Impulsschaltungen - Kurzanleitung

EIN Signalträgt nicht nur Informationen, sondern repräsentiert auch den Zustand der Schaltung. Die Funktionsweise eines Schaltkreises kann anhand des von ihm erzeugten Signals untersucht werden. Daher beginnen wir dieses Tutorial mit einer kurzen Einführung in Signale.

Elektronisches Signal

Ein elektronisches Signal ähnelt einem normalen Signal, das auf etwas stößt oder über etwas informiert. Die grafische Darstellung eines elektronischen Signals gibt Auskunft über die periodischen Änderungen der Parameter wie Amplitude oder Phase des Signals. Es enthält auch Informationen zu Spannung, Frequenz, Zeitraum usw.

Diese Darstellung verleiht der übermittelten Information oder dem empfangenen Signal eine gewisse Form. Eine solche Form des Signals kann, wenn es gemäß einer bestimmten Variation gebildet wird, verschiedene Namen erhalten, wie beispielsweise ein Sinussignal, ein Dreiecksignal, ein Sägezahnsignal und ein Rechtecksignal usw.

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Signalen, die als unidirektionale und bidirektionale Signale bezeichnet werden.

  • Unidirectional Signal - Wenn das Signal nur in eine Richtung fließt, die entweder positiv oder negativ ist, wird ein solches Signal als unidirektionales Signal bezeichnet.

    Example - Impulssignal.

  • Bidirectional Signal - Wenn sich das Signal sowohl in positiver als auch in negativer Richtung ändert und den Nullpunkt überschreitet, wird ein solches Signal als bidirektionales Signal bezeichnet.

    Example - Sinussignal.

In diesem Kapitel werden Impulssignale und ihre charakteristischen Merkmale erörtert.

Impulssignal

Eine Impulsform wird durch einen schnellen oder plötzlichen vorübergehenden Wechsel von einem Grundlinienwert zu einem höheren oder niedrigeren Pegelwert gebildet, der nach einer bestimmten Zeitspanne auf denselben Grundlinienwert zurückkehrt. Ein solches Signal kann als Impulssignal bezeichnet werden.

Die folgende Abbildung zeigt eine Reihe von Impulsen.

Ein Impulssignal ist ein unidirektionales, nicht sinusförmiges Signal, das einem Rechtecksignal ähnlich ist, jedoch nicht wie eine Rechteckwelle symmetrisch ist. Eine Reihe von kontinuierlichen Impulssignalen wird einfach als Impulsfolge bezeichnet. Eine Folge von Impulsen zeigt einen plötzlichen hohen Pegel und einen plötzlichen niedrigen Pegelübergang von einem Grundlinienpegel an, der als EIN / AUS verstanden werden kann.

Daher zeigt ein Impulssignal EIN & AUS des Signals an. Wenn ein elektrischer Schalter einen Impulseingang erhält, wird er entsprechend dem gegebenen Impulssignal ein- und ausgeschaltet. Diese Schalter, die die Impulssignale erzeugen, können später diskutiert werden.

Begriffe im Zusammenhang mit Impulssignalen

Es gibt nur wenige Begriffe, die sich auf Impulssignale beziehen und die man kennen sollte. Diese können mit Hilfe der folgenden Abbildung verstanden werden.

Aus der obigen Abbildung ergibt sich

  • Pulse width - Länge des Pulses

  • Period of a waveform - Messung von einem beliebigen Punkt in einem Zyklus bis zu demselben Punkt im nächsten Zyklus

  • Duty cycle - Verhältnis der Impulsbreite zur Periode

  • Rise time - Zeit, die benötigt wird, um von 10% auf 90% seiner maximalen Amplitude zu steigen.

  • Fall time - Das Zeitsignal muss von 90% auf 10% seiner maximalen Amplitude fallen.

  • Overshoot - Soll auftreten, wenn die Vorderflanke einer Wellenform ihren normalen Maximalwert überschreitet.

  • Undershoot - Soll auftreten, wenn die Hinterkante einer Wellenform ihren normalen Maximalwert überschreitet.

  • Ringing - Auf Unter- und Überschwingen folgen gedämpfte Schwingungen, die als Klingeln bezeichnet werden.

Die gedämpften Schwingungen sind die Signalvariationen, die die abnehmende Amplitude und Frequenz des Signals anzeigen, die nutzlos und unerwünscht sind. Diese Schwingungen sind einfache Störungen, die als bekannt sindringing.

Im nächsten Kapitel werden wir das Konzept des Schaltens in der Elektronik mit BJTs erläutern. Wir hatten bereits in unserem Tutorial ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN über das Umschalten mit Dioden gesprochen. Siehe.

Ein Switch ist ein Gerät, das makes oder breakseine Schaltung oder ein Kontakt. Außerdem können analoge Daten in digitale Daten umgewandelt werden. Die Hauptanforderungen an einen Schalter, um effizient zu sein, sind schnell und ohne Funkenbildung zu schalten. Die wesentlichen Teile sind ein Schalter und die dazugehörigen Schaltkreise.

Dort sind drei types of Switches. Sie sind -

  • Mechanische Schalter
  • Elektromechanische Schalter oder Relais
  • Elektronische Schalter

Mechanische Schalter

Die mechanischen Schalter sind die älteren Schalter, die wir zuvor verwendet haben. Sie waren jedoch in einigen Anwendungen durch elektromechanische Schalter und später durch elektronische Schalter ersetzt worden, um die Nachteile der ersteren zu überwinden.

Die Nachteile von mechanischen Schaltern sind wie folgt:

  • Sie haben eine hohe Trägheit, die die Betriebsgeschwindigkeit begrenzt.
  • Sie erzeugen Funken, während sie den Kontakt unterbrechen.
  • Schaltkontakte sind schwer gemacht, um größere Ströme zu führen.

Die mechanischen Schalter sehen wie in der Abbildung unten aus.

Diese mechanischen Schalter wurden durch elektromechanische Schalter oder Relais ersetzt, die eine gute Betriebsgeschwindigkeit aufweisen und Funkenbildung reduzieren.

Relais

Elektromechanische Schalter werden auch als bezeichnet Relays. Diese Schalter sind teilweise mechanisch und teilweise elektronisch oder elektrisch. Diese sind größer als elektronische Schalter und kleiner als mechanische Schalter.

Bau eines Relais

Ein Relais wird so hergestellt, dass die Herstellung des Kontakts die Last mit Strom versorgt. Im externen Stromkreis haben wir eine Laststromversorgung für die Last und eine Spulenstromversorgung zur Steuerung des Relaisbetriebs. Intern ist ein Hebel mit einer harten Feder mit dem Eisenjoch verbunden, um den Hebel hochzuhalten. Ein Magnet ist mit einer um ihn gewickelten Betätigungsspule mit dem Joch verbunden. Diese Spule ist wie erwähnt mit der Spulenstromversorgung verbunden.

Die folgende Abbildung erläutert den Aufbau und die Funktionsweise eines Relais.

Arbeiten eines Relais

Wenn der Schalter geschlossen ist, wird ein elektrischer Pfad hergestellt, der den Magneten erregt. Der Hebel ist durch eine schwere Feder verbunden, die den Hebel hochzieht und hält. Wenn der Magnet erregt wird, zieht er den Hebel gegen die Zugkraft der Feder in seine Richtung. Wenn der Hebel gezogen wird, trifft der bewegliche Kontakt auf den festen Kontakt, um den Stromkreis anzuschließen. Somit ist die Schaltungsverbindung eingeschaltet oder hergestellt und die Lampe leuchtet, um dies anzuzeigen.

Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, erhält der Magnet keinen Strom und wird stromlos. Dadurch bleibt der Hebel ohne Anziehungskraft auf den Magneten. Die Feder zieht den Hebel nach oben, wodurch der Kontakt unterbrochen wird. Dadurch wird die Schaltungsverbindung ausgeschaltet.

Die folgende Abbildung zeigt, wie ein praktisches Relais aussieht.

Lassen Sie uns nun die Vor- und Nachteile eines elektromagnetischen Schalters betrachten.

Vorteile

  • Ein Relais verbraucht weniger Energie, selbst um eine große Leistung an der Last zu bewältigen.
  • Der Bediener kann sich auch bei hohen Spannungen in größerer Entfernung befinden.
  • Keine Funkenbildung beim Ein- oder Ausschalten.

Nachteile

  • Langsam im Betrieb
  • Teile sind anfällig für Verschleiß

Arten von Verriegelungen in Relais

Abhängig von ihrer Betriebsart gibt es viele Arten von Relais, wie z. B. elektromagnetisches Relais, Halbleiterrelais, thermisches Relais, Hybridrelais, Reedrelais usw.

