Мультивибраторы на логических элементах. Ждущий мультивибратор

Урок № 21 МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

Выходным каскадом цифровой интегральной схемы И – НЕ, а также ИЛИ – НЕ является усилитель (инвертор). Это дает возможность построить на таких элементах мультивибратор, аналогичный мультивибратору на транзисторах. За счет положительной обратной связи в схеме развивается лавинообразный процесс, благодаря чему переход выходного напряжения с одного уровня на другой происходит с большой скоростью. Предполагается, что мультивибраторы, рассматриваемые в данном параграфе, выполнены на микросхемах ТТЛ.

Автоколебательный мультивибратор. Схема автоколебательного мультивибратора приведена на рис. 5.10, а. Входы каждого из элементов Э₁ и Э₂ соединены – элементы использованы как усилители – инверторы. Выход одного элемента связан со входом другого цепью C₁R₂ (C₂R₁), за счет чего (так же, как в схеме транзисторного мультивибратора) создается положительная обратная связь.

Диоды Д₁, Д₂ являются защитными, напряжение на них не может опуститься ниже U_{Д отп} ≈–0,7 В. В отсутствие Д₁, Д₂ на входы элементов через конденсаторы будут передаваться значительные отрицательные перепады напряжений, что выведет микросхемы из строя. Если защитные диоды имеются внутри самих микросхем, то необходимость установки их снаружи отпадает. Изменения потенциалов на выходах элементов обусловлены перезарядкой конденсаторов С₁, С₂.

Рассмотрим процессы в описываемой схеме, начиная с момента, когда на выходе Э₁ потенциал скачком увеличился на а на выходе Э₂ – скачком уменьшился (рис. 5.10,6). Вслед за этим под действием высокого уровня u_вых1 конденсатор C₁ начинает заряжаться через выходное сопротивление элемента Э₁ и резистор R₂. Напряжение на резисторе R₂от тока заряда C₁, имеет положительную полярность на входе Э₂ и поддерживает этот элемент в открытом состоянии (u_вых2 = U⁰). В это время конденсатор С₂ быстро разряжается через малое выходное сопротивление открытого элемента Э₂ и диод Д₁; напряжение на в ходе элемента Э₁ (на отпертом диоде) мало и он удерживается запертым (и_вых1 ≈U¹).

По мере зарядки конденсатора C₁ ток заряда уменьшается. За счет этого снижается падение напряжения на выходном сопротивлении элемента Э₁ (благодаря чему и_вых1  возрастает), а также уменьшается напряжение и_вх2 на входе элемента Э₁.

В некоторый момент напряжение и_вх2 опускается до значении, при котором рабочая точка элемента Э₂ выходит на активный участок передаточной характеристики, где уменьшение и_вх2 вызывает увеличение и_вых2. Через конденсатор С₂ это воздействует на вход элемента Э₁. После того как и_вх1 возрастет до определенного уровня, рабочая точка элемента Э₁ тоже выйдет на активный участок передаточной характеристики.

Когда оба элемента будут находиться в активном (усилительном) режиме, вступит в действие положительная обратная связь, за счет которой и_вых2  лавинообразно увеличивается, а и_вых1 аналогично уменьшается. В результате Э₁ открывается (U_вых1 = U⁰), а Э₂ закрывается (U_вых1≈U¹). На, рис. 5.10,б это соответствует тому, что и_вх2 становится равным пороговому напряжению U_пор.

После этого конденсатор С₂ начинает заряжаться, а конденсатор С₁, быстро разряжается через диод Д₂ и выходное сопротивление открытого элемента Э₁ – наступает второй