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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Singolo vibratore controllato. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore I generatori controllati in generale e i monovibratori in particolare sono spesso realizzati da radioamatori su microcircuiti standard dei gruppi AG e GG. Nel frattempo, le implementazioni non standard di tali generatori, oltre all'ottimizzazione del design, a volte predeterminano l'emergere di una serie di nuovi effetti e proprietà interessanti di un particolare dispositivo nel suo insieme. Tuttavia, ci sono pochissime pubblicazioni su questo argomento nella radio e in altra letteratura popolare. L'autore di questo articolo condivide la sua esperienza nella padronanza di monovibratori controllati costruiti secondo uno schema non banale. Il trigger one-shot descritto in [1] (diagramma in Fig. 8a) ha capacità piuttosto ampie, ma presenta anche alcuni svantaggi. Innanzitutto, il condensatore C1 viene caricato attraverso la resistenza di uscita del trigger. Nella fig. La Figura 1a mostra un frammento del circuito di questo one-shot con circuiti di temporizzazione; la resistenza di uscita Rout è convenzionalmente mostrata all'esterno del trigger. La modifica del percorso influisce sulla durata dell'impulso generato. In secondo luogo, il tempo necessario per ripristinare la tensione sul condensatore ad un determinato livello è lungo (rispetto alla durata dell'impulso generato). In terzo luogo, non esiste alcuna funzionalità per il controllo elettronico della durata dell'impulso di uscita, il che restringe il campo di applicazione dell'unità.
Consideriamo i circuiti di carica e scarica del condensatore C1 in un monovibratore. Nella fase di formazione dell'intervallo di tempo tо, il condensatore viene caricato da 0 (più precisamente, dalla tensione residua) alla tensione di soglia Uthr lungo il circuito: terminale positivo dell'alimentatore - filo comune Rout-R1-C1. Nella fase di recupero, il condensatore viene scaricato da Upor a 0, prima attraverso il diodo VD1 e la resistenza di uscita Rout, e alla fine, quando il diodo VD1 si chiude, attraverso il resistore R1. Il diodo si chiude quasi completamente quando la tensione ai suoi capi scende al di sotto di 0,5...0,6 V e il condensatore termina di scaricarsi con la stessa costante di tempo di quando si forma l'intervallo di tempo. Pertanto, man mano che i requisiti per la tensione residua sul condensatore diventano più rigorosi, il tempo di ripristino aumenta, limitando la frequenza di ripetizione dell'impulso consentita per un dato errore di ripristino. Naturalmente, il tempo di ripristino può essere significativamente ridotto per riportare il condensatore al suo stato originale utilizzando un transistor di scarica aggiuntivo, ma ciò complicherà e aumenterà il costo del progetto. Si scopre che è possibile ridurre i tempi di ripristino di un dispositivo a scatto singolo ed espandere le sue funzionalità senza aggiungere complessità in un modo abbastanza semplice. In un unico vibratore secondo lo schema di Fig. 1b ci sono lo stesso numero di parti, ma il terminale destro del resistore R1 è collegato al filo di alimentazione positivo. In questo caso la resistenza di uscita del trigger non influisce sul tempo di carica del condensatore C1. Il condensatore C1 viene caricato dalla tensione Ud sul diodo VD1 a Uthr attraverso il circuito: filo di alimentazione positivo-resistenza R1-condensatore C1-filo comune e scaricato da Uthr a Ud attraverso il diodo VD1-resistenza di uscita Rout. Pertanto, in un singolo vibratore secondo il circuito di Fig. 1b, in primo luogo, non vi è alcuna influenza della resistenza di uscita del trigger sull'intervallo di tempo formato e, in secondo luogo, è esclusa la seconda parte della fase di ripristino (scarica del condensatore tramite un resistore), che aumenta il tempo di ripristino totale . Infatti, dopo il completamento della formazione di un dato periodo di tempo da parte di un singolo vibratore, il diodo rimane aperto con corrente che scorre attraverso il resistore R1. La resistenza del diodo rimane bassa, il che garantisce un rapido ripristino della tensione originale attraverso il condensatore. È vero, ciò aumenta leggermente il consumo energetico del monovibratore in modalità standby. Nella fig. La Figura 2 mostra i diagrammi di tensione all'ingresso R del flip-flop in fase di recupero per un singolo vibratore secondo il circuito di Fig. 1a (curva 1) e Fig. 1,b (curva 2). In entrambi i casi, la scarica del condensatore sulla tensione di chiusura del diodo UÄ (per un diodo al silicio - circa 0,5...0,6 V) è praticamente completata entro il tempo t1. Per il secondo caso il recupero praticamente termina qui, quindi il tempo di recupero è prossimo a t1-t0.