Das Relais stellt die Verbindung mit Hilfe einer Verriegelung her, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Es gibt vier Arten von Verriegelungsverbindungen in Relais. Sie sind -

  • Single Pole Single Throw (SPST) - Dieser Riegel hat eine einzelne Stange und wird auf einen einzelnen Wurf geworfen, um eine Verbindung herzustellen.

  • Single Pole Double Throw (SPDT)- Diese Verriegelung hat eine einpolige und eine doppelte Verriegelung, um eine Verbindung herzustellen. Es besteht die Wahl, eine Verbindung mit zwei verschiedenen Schaltkreisen herzustellen, für die zwei Würfe verbunden wurden.

  • Double Pole Single Throw (DPST)- Dieser Riegel hat einen zweipoligen und einen einfachen Wurf, um eine Verbindung herzustellen. Jeder der beiden Stromkreise kann wählen, ob die Verbindung mit dem Stromkreis auf einmal hergestellt werden soll.

  • Double Pole Double Throw (DPDT) - Dieser Riegel hat eine zweipolige Verriegelung und wird auf einen doppelten Wurf geworfen, um zwei Verbindungen gleichzeitig herzustellen.

Die folgende Abbildung zeigt die schematische Ansicht aller vier Arten von Verriegelungsverbindungen.

Elektronischer Schalter

Die nächste Art von Schalter, die diskutiert werden soll, ist der elektronische Schalter. Wie bereits erwähnt, ist der Transistor der am häufigsten verwendete elektronische Schalter für seinehigh operating speed und absence of sparking.

Das folgende Bild zeigt eine praktische elektronische Schaltung, mit der der Transistor als Schalter fungiert.

Ein Transistor arbeitet als Schalter im EIN-Zustand, wenn er im Sättigungsbereich betrieben wird. Es arbeitet als Schalter im AUS-Zustand, wenn es im Sperrbereich betrieben wird. Es arbeitet als Verstärker im linearen Bereich, der zwischen Transistor und Cutoff liegt. Informationen zu diesen Betriebsbereichen finden Sie im Kapitel Transistoren im Tutorial BASIC ELECTRONICS.

Wenn die äußeren Bedingungen so robust sind und hohe Temperaturen herrschen, würde ein einfacher und normaler Transistor nicht ausreichen. Ein spezielles Gerät mit dem NamenSilicon Control Rectifier, einfach SCRwird für solche Zwecke verwendet. Dies wird im Tutorial zu POWER ELECTRONICS ausführlich erläutert.

Vorteile eines elektronischen Schalters

Es gibt viele Vorteile eines elektronischen Schalters wie z

  • Kleiner
  • Leichter
  • Funkelt Betrieb
  • Keine beweglichen Teile
  • Weniger anfällig für Verschleiß
  • Geräuschloser Betrieb
  • Schnellere Bedienung
  • Billiger als andere Schalter
  • Weniger Wartung
  • Problemloser Service durch Festkörper

EIN transistorist ein einfacher elektronischer Schalter mit hoher Betriebsgeschwindigkeit. Es ist ein Festkörpergerät und die Kontakte sind alle einfach und daher wird die Funkenbildung während des Betriebs vermieden. Wir werden die Stufen des Schaltbetriebs in einem Transistor im nächsten Kapitel diskutieren.

EIN transistor wird als elektronischer Schalter verwendet, indem er entweder eingetrieben wird saturation oder in cut off. Der Bereich zwischen diesen beiden ist der lineare Bereich. Ein Transistor arbeitet in diesem Bereich als linearer Verstärker. Die Sättigung und Schnittoff Staaten sind in dieser Hinsicht eine wichtige Überlegung.

EIN & AUS-Zustände eines Transistors

Es gibt zwei Hauptbereiche im Betrieb eines Transistors, die wir als betrachten können ON und OFFZustände. Sie sind gesättigt und geschnittenoffZustände. Betrachten wir das Verhalten eines Transistors in diesen beiden Zuständen.

Betrieb im abgeschalteten Zustand

Die folgende Abbildung zeigt einen Transistor im Sperrbereich.

Wenn die Basis des Transistors negativ ist, geht der Transistor in den Abschaltzustand. Es gibt keinen Kollektorstrom. Daher ist I C = 0.

Die Spannung V CC an den Kollektor angelegt wird , erscheint über den Kollektorwiderstand R C . Deshalb,

V CE = V CC

Betrieb im Sättigungsbereich

Die folgende Abbildung zeigt einen Transistor im Sättigungsbereich.

Wenn die Basisspannung positiv ist und der Transistor in die Sättigung geht, I C fließt durch R C .

Dann fällt V CC über R C ab . Die Ausgabe ist Null.

$$I_C = I_{C(sat)} \: = \: \frac{V_{CC}}{R_C} \: and \: V_{CE} = 0$$

Eigentlich ist dies die ideale Bedingung. In der Praxis fließt ein gewisser Leckstrom. Daher können wir verstehen, dass ein Transistor als Schalter fungiert, wenn er in die Sättigung getrieben und Bereiche durch Anlegen positiver und negativer Spannungen an die Basis abgeschnitten wird.

Die folgende Abbildung gibt eine bessere Erklärung.

Beachten Sie die Gleichstromlastleitung, die I C und V CC verbindet . Wenn der Transistor in die Sättigung getrieben wird, fließt I C vollständig und V CE = 0, was durch den Punkt angezeigt wirdA.

Wenn der Transistor in die Abschaltung getrieben wird, ist I C Null und V CE = V CC, was durch den Punkt B angezeigt wird. Die Linie, die den Sättigungspunkt A und die Abschaltung B verbindet, wird als bezeichnetLoad line. Da die hier angelegte Spannung Gleichstrom ist, wird sie als bezeichnetDC Load line.

Praktische Überlegungen

Obwohl die oben genannten Bedingungen alle überzeugend sind, gibt es einige praktische Einschränkungen, damit solche Ergebnisse auftreten.

Während des Abschaltzustands

Ein idealer Transistor hat V CE = V CC und I C = 0.

In der Praxis fließt jedoch ein kleinerer Leckstrom durch den Kollektor.

Daher wird I C einige μA betragen.

Dies wird als bezeichnet Collector Leakage Current das ist natürlich vernachlässigbar.

Während des Sättigungszustands

Ein idealer Transistor hat V CE = 0 und I C = I C (sat) .

In der Praxis nimmt V CE jedoch auf einen Wert ab, der als bezeichnet wirdknee voltage.

Wenn V CE stärker als die Kniespannung abnimmt, nimmt β stark ab.

Da I C = βI B ist, verringert dies den Kollektorstrom.

Daher ist der maximale Strom I C, der V CE auf Kniespannung hält, bekannt alsSaturation Collector Current.

Sättigungskollektorstrom = $I_{C(sat)} \: = \: \frac{V_{CC} - V_{knee}}{R_C}$

Ein Transistor, der nur hergestellt wird, damit er zu Schaltzwecken funktioniert, wird als bezeichnet Switching Transistor. Dies funktioniert entweder in der Sättigung oder im Cut-Off-Bereich. Im Sättigungszustand wird diecollector saturation current fließt durch die Last und im abgeschalteten Zustand wird die collector leakage current fließt durch die Last.

Schaltwirkung eines Transistors

Ein Transistor hat drei Betriebsbereiche. Um die Effizienz des Betriebs zu verstehen, sind die praktischen Verluste zu berücksichtigen. Versuchen wir also, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie effizient ein Transistor als Schalter arbeitet.

Während des Abschaltzustands (AUS)

Der Basisstrom I B = 0

Der Kollektorstrom I C = I CEO (Kollektorstrom)

Leistungsverlust = Ausgangsspannung × Ausgangsstrom

$$= V_{CC} \times I_{CEO}$$

Da ich CEO sehr klein und V CC auch niedrig ist, wird der Verlust von sehr geringem Wert sein. Daher arbeitet ein Transistor als effizienter Schalter im AUS-Zustand.

Während des Sättigungszustands (EIN)

Wie vorhin besprochen,

$$I_{C(sat)} = \frac{V_{CC} - V_{knee}}{R_C}$$

Die Ausgangsspannung beträgt Vknee.

Verlustleistung = Ausgangsspannung × Ausgangsstrom

$$= \:V_{knee} \times I_{c(sat)}$$

Da das V- Knie von geringem Wert ist, ist der Verlust gering. Daher arbeitet ein Transistor als effizienter Schalter im EIN-Zustand.

Während der aktiven Region

Der Transistor liegt zwischen EIN & AUS-Zuständen. Der Transistor arbeitet als linearer Verstärker, bei dem kleine Änderungen des Eingangsstroms große Änderungen des Ausgangsstroms (ΔI C ) verursachen.

