Chip logici. Parte 5 - Un vibratore

Lo schema di un singolo vibratore e il principio del suo funzionamento secondo il diagramma temporale.

il articolo precedente Si raccontava di multivibratori realizzati su un chip logico K155LA3. Questa storia sarebbe incompleta se non per menzionare un altro tipo di multivibratore, il cosiddetto singolo vibratore.

Vibratore singolo

Un singolo vibratore è un singolo generatore di impulsi. La logica del suo lavoro è la seguente: se un impulso breve viene applicato all'ingresso di un singolo scatto, viene generato un impulso in uscita, la cui durata è data da una catena RC.

Al termine di questo impulso, lo scatto singolo passa allo stato di standby dell'impulso trigger successivo. Per questo motivo, un singolo vibratore viene spesso chiamato multivibratore di riserva. Il circuito a vibratore singolo più semplice è mostrato nella Figura 1. In pratica, oltre a questo circuito, vengono utilizzate diverse dozzine di varietà di vibratore singolo.

Figura 1. Il singolo vibratore più semplice.

La Figura 1a mostra un singolo circuito vibratore e la Figura 1b mostra i suoi diagrammi di temporizzazione. Il singolo vibratore ne contiene due elementi logici: Il primo viene utilizzato come elemento 2N-NOT, mentre il secondo viene attivato in base al circuito dell'inverter.

Wlo scatto singolo viene avviato utilizzando il pulsante SB1, sebbene ciò sia solo a scopo didattico. In realtà, un segnale proveniente da altri microcircuiti può essere applicato a questo ingresso. Un indicatore LED, anch'esso mostrato nel diagramma, è anche collegato all'uscita per indicare lo stato. Naturalmente, non fa parte di un singolo vibratore, quindi può essere omesso.

Il condensatore C1 ha selezionato una grande capacità. Questo viene fatto in modo che l'impulso abbia una durata sufficiente per l'indicazione con un dispositivo puntatore avente una grande inerzia. La capacità minima del condensatore a cui è ancora possibile rilevare un impulso con un comparatore 50 μF, la resistenza del resistore R1 è nell'intervallo 1 ... 1,5 kOhm.

Per semplificare il circuito, sarebbe possibile fare a meno del pulsante SB1, chiudendo l'uscita di 1 chip su un filo comune. Ma con una tale soluzione, a volte si verificano malfunzionamenti nel funzionamento del one-shot a causa del rimbalzo del contatto. Una discussione dettagliata di questo fenomeno e dei metodi per affrontarlo verrà discussa poco dopo nella descrizione dei contatori e di un misuratore di frequenza.

Dopo l'assemblaggio di uno scatto e l'applicazione della potenza, misuriamo la tensione sugli ingressi e sulle uscite di entrambi gli elementi. All'uscita 2 dell'elemento DD1.1 e all'uscita 8 dell'elemento DD1.2 dovrebbe esserci un livello alto, e all'uscita dell'elemento DD1.1 - basso. Pertanto, possiamo dire che in modalità standby il secondo elemento, l'uscita, è nello stato singolo e il primo è nello stato zero.

ora collegare un voltmetro sull'uscita dell'elemento DD1.2 - il voltmetro mostrerà un livello alto. Quindi, osservando la freccia del dispositivo, premere brevemente il pulsante SB1. la freccia si discosta rapidamente fino a quasi zero.

Dopo circa 2 secondi, ritornerà anche bruscamente alla sua posizione originale. Ciò indica che il dispositivo puntatore ha mostrato un impulso di basso livello. In questo caso, il LED si accenderà anche attraverso l'uscita dell'elemento DD1.2. Se ripeti questo esperimento più volte, i risultati dovrebbero essere gli stessi.

Se un altro parallelo è collegato al condensatore, con una capacità di 1000 μF, la durata dell'impulso in uscita triplicherà.

Se il resistore R1 viene sostituito da un valore variabile di circa 2 Kom, quindi ruotandolo, è possibile modificare la durata dell'impulso di uscita in una certa misura. Se si svita la resistenza in modo che la sua resistenza diventi inferiore a 100 ohm, il singolo colpo smette semplicemente di generare impulsi.

Dagli esperimenti eseguiti, si possono trarre le seguenti conclusioni: maggiore è la resistenza del resistore e la capacità del condensatore, più lungo è l'impulso generato da un singolo colpo.In questo caso, la resistenza R1 e il condensatore C1 sono un circuito di temporizzazione RC, da cui dipende la durata dell'impulso generato.

Se la capacità del condensatore e la resistenza del resistore sono significativamente ridotte, ad esempio posizionando un condensatore con una capacità di 0,01 μF, allora semplicemente non è possibile rilevare impulsi con indicatori sotto forma di un voltmetro o addirittura un LED, poiché si riveleranno molto brevi.

La Figura 1b mostra i diagrammi di temporizzazione di un singolo vibratore. Aiuteranno a capire il suo lavoro.

Nello stato iniziale di standby, l'ingresso 1 dell'elemento DD1.1 non è collegato da nessuna parte, poiché i contatti del pulsante sono ancora aperti. Tale stato, come è stato scritto nelle parti precedenti del nostro articolo, non è altro che un'unità. Più spesso, un tale ingresso non viene lasciato “sospeso” nell'aria e attraverso un resistore con una resistenza di 1 KΩ, è collegato al circuito di alimentazione + 5V. Questa connessione attenua le interferenze in ingresso.

All'ingresso dell'elemento DD1.2, il livello di tensione è basso, a causa del resistore R1 collegato ad esso. pertanto, all'uscita dell'elemento DD1.2 ci sarà un livello corrispondentemente alto, che va all'ingresso dell'elemento DD1.1, che è la parte superiore del circuito. Pertanto, entrambi gli ingressi DD1.1 hanno un livello elevato, che fornisce un livello basso alla sua uscita, e il condensatore C1 è quasi completamente scaricato.

Quando si preme il pulsante, l'ingresso 1 dell'elemento DD1.1 viene fornito con un impulso di trigger di basso livello, mostrato nel grafico superiore. Pertanto, l'elemento DD1.1 passa in un singolo stato. In questo momento, un fronte positivo appare alla sua uscita, che viene trasmessa attraverso il condensatore C1 all'ingresso dell'elemento DD1.2, che fa passare quest'ultimo da unità a zero. Lo stesso zero è presente sull'ingresso 2 dell'elemento DD1.1, quindi rimarrà nello stesso stato dopo l'apertura del pulsante SB1, vale a dire anche alla fine dell'impulso di attivazione.

Una caduta di tensione positiva all'uscita dell'elemento DD1.1 attraverso il resistore R1 carica il condensatore C1, motivo per cui la tensione sul resistore R1 diminuisce. Quando questa tensione viene ridotta a una soglia, l'elemento DD1.2 passa allo stato dell'unità e DD1.1 passa a zero.

Con questo stato degli elementi logici, il condensatore verrà scaricato attraverso l'ingresso dell'elemento DD1.2 e l'uscita DD1.1. Pertanto, il colpo singolo tornerà in modalità standby per l'impulso di trigger successivo o semplicemente in modalità standby.

Tuttavia, quando si conducono esperimenti con un singolo vibratore, non si deve dimenticare che la durata dell'impulso di innesco deve essere inferiore all'uscita. Se il pulsante viene semplicemente tenuto premuto, sarà impossibile attendere eventuali impulsi in uscita.

Boris Aladyshkin

Continuazione dell'articolo: Chip logici. Parte 6