Nel primo caso il condensatore dovrebbe scaricarsi quasi a zero, ma poiché dopo l'istante t1 il diodo è chiuso, la scarica è ritardata e anche dopo il tempo R1C1 la tensione sul condensatore sarà pari a 0,6/e ~ 0,2 V (e è la base del logaritmo naturale). Pertanto, il tempo di recupero qui è significativamente più lungo. Singolo vibratore secondo lo schema di Fig. 1b ha un altro vantaggio significativo: l'uscita del resistore R1 può essere alimentata con tensione non dal filo di alimentazione positivo, ma, ad esempio, da una sorgente con tensione regolabile, che consente di controllare elettronicamente la durata dell'impulso modificando la tensione all'uscita del resistore. Il circuito di un monovibratore controllato è mostrato in Fig. 3 e caratteristiche di controllo - in Fig. 4, curva 1.
Da notare che se i valori della costante di tempo del circuito RC dei monostabili secondo la Fig. 1,ae 3 e Ucontrol = Upit, la durata t0 dell'impulso in uscita del secondo è leggermente inferiore al primo. La ragione di ciò è che il condensatore C1 del secondo monovibratore non viene caricato da zero, ma da una certa tensione iniziale Ud, quindi il condensatore si caricherà a Uthr in meno tempo. L'intervallo dei valori della tensione di controllo deve soddisfare la condizione: Upr < Ucontrol < Upit (1), che corrisponde alla curva 1 in Fig. 4. Nei casi in cui tale intervallo risultasse scomodo, è possibile ampliarlo a 0 < Ucontrol < Upit (2) introducendo un altro resistore - R2 - di circa lo stesso valore, come mostrato in Fig. 5. La caratteristica di controllo per questo caso è mostrata in Fig. 4, curva 2. Se il singolo vibratore è controllato da un amplificatore operazionale, scegliendo R1=3R2 l'intervallo di controllo può essere espanso a -Upit < Ucontrol < +Upit (3) - questa opzione è illustrata dalla curva 3 in Fig. 4. Se è necessario realizzare un monovibratore già pronto controllato secondo il circuito di Fig. 1a, è sufficiente introdurre al suo interno un ulteriore resistore, come R1 in Fig. 5. Per mantenere la durata dell'impulso su Ucontrol = Upit, è necessario che la resistenza di R1 e R2 collegati in parallelo (secondo la Fig. 5) sia uguale alla resistenza di R1 nel nodo originale - questa è la condizione (4) .
Va tenuto presente che nei monovibratori di Fig. I resistori 1, b, 3 e 5 servono a impostare una certa corrente che carica il condensatore C1. Questa corrente può essere fornita in assenza di resistori da una fonte esterna di corrente di controllo, assemblata, ad esempio, utilizzando transistor pnp. Questa soluzione consente di implementare una dipendenza inversamente proporzionale della durata dell'impulso generato dalla corrente di controllo. Valori del resistore single-shot secondo lo schema di Fig. 3 e 5 possono essere variati entro ampi limiti - da 10 kOhm o più, condensatori - da 100 pF o più. Per poter aumentare la capacità del condensatore è necessario collegare in serie al diodo un altro resistore, che limita la corrente di scarica del condensatore. La durata dell'impulso su Ucontrol = Upit, tenendo presente la condizione (4), deve essere stimata secondo le relazioni esposte in [1]. Il monovibratore controllato considerato richiede 1/2 dell'alloggiamento del microcircuito per l'implementazione, e quello descritto, ad esempio, in [2] (in Fig. 2) richiede 3/4 dell'alloggiamento. In generale, un flip-flop RS per un dispositivo one-shot può essere realizzato su vari elementi e componenti logici della tecnologia digitale [3]. Il collegamento di due vibratori singoli in un anello consente di implementare un generatore di impulsi controllato da due ingressi con un'ampia sovrapposizione di frequenza e ciclo di lavoro. Letteratura
Autore: A.Samoilenko, Klin, Regione di Mosca
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