Schaltzeiten

Der Schalttransistor hat einen Impuls als Eingang und ein Impuls mit wenigen Variationen wird der Ausgang sein. Es gibt einige Begriffe, die Sie bezüglich der Zeitabläufe des Schaltausgangsimpulses kennen sollten. Lass uns durch sie gehen.

Lassen Sie die Eingangsimpulsdauer = T

Wenn der Eingangsimpuls angelegt wird, dauert es aufgrund der Streukapazitäten einige Zeit, bis der Kollektorstrom den stationären Wert erreicht. Die folgende Abbildung erläutert dieses Konzept.

Aus der obigen Abbildung

  • Time delay(td) - Die Zeit, die der Kollektorstrom benötigt, um von seinem Anfangswert bis zu 10% seines Endwerts zu gelangen, wird als bezeichnet Time Delay.

  • Rise time(tr) - Die Zeit, die der Kollektorstrom benötigt, um 10% seines Anfangswertes bis 90% seines Endwerts zu erreichen, wird als bezeichnet Rise Time.

  • Turn-on time (TON)- Die Summe aus Zeitverzögerung (t d ) und Anstiegszeit (t r ) heißtTurn-on time.

    T ON = t d + t r

  • Storage time (ts) - Das Zeitintervall zwischen der Hinterflanke des Eingangsimpulses und 90% des Maximalwertes des Ausgangs wird als bezeichnet Storage time.

  • Fall time (tf) - Die Zeit, die der Kollektorstrom benötigt, um von 90% seines Maximalwerts auf 10% seines Anfangswertes zu gelangen, wird als bezeichnet Fall Time.

  • Turn-off time (TOFF)- Die Summe aus Speicherzeit (t s ) und Abfallzeit (t f ) ist definiert alsTurn-off time.

    T OFF = t s + t f

  • Pulse Width(W) - Die Zeitdauer des Ausgangsimpulses, gemessen zwischen zwei 50% -Pegeln ansteigender und fallender Wellenform, ist definiert als Pulse Width.

EIN multivibrator Schaltung ist nichts als ein switching circuit. Es erzeugt nicht sinusförmige Wellen wie Rechteckwellen, Rechteckwellen und Sägezahnwellen usw. Multivibratoren werden als Frequenzgeneratoren, Frequenzteiler und Generatoren von Zeitverzögerungen sowie als Speicherelemente in Computern usw. verwendet.

Ein Transistor fungiert grundsätzlich als Verstärker in seinem linearen Bereich. Wenn eine Transistorverstärker-Ausgangsstufe mit der vorherigen Verstärkerstufe verbunden ist, spricht man von einer solchen Verbindung. Wenn ein Widerstand zum Koppeln von zwei Stufen einer solchen Verstärkerschaltung verwendet wird, wird dies als bezeichnetResistance coupled amplifier. Weitere Informationen finden Sie im AMPLIFIERS-Tutorial.

Was ist ein Multivibrator?

Gemäß der Definition ist ein Multivibrator ein zweistufiger widerstandsgekoppelter Verstärker mit positiver Rückkopplung vom Ausgang eines Verstärkers zum Eingang des anderen .

Zwei Transistoren sind in Rückkopplung geschaltet, so dass einer den Zustand des anderen steuert. Daher werden die EIN- und AUS-Zustände der gesamten Schaltung und die Zeiträume, für die die Transistoren in Sättigung oder Abschaltung gebracht werden, durch die Bedingungen der Schaltung gesteuert.

Die folgende Abbildung zeigt das Blockschaltbild eines Multivibrators.

Arten von Multivibratoren

Es gibt zwei mögliche Zustände eines Multivibrators. In der ersten Stufe wird der Transistor Q 1 eingeschaltet, während der Transistor Q 2 ausgeschaltet wird. In der zweiten Stufe wird der Transistor Q 1 ausgeschaltet, während der Transistor Q 2 eingeschaltet wird. Diese beiden Zustände werden abhängig von den Schaltungsbedingungen für bestimmte Zeiträume vertauscht.

Abhängig von der Art und Weise, in der diese beiden Zustände ausgetauscht werden, werden die Multivibratoren in drei Typen eingeteilt. Sie sind

Astabiler Multivibrator

Ein Astable Multivibrator ist eine solche Schaltung, dass es automatically switcheszwischen den beiden Zuständen kontinuierlich ohne Anlegen eines externen Impulses für seinen Betrieb. Da dies eine kontinuierliche Rechteckwellenausgabe erzeugt, wird es als a bezeichnetFree-running Multivibrator. Die Gleichstromquelle ist eine häufige Anforderung.

Die Zeitdauer dieser Zustände hängt von den Zeitkonstanten der verwendeten Komponenten ab. Da der Multivibrator weiter schaltet, werden diese Zustände als quasistabile oder halbstabile Zustände bezeichnet. Daher gibt estwo quasi-stable states für einen Astable Multivibrator.

Monostabiler Multivibrator

Ein monostabiler Multivibrator hat a stable state und a quasi-stable state. Dies hat einen Triggereingang für einen Transistor. Ein Transistor ändert also automatisch seinen Zustand, während der andere einen Triggereingang benötigt, um seinen Zustand zu ändern.

Da dieser Multivibrator für jeden Triggerimpuls einen einzigen Ausgang erzeugt, wird dies als bezeichnet One-shot Multivibrator. Dieser Multivibrator kann nicht länger im quasistabilen Zustand bleiben, während er im stabilen Zustand bleibt, bis der Triggerimpuls empfangen wird.

Bistabiler Multivibrator

Ein bistabiler Multivibrator hat beides two states stable. Es sind zwei Triggerimpulse erforderlich, um die Zustände zu ändern. Bis der Triggereingang gegeben ist, kann dieser Multivibrator seinen Zustand nicht ändern. Es ist auch bekannt alsflip-flop multivibrator.

Wenn der Triggerimpuls den Ausgang setzt oder zurücksetzt und einige Daten, dh entweder hoch oder niedrig, gespeichert werden, bis sie gestört werden, kann dieser Multivibrator als a bezeichnet werden Flip-flop. Weitere Informationen zu Flip-Flops finden Sie in unserem DIGITAL CIRCUITS-Tutorial unter:https://www.tutorialspoint.com/digital_circuits/index.htm

Schauen wir uns die folgende Abbildung an, um eine klare Vorstellung von der obigen Diskussion zu erhalten.

Alle diese drei Multivibratoren werden in den nächsten Kapiteln klar erläutert.

Ein astabiler Multivibrator hat no stable states. Sobald der Multivibrator eingeschaltet ist, ändert er seine Zustände nach einer bestimmten Zeitspanne, die durch die R C -Zeitkonstanten bestimmt wird, von selbst . Eine Gleichstromversorgung oder V cc wird der Schaltung für ihren Betrieb gegeben.

Konstruktion eines astabilen Multivibrators

Zwei Transistoren mit den Bezeichnungen Q 1 und Q 2 sind in Rückkopplung miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 1 ist über den Kondensator C 1 mit der Basis des Transistors Q 2 verbunden und umgekehrt. Die Emitter beider Transistoren sind mit Masse verbunden. Die Kollektorlastwiderstände R 1 und R 4 und die Vorspannungswiderstände R 2 und R 3 sind gleichwertig. Die Kondensatoren C 1 und C 2 sind gleichwertig.

Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan für Astable Multivibrator.

Betrieb des Astable Multivibrator

Wenn V cc angelegt wird, steigt der Kollektorstrom der Transistoren an. Da der Kollektorstrom vom Basisstrom abhängt,

$$I_c = \beta I_B$$

Da keine Transistoreigenschaften gleich sind, sagt einer der beiden Transistoren, dass Q 1 seinen Kollektorstrom erhöht und somit leitet. Der Kollektor von Q 1 wird über C 1 an die Basis von Q 2 angelegt . Durch diese Verbindung wird die erhöhte negative Spannung am Kollektor von Q 1 an der Basis von Q 2 angelegt und sein Kollektorstrom nimmt ab. Diese kontinuierliche Wirkung bewirkt, dass der Kollektorstrom von Q 2 weiter abnimmt. Dieser Strom, wenn er an die Basis von Q 1 angelegt wird, macht ihn negativer und mit den kumulativen Aktionen wird Q 1 in die Sättigung und Q 2 wird abgeschnitten. Somit ist die Ausgangsspannung von Q 1 V CE (sat) und Q 2 ist gleich V CC .

Der Kondensator C 1 lädt sich über R 1 auf und wenn die Spannung an C 1 0,7 V erreicht, reicht dies aus, um den Transistor Q 2 auf Sättigung zu bringen. Wenn diese Spannung an die Basis von Q 2 angelegt wird , wird sie gesättigt und verringert ihren Kollektorstrom. Diese Spannungsreduzierung am Punkt B wird an die Basis des Transistors Q 1 bis C 2 angelegt , wodurch die Sperrspannung Q 1 erzeugt wird . Eine Reihe dieser Aktionen dreht den Transistor Q 1 zum Abschalten und den Transistor Q 2 zur Sättigung. Nun hat Punkt A das Potential V CC . Der Kondensator C 2 lädt sich über R 2 auf . Die Spannung an diesem Kondensator C 2, wenn sie 0,7 V erreicht, schaltet den Transistor Q 1 auf Sättigung ein.

