R 3.

 

Рис. 13.4. Осцилограми напруг одновібратора

 

Позитивний рівень вихідної напруги закриває відкритий до цього моменту діод VD 1, і конденсатор C починає заряджатися в колі з резистором R. Напруга на конденсаторі U _c =U ^–_вх експоненційно зростає до асимптотичного рівня U⁺ _вих (рис. 13.4, б). Коли в момент часу t ₂ U ^–_вх= U⁺ _вх=b′ U⁺ _вих, ОП входить в підсилювальний режим, напруга на виході зменшується. При цьому в результаті дії зворотного зв’язку зменшується також вхідна напруга U⁺ вх, що викликає подальше зменшення вихідної напруги та інш. Розвиток регенеративного процесу призводить до перевертання мультивібратора (підсилювач спрацьовує як двовходовий компаратор) і закінчення процесу формування імпульсу позитивної полярності. Одновібратор повертається до стійкого стану рівноваги.

Процес зарядження конденсатора С описує рівняння:

U _c (t) = U⁺ _вих(1 - еxp(- t /t),

де t =RC.

У процесі заряджання напруга на конденсаторі не досягає U⁺ _вих, оскільки в момент часу t ₂ U ^–_вх = U _c = b′ U⁺ _вих ОП повертається у початковий стан. Тому, прийнявши в рівнянні U _c (t_i)= b U⁺ _вих, визначимо тривалість вихідного імпульсу так:

t_i= t ln [1/(1-b)] = t ln (1 +R 1 /R 3).

Якщо в схемі (рис. 13.3, а) змінити полярність вмикання діода VD 1 (катод діода під’єднати до корпусу), то вихідна напруга ОП в режимі стійкого стану мультивібратора буде позитивною, а полярність вихідних імпульсів – негативною.