Daher werden die Ausgangsspannung und die Ausgangswellenform durch abwechselndes Schalten der Transistoren Q 1 und Q 2 gebildet . Die Zeitdauer dieser EIN / AUS-Zustände hängt von den Werten der verwendeten Vorspannungswiderstände und Kondensatoren ab, dh von den verwendeten R C -Werten. Da beide Transistoren abwechselnd betrieben werden, ist der Ausgang eine Rechteckwellenform mit der Spitzenamplitude von V CC .

Wellenformen

Die Ausgangswellenformen an den Kollektoren von Q 1 und Q 2 sind in den folgenden Figuren gezeigt.

Frequenz der Schwingungen

Die EIN-Zeit des Transistors Q 1 oder die AUS-Zeit des Transistors Q 2 ist gegeben durch

t 1 = 0,69 R 1 C 1

In ähnlicher Weise ist die AUS-Zeit des Transistors Q 1 oder die EIN-Zeit des Transistors Q 2 gegeben durch

t 2 = 0,69R 2 C 2

Daher Gesamtzeitraum der Rechteckwelle

t = t 1 + t 2 = 0,69 (R 1 C 1 + R 2 C 2 )

Da R 1 = R 2 = R und C 1 = C 2 = C ist, ist die Frequenz der Rechteckwelle

$$f = \frac{1}{t} = \frac{1}{1.38 R C} = \frac{0.7}{RC}$$

Vorteile

Die Vorteile eines astabilen Multivibrators sind folgende:

  • Keine externe Auslösung erforderlich.
  • Das Schaltungsdesign ist einfach
  • Inexpensive
  • Kann kontinuierlich funktionieren

Nachteile

Die Nachteile der Verwendung eines astabilen Multivibrators sind wie folgt:

  • Die Energieabsorption ist mehr im Kreislauf.
  • Das Ausgangssignal ist energiearm.
  • Ein Arbeitszyklus von weniger als oder gleich 50% kann nicht erreicht werden.

Anwendungen

Astabile Multivibratoren werden in vielen Anwendungen wie Amateurfunkgeräten, Morsecodegeneratoren, Zeitgeberschaltungen, analogen Schaltungen und Fernsehsystemen verwendet.

Ein monostabiler Multivibrator hat, wie der Name schon sagt, nur one stable state. Wenn der Transistor leitet, bleibt der andere im nichtleitenden Zustand. Ein stabiler Zustand ist ein solcher Zustand, in dem der Transistor unverändert bleibt, sofern er nicht durch einen externen Triggerimpuls gestört wird. Da Monostable nach dem gleichen Prinzip arbeitet, hat es einen anderen Namen alsOne-shot Multivibrator.

Aufbau eines monostabilen Multivibrators

Zwei Transistoren Q 1 und Q 2 sind in Rückkopplung miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 1 ist über den Kondensator C 1 mit der Basis des Transistors Q 2 verbunden . Die Basis Q 1 ist über den Widerstand R 2 und den Kondensator C mit dem Kollektor von Q 2 verbunden . Eine weitere Gleichstromversorgungsspannung –V BB wird über den Widerstand R 3 an die Basis des Transistors Q 1 gegeben . Der Triggerimpuls wird über den Kondensator C 2 an die Basis von Q 1 gegeben , um seinen Zustand zu ändern. R L1 und R L2 sind die Lastwiderstände von Q 1 und Q 2 .

Wenn einer der Transistoren in einen stabilen Zustand übergeht, wird ein externer Triggerimpuls gegeben, um seinen Zustand zu ändern. Nach dem Ändern seines Zustands bleibt der Transistor für einen bestimmten Zeitraum in diesem quasistabilen oder metastabilen Zustand, der durch die Werte der RC-Zeitkonstanten bestimmt wird und in den vorherigen stabilen Zustand zurückkehrt.

Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan eines monostabilen Multivibrators.

Betrieb des monostabilen Multivibrators

Erstens, wenn die Schaltung eingeschaltet ist, befindet sich der Transistor Q 1 im AUS-Zustand und Q 2 im EIN-Zustand. Dies ist der stabile Zustand. Wenn Q 1 ausgeschaltet ist, beträgt die Kollektorspannung am Punkt A V CC und daher wird C 1 aufgeladen. Ein positiver Triggerimpuls, der an der Basis des Transistors Q 1 angelegt wird, schaltet den Transistor ein. Dies verringert die Kollektorspannung, wodurch der Transistor Q 2 ausgeschaltet wird . Zu diesem Zeitpunkt beginnt sich der Kondensator C 1 zu entladen. Wenn die positive Spannung vom Kollektor des Transistors Q 2 an den Transistor Q 1 angelegt wird , bleibt sie im EIN-Zustand. Dies ist der quasistabile Zustand oder der metastabile Zustand.

Der Transistor Q 2 bleibt im AUS-Zustand, bis sich der Kondensator C 1 vollständig entlädt. Danach schaltet sich der Transistor Q 2 mit der durch die Kondensatorentladung angelegten Spannung ein. Dies schaltet den Transistor Q 1 ein , der der vorherige stabile Zustand ist.

Ausgangswellenformen

Die Ausgangswellenformen an den Kollektoren von Q 1 und Q 2 zusammen mit dem Triggereingang an der Basis von Q 1 sind in den folgenden Figuren gezeigt.

Die Breite dieses Ausgangsimpulses hängt von der RC-Zeitkonstante ab. Daher hängt es von den Werten von R 1 C 1 ab . Die Pulsdauer ist gegeben durch

$$T = 0.69R_1 C_1$$

Der angegebene Triggereingang ist von sehr kurzer Dauer, nur um die Aktion auszulösen. Dies veranlasst die Schaltung, ihren Zustand von einem stabilen Zustand in einen quasistabilen oder metastabilen oder semistabilen Zustand zu ändern, in dem die Schaltung für eine kurze Dauer verbleibt. Es gibt einen Ausgangsimpuls für einen Triggerimpuls.

Vorteile

Die Vorteile des monostabilen Multivibrators sind folgende:

  • Ein Triggerimpuls reicht aus.
  • Das Schaltungsdesign ist einfach
  • Inexpensive

Nachteile

Der Hauptnachteil der Verwendung eines monostabilen Multivibrators besteht darin, dass die Zeit zwischen den Anwendungen des Triggerimpulses T größer sein muss als die RC-Zeitkonstante der Schaltung.

Anwendungen

Monostabile Multivibratoren werden in Anwendungen wie Fernsehschaltungen und Steuerungssystemschaltungen verwendet.

Ein bistabiler Multivibrator hat two stable states. Die Schaltung bleibt in einem der beiden stabilen Zustände. Es wird in diesem Zustand fortgesetzt, es sei denn, ein externer Triggerimpuls wird gegeben. Dieser Multivibrator ist auch bekannt alsFlip-flop. Diese Schaltung wird einfach als bezeichnetBinary.

Es gibt nur wenige Typen in bistabilen Multivibratoren. Sie sind wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Aufbau eines bistabilen Multivibrators

Zwei ähnliche Transistoren Q 1 und Q 2 mit den Lastwiderständen R L1 und R L2 sind in Rückkopplung miteinander verbunden. Die Basiswiderstände R 3 und R 4 sind mit einer gemeinsamen Quelle - V BB - verbunden . Die Rückkopplungswiderstände R 1 und R 2 werden von den Kondensatoren C 1 und C 2, bekannt alsCommutating Capacitors. Der Transistor Q 1 erhält einen Triggereingang an der Basis durch den Kondensator C 3 und der Transistor Q 2 erhält einen Triggereingang an seiner Basis durch den Kondensator C 4 .

Die Kondensatoren C 1 und C 2 sind auch bekannt alsSpeed-up Capacitors, wie sie die reduzieren transition timeDies bedeutet die Zeit, die für die Übertragung der Leitung von einem Transistor zum anderen benötigt wird.

Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan eines selbst vorgespannten bistabilen Multivibrators.

Betrieb des bistabilen Multivibrators

Wenn die Schaltung eingeschaltet wird, wird aufgrund einiger Schaltungsungleichgewichte wie in Astable einer der Transistoren, beispielsweise Q 1, eingeschaltet, während der Transistor Q 2 ausgeschaltet wird. Dies ist ein stabiler Zustand des bistabilen Multivibrators.

Durch Anlegen eines negativen Triggers an der Basis des Transistors Q 1 oder durch Anlegen eines positiven Triggerimpulses an der Basis des Transistors Q 2 bleibt dieser stabile Zustand unverändert. Lassen Sie uns dies verstehen, indem wir einen negativen Impuls an der Basis des Transistors Q 1 betrachten . Infolgedessen steigt die Kollektorspannung an, wodurch der Transistor Q 2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird . Der Kollektorstrom von Q 2, wie er an der Basis von Q 1 angelegt wird , spannt Q 1 in Sperrrichtung vor und diese kumulative Wirkung macht den Transistor Q 1 AUS und den Transistor Q 2 EIN. Dies ist ein weiterer stabiler Zustand des Multivibrators.

Wenn nun dieser stabile Zustand erneut geändert werden muss, wird entweder ein negativer Triggerimpuls am Transistor Q 2 oder ein positiver Triggerimpuls am Transistor Q 1 angelegt.

Ausgangswellenformen

Die Ausgangswellenformen an den Kollektoren von Q 1 und Q 2 zusammen mit den Triggereingängen, die an den Basen von Q W und Q 2 angegeben sind, sind in den folgenden Figuren gezeigt.

Vorteile

Die Verwendung eines bistabilen Multivibrators bietet folgende Vorteile:

  • Speichert die vorherige Ausgabe, sofern sie nicht gestört ist.
  • Das Schaltungsdesign ist einfach

Nachteile

Die Nachteile eines bistabilen Multivibrators sind wie folgt:

  • Es sind zwei Arten von Triggerimpulsen erforderlich.
  • Etwas teurer als andere Multivibratoren.

Anwendungen

Bistabile Multivibratoren werden in Anwendungen wie der Impulserzeugung und digitalen Operationen wie dem Zählen und Speichern von Binärinformationen verwendet.

Binär mit fester Vorspannung

Eine Binärschaltung mit fester Vorspannung ähnelt einem Astable Multivibrator, verfügt jedoch über einen einfachen SPDT-Schalter. Zwei Transistoren sind in Rückkopplung mit zwei Widerständen verbunden, wobei ein Kollektor mit der Basis des anderen verbunden ist. Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan einer Binärdatei mit fester Vorspannung.

Um die Funktionsweise zu verstehen, betrachten wir den Schalter als in Position 1. Jetzt ist der Transistor Q 1 ausgeschaltet , wenn die Basis geerdet ist. Die Kollektorspannung an der Ausgangsklemme V O1 ist gleich V CC, wodurch der Transistor Q 2 eingeschaltet wird . Der Ausgang an der Klemme V O2 geht auf LOW. Dies ist ein stabiler Zustand, der nur durch einen externen Trigger geändert werden kann. Der Wechsel des Schalters in Position 2 wirkt als Auslöser.

Wenn der Schalter geändert wird, ist die Basis des Transistors Q 2 geerdet und in den AUS-Zustand versetzt. Die Kollektorspannung an V O2 ist gleich V CC, die an den Transistor Q 1 angelegt wird , um ihn einzuschalten. Dies ist der andere stabile Zustand. Die Auslösung erfolgt in dieser Schaltung mit Hilfe eines SPDT-Schalters.

Es gibt zwei Haupttypen der Triggerung für die Binärschaltungen. Sie sind

  • Symmetrisches Triggern
  • Asymmetrische Auslösung

Schmitt-Trigger

Eine andere Art von Binärschaltung, die diskutiert werden sollte, ist die Emitter Coupled BinarySchaltkreis. Diese Schaltung wird auch als bezeichnetSchmitt TriggerSchaltkreis. Diese Schaltung wird für ihre Anwendungen als ein besonderer Typ dieser Art angesehen.

Der Hauptunterschied in der Konstruktion dieser Schaltung ist , dass die Kopplung von dem Ausgang C 2 des zweiten Transistors an die Basis B1 des ersten Transistors fehlt und daß Rückkopplung wird nun über den Widerstand R erhalten e . Diese Schaltung wird als bezeichnetRegenerative circuit denn das hat eine positive feedback und no Phase inversion. Die Schaltung des Schmitt-Triggers unter Verwendung von BJT ist wie unten gezeigt.

Anfangs haben wir Q 1 AUS und Q 2 EIN. Die an der Basis von Q 2 angelegte Spannung ist V CC über R C1 und R 1 . Die Ausgangsspannung wird also sein

$$V_0 = V_{CC} - (I_{C2}R_{c2})$$

Wenn Q 2 eingeschaltet ist, gibt es einen Spannungsabfall über R E , der (I C2 + I B2 ) R E ist . Diese Spannung wird nun am Emitter von Q 1 angelegt . Die Eingangsspannung wird erhöht und bis Q 1 die Einschaltspannung zum Einschalten erreicht, bleibt der Ausgang LOW. Wenn Q 1 eingeschaltet ist , erhöht sich der Ausgang, da Q 2 ebenfalls eingeschaltet ist. Wenn die Eingangsspannung weiter ansteigt, fällt die Spannung an den Punkten C 1 und B 2 weiter ab und E 2 steigt weiter an. Bei einem bestimmten Wert der Eingangsspannung wird Q 2 ausgeschaltet . Die Ausgangsspannung an diesem Punkt beträgt V CC und bleibt konstant, obwohl die Eingangsspannung weiter erhöht wird.

Wenn die Eingangsspannung ansteigt, bleibt der Ausgang NIEDRIG, bis die Eingangsspannung V 1 erreicht, wobei

$$V_1 = [V_{CC} - (I_{C2}R_{C2})]$$

Der Wert, bei dem die Eingangsspannung gleich V 1 ist und der Transistor Q 1 in die Sättigung eintreten kann, wird aufgerufenUTP(Oberer Triggerpunkt). Wenn die Spannung bereits größer als V 1 ist , bleibt sie dort, bis die Eingangsspannung V 2 erreicht , was ein Übergang mit niedrigem Pegel ist. Daher wird der Wert, für den die Eingangsspannung V 2 ist, bei dem Q 2 in den EIN-Zustand übergeht, als bezeichnetLTP (Unterer Triggerpunkt).

Ausgangswellenformen

Die Ausgangswellenformen werden wie unten gezeigt erhalten.

Die Schmitt-Triggerschaltung arbeitet als Comparator und vergleicht daher die Eingangsspannung mit zwei verschiedenen Spannungspegeln, die als bezeichnet werden UTP (Oberer Triggerpunkt) und LTP(Unterer Triggerpunkt). Wenn der Eingang dieses UTP überschreitet, wird er als HIGH betrachtet, und wenn er unter diesen LTP fällt, wird er als LOW betrachtet. Der Ausgang ist ein Binärsignal, das 1 für HIGH und 0 für LOW anzeigt. Daher wird ein analoges Signal in ein digitales Signal umgewandelt. Befindet sich der Eingang auf einem Zwischenwert (zwischen HIGH und LOW), ist der vorherige Wert der Ausgang.

Dieses Konzept hängt von dem Phänomen ab, das als bezeichnet wird Hysteresis. Die Übertragungseigenschaften elektronischer Schaltungen zeigen aloop genannt als Hysteresis. Es wird erklärt, dass die Ausgabewerte sowohl von den aktuellen als auch von den vergangenen Werten der Eingabe abhängen. Dies verhindert eine unerwünschte Frequenzumschaltung in Schmitt-Triggerschaltungen

Vorteile

Die Vorteile der Schmitt-Triggerschaltung sind

  • Perfekte Logikpegel bleiben erhalten.
  • Es hilft, Metastabilität zu vermeiden.
  • Wegen seiner Impulskonditionierung normalen Komparatoren vorgezogen.

Nachteile

Die Hauptnachteile eines Schmitt-Triggers sind:

  • Wenn die Eingabe langsam ist, ist die Ausgabe langsamer.
  • Wenn der Eingang verrauscht ist, ist der Ausgang verrauscht.

Anwendungen des Schmitt-Triggers

Schmitt-Triggerschaltungen werden als Amplitudenkomparator- und Quadrierungsschaltung verwendet. Sie werden auch in Impulskonditionierungs- und Schärfschaltungen verwendet.

Dies sind die Multivibratorschaltungen, die Transistoren verwenden. Dieselben Multivibratoren werden unter Verwendung von Operationsverstärkern und IC 555-Zeitgeberschaltungen entwickelt, die in weiteren Tutorials erläutert werden.

Nachdem wir die Grundlagen von Impulsschaltungen besprochen haben, wollen wir nun verschiedene Schaltungen durchgehen, die erzeugen und damit umgehen Saw tooth waves. Eine Sägezahnwelle nimmt linear mit der Zeit zu und nimmt plötzlich ab. Dies wird auch als bezeichnetTime base signal. Tatsächlich ist dies die ideale Ausgabe eines Zeitbasisgenerators.

What is a Time Base Generator?

An Electronic generator that generates the high frequency saw tooth waves can be termed as a Time Base Generator. It can also be understood as an electronic circuit which generates an output voltage or current waveform, a portion of which varies linearly with time. The horizontal velocity of a time base generator must be constant.

To display the variations of a signal with respect to time on an oscilloscope, a voltage that varies linearly with time, has to be applied to the deflection plates. This makes the signal to sweep the beam horizontally across the screen. Hence the voltage is called as Sweep Voltage. The Time Base Generators are called as Sweep Circuits.

Features of a Time Base Signal

To generate a time base waveform in a CRO or a picture tube, the deflecting voltage increases linearly with time. Generally, a time base generator is used where the beam deflects over the screen linearly and returns to its starting point. This occurs during the process of Scanning. A cathode ray tube and also a picture tube works on the same principle. The beam deflects over the screen from one side to the other (generally from left to right) and gets back to the same point.

This phenomenon is termed as Trace and Retrace. The deflection of beam over the screen from left to right is called as Trace, while the return of the beam from right to left is called as Retrace or Fly back. Usually this retrace is not visible. This process is done with the help of a saw tooth wave generator which sets the time period of the deflection with the help of RC components used.

Let us try to understand the parts of a saw-tooth wave.

In the above signal, the time during which the output increases linearly is called as Sweep Time (TS) and the time taken for the signal to get back to its initial value is called as Restoration Time or Fly back Time or Retrace Time (Tr). Both of these time periods together form the Time period of one cycle of the Time base signal.

Actually, this Sweep voltage waveform we get is the practical output of a sweep circuit whereas the ideal output has to be the saw tooth waveform shown in the above figure.

Types of Time base Generators

There are two types of Time base Generators. They are −

  • Voltage Time Base Generators − A time base generator that provides an output voltage waveform that varies linearly with time is called as a Voltage Time base Generator.

  • Current Time Base Generator − A time base generator that provides an output current waveform that varies linearly with time is called as a Current Time base Generator.

Applications

Time Base Generators are used in CROs, televisions, RADAR displays, precise time measurement systems, and time modulation.

Errors of Sweep Signals

After generating the sweep signals, it is time to transmit them. The transmitted signal may be subjected to deviation from linearity. To understand and correct the errors occurred, we must have some knowledge on the common errors that occur.

The deviation from linearity is expressed in three different ways. They are −

  • The Slope or Sweep Speed Error
  • The Displacement Error
  • The Transmission Error

Let us discuss these in detail.

The Slope or Sweep Speed Error (es)

A Sweep voltage must increase linearly with time. The rate of change of sweep voltage with time must be constant. This deviation from linearity is defined as Slope Speed Error or Sweep Speed Error.

Slope or Sweep speed eror es = $\frac{difference \: in\: slope\: at \: the\: beginning\: and\: end\: of\: sweep}{initial \: value \:of \: slope}$

$$= \frac{\left (\frac{\mathrm{d} V_0}{\mathrm{d} t} \right )_{t = 0} - \left( \frac{\mathrm{d} V_0}{\mathrm{d} t} \right)_{t = T_s}}{\left( \frac{\mathrm{d} V_0}{\mathrm{d} t}\right )_{t = 0}}$$

The Displacement Error (ed)

An important criterion of linearity is the maximum difference between the actual sweep voltage and the linear sweep which passes through the beginning and end points of the actual sweep.

This can be understood from the following figure.

The displacement error ed is defined as

ed = $\frac{(actual\: speed)\thicksim (linear\: sweep \: that\: passes\: beginning \: and \: ending\: of\: actual\: sweep)}{amplitude\: of\: sweep\: at\: the \: end\: of\: sweep\: time}$

$$= \: \frac{(V_s - V′_s)_{max}}{V_s}$$

Where Vs is the actual sweep and V’s is the linear sweep.

The Transmission Error (et)

When a sweep signal passes through a high pass circuit, the output gets deviated from the input as shown below.

This deviation is expressed as transmission error.

Transmission Error = $\frac{(input)\: \thicksim \:(output)}{input\: at \: the\: end\: of\: the\: sweep}$

$$e_t = \frac{V′_s − V}{V′_s}$$

Where V’s is the input and Vs is the output at the end of the sweep i.e. at t = Ts.

If the deviation from linearity is very small and the sweep voltage may be approximated by the sum of linear and quadratic terms in t, then the above three errors are related as

$$e_d = \frac{e_s}{8} = \frac{e_t}{4}$$

$$e_s = 2e_t = 8e_d$$

The sweep speed error is more dominant than the displacement error.

As we have an idea that there are two types of time base generators, let us try to know about the basic circuits of those time base generator circuits.

Voltage Time base Generator

A time base generator that provides an output voltage waveform that varies linearly with time is called as a Voltage Time base Generator.

Let us try to understand the basic voltage time base generator.

A Simple Voltage Time base Generator

A basic simple RC time base generator or a Ramp generator or a sweep circuit consists of a capacitor C which charges through VCC via a series connected resistor R2. It contains a BJT whose base is connected through the resistor R1. The capacitor charges through the resistor and discharges through the transistor.

The following figure shows a simple RC sweep circuit.

By the application of a positive going voltage pulse, the transistor Q turns ON to saturation and the capacitor rapidly discharges through Q and R1 to VCE (sat). When the input pulse ends, Q switches OFF and the capacitor C starts charging and continues to charge until the next input pulse. This process repeats as shown in the waveform below.

When the transistor turns ON it provides a low resistance path for the capacitor to discharge quickly. When the transistor is in OFF condition, the capacitor will charge exponentially to the supply voltage VCC, according to the equation

$$V_0 = V_{CC}[1 - exp(-t/RC)]$$

Where

  • VO = instantaneous voltage across the capacitor at time t
  • VCC = supply voltage
  • t = time taken
  • R = value of series resistor
  • C = value of the capacitor

Let us now try to know about different types of time base generators.

The circuit just we had discussed, is a voltage time base generator circuit as it offers the output in the form of voltage.

Current Time base Generator

A time base generator that provides an output current waveform that varies linearly with time is called as a Current Time base Generator.

Let us try to understand the basic current time base generator.

Ein einfacher Generator für die aktuelle Zeitbasis

Ein einfacher RC-Zeitbasisgenerator oder ein Rampengenerator oder eine Wobbelschaltung besteht aus einem Transistor mit gemeinsamer Basiskonfiguration und zwei Widerständen mit einem im Emitter und einem im Kollektor. Das V CC wird dem Kollektor des Transistors gegeben. Das Schaltbild eines grundlegenden Rampenstromgenerators ist wie hier unten gezeigt.

Bei einem Transistor, der in einer Konfiguration mit gemeinsamer Basis angeschlossen ist, ändert sich sein Kollektorstrom linear mit seinem Emitterstrom. Wenn der Emitterstrom konstant gehalten wird, ist auch der Kollektorstrom nahezu konstant, mit Ausnahme sehr kleinerer Werte der Kollektorbasisspannungen.

Wenn die Eingangsspannung V i an der Basis des Transistors angelegt wird, erscheint sie am Emitter, der den Emitterstrom i E erzeugt, und dieser steigt linear an, wenn V i von Null auf seinen Spitzenwert ansteigt. Der Kollektorstrom steigt mit zunehmendem Emitterstrom an, da i C eng gleich i E ist .

Der Momentanwert des Laststroms ist

$$i_L i_C \thickapprox (v_i - V_{BE})/R_E$$

Die Eingangs- und Ausgangswellenformen sind wie unten gezeigt.

Ein Bootstrap-Sweep-Generator ist eine Zeitbasis-Generatorschaltung, deren Ausgang über die Rückkopplung zum Eingang zurückgeführt wird. Dies erhöht oder verringert die Eingangsimpedanz der Schaltung. Dieser Prozess vonbootstrapping wird verwendet, um einen konstanten Ladestrom zu erreichen.

Aufbau des Bootstrap-Zeitbasisgenerators

Die Boot-Strap-Zeitbasis-Generatorschaltung besteht aus zwei Transistoren, Q 1, die als Schalter fungieren, und Q 2, die als Emitterfolger fungieren. Der Transistor Q 1 ist unter Verwendung eines Eingangskondensators C B an seiner Basis und eines Widerstands R B über V CC verbunden . Der Kollektor des Transistors Q 1 ist mit der Basis des Transistors Q 2 verbunden . Der Kollektor von Q 2 ist mit V CC verbunden, während sein Emitter mit einem Widerstand R E versehen ist, über den der Ausgang geführt wird.

Es wird eine Diode D genommen, deren Anode mit V CC verbunden ist, während die Kathode mit dem Kondensator C 2 verbunden ist, der mit dem Ausgang verbunden ist. Die Kathode der Diode D ist auch mit einem Widerstand R verbunden, der wiederum mit einem Kondensator C 1 verbunden ist . Diese C 1 und R sind durch die Basis von Q 2 und den Kollektor von Q 1 verbunden . Die am Kondensator C 1 auftretende Spannung liefert die Ausgangsspannung V o .

Die folgende Abbildung erläutert den Aufbau des Boot-Strap-Zeitbasisgenerators.

Betrieb des Bootstrap-Zeitbasisgenerators

Vor dem Anlegen der Gate-Wellenform bei t = 0 ist Q 1 EIN und Q 2 AUS , da der Transistor genügend Basisantrieb von V CC über R B erhält. Der Kondensator C 2 Ladungen V CC über die Diode D. Dann wird ein negativer Triggerimpuls von dem Gating - Wellenform eines monostabilen Multivibrators an der Basis von Q angelegt 1 die Q schaltet 1 OFF. Der Kondensator C 2 entlädt sich nun und der Kondensator C 1 lädt sich über den Widerstand R auf. Da der Kondensator C 2 einen großen Kapazitätswert aufweist, variieren seine Spannungspegel (Laden und Entladen) langsamer. Daher entlädt es sich langsam und behält während der Rampenerzeugung am Ausgang von Q 2 einen nahezu konstanten Wert bei .

Während der Rampenzeit ist die Diode D in Sperrrichtung vorgespannt. Der Kondensator C 2 liefert einen kleinen Strom I C1, damit sich der Kondensator C 1 auflädt. Da der Kapazitätswert hoch ist, obwohl er Strom liefert, macht er keinen großen Unterschied in seiner Ladung. Wenn Q 1 am Ende der Rampenzeit eingeschaltet wird, entlädt sich C 1 schnell auf seinen Anfangswert. Diese Spannung wird über V O . Folglich wird die Diode D wieder in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Kondensator C 2 erhält einen Stromimpuls, um seine kleine Ladung wiederherzustellen, die während des Ladens von C 1 verloren geht . Jetzt ist die Schaltung bereit, einen weiteren Rampenausgang zu erzeugen.

Der Kondensator C2 Dies hilft bei der Bereitstellung eines gewissen Rückkopplungsstroms für den Kondensator C1 boot strapping capacitor das liefert konstanten Strom.

Ausgangswellenformen

Die Ausgangswellenformen werden wie in der folgenden Abbildung gezeigt erhalten.

Der am Eingang gegebene Impuls und die Spannung V C1, die das Laden und Entladen des Kondensators C 1 bezeichnet, der zum Ausgang beiträgt, sind in der obigen Abbildung gezeigt.

Vorteil

Der Hauptvorteil dieses Boot-Strap-Rampengenerators besteht darin, dass die Ausgangsspannungsrampe sehr linear ist und die Rampenamplitude den Versorgungsspannungspegel erreicht.

Die Transistor-Miller-Zeitbasis-Generatorschaltung ist die beliebteste Miller integratorSchaltung, die eine Sweep-Wellenform erzeugt. Dies wird hauptsächlich in horizontalen Ablenkkreisen verwendet.

Versuchen wir, den Aufbau und die Funktionsweise einer Miller-Zeitbasisgeneratorschaltung zu verstehen.

Bau des Miller Sweep Generators

Die Miller-Zeitbasis-Generatorschaltung besteht im Anfangsstadium aus einem Schalter und einer Zeitschaltung, deren Eingang von der Schmitt-Gate-Generatorschaltung stammt. Der Verstärkerabschnitt ist der folgende, der drei Stufen hat, wobei die erste eine istemitter follower, zweitens ein amplifier und der dritte ist auch ein emitter follower.

Eine Emitterfolgerschaltung wirkt normalerweise als Buffer amplifier. Es hat einlow output impedance und ein high input impedance. Durch die niedrige Ausgangsimpedanz kann die Schaltung eine schwere Last ansteuern. Die hohe Eingangsimpedanz verhindert, dass die Schaltung ihre vorherige Schaltung nicht lädt. Der letzte Emitterfolgerabschnitt lädt den vorherigen Verstärkerabschnitt nicht. Aus diesem Grund ist die Verstärkerverstärkung hoch.

Der Kondensator C, der zwischen der Basis von Q 1 und dem Emitter von Q 3 angeordnet ist, ist der Zeitsteuerungskondensator. Die Werte von R und C und die Änderung des Spannungspegels von V BB ändern die Wobbelgeschwindigkeit. Die folgende Abbildung zeigt die Schaltung eines Miller-Zeitbasisgenerators.

Betrieb des Miller Sweep Generators

Wenn der Ausgang des Schmitt-Triggergenerators ein negativer Impuls ist, wird der Transistor Q 4 eingeschaltet und der Emitterstrom fließt durch R 1 . Der Emitter liegt auf einem negativen Potential und derselbe wird an der Kathode der Diode D angelegt, wodurch er in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird. Da der Kondensator C hier umgangen wird, wird er nicht geladen.

Das Anlegen eines Triggerimpulses macht den Schmitt-Gate-Ausgang hoch, was wiederum den Transistor Q 4 ausschaltet. Nun wird am Emitter von Q 4 eine Spannung von 10 V angelegt , die den Strom durch R 1 fließen lässt, wodurch auch die Diode D in Sperrrichtung vorgespannt wird. Wenn sich der Transistor Q 4 im Cutoff befindet, wird der Kondensator C von V BB über R aufgeladen und liefert einen Rundown-Sweep-Ausgang am Emitter von Q 3 . Der Kondensator C entlädt sich über D und der Transistor Q 4 am Ende des Durchlaufs.

Unter Berücksichtigung des Effekts der Kapazität C 1 ist die Steigungsgeschwindigkeit oder der Wobbelgeschwindigkeitsfehler gegeben durch

$$e_s = \frac{V_s}{V} \left( 1- A + \frac{R}{R_i} + \frac{C}{C_i} \right )$$

Anwendungen

Miller-Sweep-Schaltungen sind in vielen Geräten die am häufigsten verwendete Integratorschaltung. Es ist ein weit verbreiteter Sägezahngenerator.

Der Unijunction-Transistor ist ein solcher Transistor, der einen einzelnen PN-Übergang hat, aber immer noch keine Diode. Unijunction Transistor oder einfachUJThat im Gegensatz zu einem normalen Transistor einen Emitter und zwei Basen. Diese Komponente ist besonders bekannt für ihre negativen Widerstandseigenschaften und auch für ihre Anwendung als Relaxationsoszillator.

Bau von UJT

Es wird angenommen, dass ein Stab aus hochohmigem Silizium vom n-Typ die Grundstruktur bildet. An beiden Enden sind zwei ohmsche Kontakte gezeichnet, die beide Basen sind. Daran ist eine aluminiumstabartige Struktur angebracht, die zum Emitter wird. Dieser Emitter liegt nahe der Basis 2 und etwas weit von der Basis 1 entfernt. Beide verbinden sich zu einem PN-Übergang. Da ein einzelner PN-Übergang vorhanden ist, wird diese Komponente als a bezeichnetUnijunction transistor.

Ein Innenwiderstand genannt als intrinsic resistancebefindet sich im Stab, dessen Widerstandswert von der Dotierungskonzentration des Stabes abhängt. Die Konstruktion und das Symbol von UJT sind wie unten gezeigt.

In dem Symbol wird der Emitter durch einen geneigten Pfeil angezeigt und die verbleibenden zwei Enden zeigen die Basen an. Da das UJT als eine Kombination aus Diode und einem gewissen Widerstand verstanden wird, kann die interne Struktur des UJT durch ein äquivalentes Diagramm angezeigt werden, um die Funktionsweise des UJT zu erklären.

Arbeiten von UJT

Die Arbeitsweise von UJT kann durch sein Ersatzschaltbild verstanden werden. Die am Emitter angelegte Spannung wird als V E und die Innenwiderstände als R B1 und R B2 an den Basen 1 bzw. 2 angegeben. Beide intern vorhandenen Widerstände werden zusammen als bezeichnetintrinsic resistance, angegeben als R BB . Die Spannung an RB1 kann als V 1 bezeichnet werden . Die Gleichspannung, die angelegt wird, damit die Schaltung funktioniert, ist V BB .

Das UJT-Ersatzschaltbild ist wie unten angegeben.

Wenn zunächst keine Spannung anliegt,

$$V_E = 0$$

Dann wird die Spannung V BB über R B2 angelegt . Die Diode D ist in Sperrrichtung vorgespannt. Die Spannung an der Diode beträgt VB, was die Sperrspannung der Emitterdiode ist. Durch den Einsatz von V BB , erscheint einige Spannung am Punkt A. So wird die Gesamtspannung V sein A + V B .

Wenn nun die Emitterspannung V E erhöht wird, fließt der Strom I E durch die Diode D. Dieser Strom macht die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Die Träger werden induziert und der Widerstand R B1 nimmt weiter ab. Daher nimmt auch das Potential über R B1 ab, was bedeutet, dass V B1 .

$$V_{B1} = \left( \frac{R_{B1}}{R_{B1} + R_{B2}} \right )V_{BB}$$

Da V BB konstant ist und R B1 aufgrund der Dotierungskonzentration des Kanals auf seinen Minimalwert abnimmt, nimmt auch V B1 ab.

Tatsächlich werden die intern vorhandenen Widerstände zusammen als bezeichnet intrinsic resistance, angegeben als R BB . Der oben erwähnte Widerstand kann als angegeben werden

$$R_{BB} = R_{B1} + R_{B2}$$

$$\left( \frac{R_{B1}}{R_{BB}} \right ) = \eta$$

Das Symbol η wird verwendet, um den angelegten Gesamtwiderstand darzustellen.

Daher wird die Spannung an V B1 dargestellt als

$$V_{B1} = \eta V_{BB}$$

Die Emitterspannung ist gegeben als

$$V_E = V_D + V_{B1}$$

$$V_E = 0.7 + V_{B1}$$

Wobei V D die Spannung an der Diode ist.

Wenn die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, beträgt die Spannung an ihr 0,7 V. Dies ist also konstant und V B1 nimmt weiter ab. Daher nimmt V E weiter ab. Sie nimmt auf einen kleinsten Wert ab, der als V V bezeichnet werden kannValley voltage. Die Spannung, bei der das UJT eingeschaltet wird, ist diePeak Voltagebezeichnet als V P .

VI Eigenschaften von UJT

Das bisher diskutierte Konzept wird aus der folgenden Grafik deutlich.

Wenn anfänglich V E Null ist, fließt ein gewisser Rückstrom IE, bis der Wert von VE einen Punkt erreicht, an dem

$$V_E = \eta V_{BB}$$

Dies ist der Punkt, an dem die Kurve die Y-Achse berührt.

Wenn V E eine Spannung erreicht, wo

$$V_E = \eta V_{BB} + V_D$$

Zu diesem Zeitpunkt wird die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt.

Die Spannung an diesem Punkt heißt V P (Peak Voltage) und der Strom an dieser Stelle heißt I P (Peak Current). Der bisherige Teil in der Grafik wird als bezeichnetCut off region als der UJT war im AUS-Zustand.

Wenn nun V E weiter erhöht wird, nimmt auch der Widerstand R B1 und dann die Spannung V 1 ab, aber der Strom durch ihn nimmt zu. Dies ist dasNegative resistance property und daher wird diese Region als bezeichnet Negative resistance region.

Die Spannung V E erreicht nun einen bestimmten Punkt, an dem ein weiterer Anstieg zu einem Spannungsanstieg über R B1 führt . Die Spannung an diesem Punkt wird als V V (Valley Voltage) und der Strom an dieser Stelle heißt I V (Valley Current). Die Region danach wird als bezeichnetSaturation region.

Anwendungen von UJT

UJTs werden am häufigsten als Relaxationsoszillatoren verwendet. Sie werden auch in Phasenregelkreisen verwendet. Darüber hinaus werden UJTs häufig verwendet, um einen Takt für digitale Schaltungen, eine Zeitsteuerung für verschiedene Geräte, ein gesteuertes Zünden in Thyristoren und eine Synchronimpulsimpulsierung für horizontale Ablenkschaltungen in CRO bereitzustellen.

Ein oscillatorist ein Gerät, das selbst eine Wellenform ohne Eingabe erzeugt. Obwohl eine gewisse Gleichspannung angelegt wird, damit das Gerät funktioniert, erzeugt es keine Wellenform als Eingang. Ein Relaxationsoszillator ist ein Gerät, das a erzeugtnon-sinusoidal waveformallein. Diese Wellenform hängt im Allgemeinen von den Lade- und Entladezeitkonstanten eines Kondensators in der Schaltung ab.

Bauen und Arbeiten

Der Emitter von UJT ist wie gezeigt mit einem Widerstand und einem Kondensator verbunden. Die RC-Zeitkonstante bestimmt die Zeitabläufe der Ausgangswellenform des Relaxationsoszillators. Beide Basen sind jeweils mit einem Widerstand verbunden. Die Gleichspannungsversorgung V BB ist gegeben.

Die folgende Abbildung zeigt, wie ein UJT als Relaxationsoszillator verwendet wird.

Zu Beginn ist die Spannung am Kondensator Null.

$$V_c = 0$$

Das UJT ist ausgeschaltet. Der WiderstandR stellt einen Pfad für den Kondensator bereit C durch die angelegte Spannung aufladen.

Der Kondensator lädt sich entsprechend der Spannung auf

$$V = V_0(1 - e^{-t/RC})$$

Der Kondensator beginnt normalerweise zu laden und lädt sich bis zur maximalen Spannung V BB weiter auf . Wenn jedoch in dieser Schaltung die Spannung am Kondensator einen Wert erreicht, der es dem UJT ermöglicht, sich einzuschalten (die Spitzenspannung), stoppt der Kondensator zum Laden und beginnt, sich durch UJT zu entladen. Diese Entladung setzt sich nun bis zur minimalen Spannung fort, die das UJT ausschaltet (die Talspannung). Dieser Prozess wird fortgesetzt und die Spannung am Kondensator wird, wenn sie in einem Diagramm angezeigt wird, die folgende Wellenform beobachtet.

Das Laden und Entladen des Kondensators erzeugt also die Sweep-Wellenform wie oben gezeigt. Die Ladezeit erzeugt einen zunehmenden Sweep und die Entladezeit erzeugt einen abnehmenden Sweep. Die Wiederholung dieses Zyklus bildet eine kontinuierliche Sweep-Ausgangswellenform.

Da der Ausgang eine nicht sinusförmige Wellenform ist, soll diese Schaltung als Relaxationsoszillator arbeiten.

Anwendungen des Relaxationsoszillators

Relaxationsoszillatoren werden häufig in Funktionsgeneratoren, elektronischen Signaltönen, SMPS, Wechselrichtern, Blinkern und spannungsgesteuerten Oszillatoren verwendet.

In jedem System mit unterschiedlichen Wellenformgeneratoren müssen alle synchron betrieben werden. Bei der Synchronisation werden zwei oder mehr Wellenformgeneratoren genau zur gleichen Zeit an einem Referenzpunkt im Zyklus ankommen.

Arten der Synchronisation

Es gibt zwei Arten der Synchronisation:

Eins-zu-eins-Basis

  • Alle Generatoren werden mit der gleichen Frequenz betrieben.

  • Alle kommen genau zur gleichen Zeit an einem Bezugspunkt im Zyklus an.

Mit Frequenzteilung synchronisieren

  • Generatoren arbeiten mit unterschiedlichen Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache voneinander sind.

  • Alle kommen genau zur gleichen Zeit an einem Bezugspunkt im Zyklus an.

Entspannungsgeräte

Relaxationsschaltungen sind die Schaltungen, in denen das Zeitintervall durch allmähliches Laden eines Kondensators festgelegt wird, wobei das Zeitintervall durch die plötzliche Entladung (Relaxation) eines Kondensators beendet wird.

Examples - Multivibratoren, Wobbelschaltungen, blockierende Oszillatoren usw.

Wir haben in der UJT-Relaxationsoszillatorschaltung beobachtet, dass der Kondensator auflädt, wenn das Gerät mit negativem Widerstand wie UJT eingeschaltet wird. Der Kondensator entlädt sich dann durch ihn, um seinen Minimalwert zu erreichen. Diese beiden Punkte bezeichnen die maximalen und minimalen Spannungspunkte einer Sweep-Wellenform.

Synchronisation in Entspannungsgeräten

Wenn die Hochspannung oder Spitzenspannung oder Durchbruchspannung der Wobbelwellenform auf einen niedrigeren Pegel gesenkt werden muss, kann ein externes Signal angelegt werden. Dieses anzulegende Signal ist das synchronisierte Signal, dessen Wirkung die Spannung der Spitzen- oder Durchbruchspannung für die Dauer des Impulses senkt. Ein Synchronisationsimpuls wird im Allgemeinen am Emitter oder an der Basis einer Vorrichtung mit negativem Widerstand angelegt. Eine Impulsfolge mit regelmäßig beabstandeten Impulsen wird angelegt, um eine Synchronisation zu erreichen.

Obwohl das Synchronisationssignal angelegt wird, haben die ersten Impulse keine Auswirkung auf den Wobbelgenerator, da die Amplitude des Wobbelsignals beim Auftreten des Impulses zusätzlich zu der Amplitude des Impulses kleiner als V P ist . Daher läuft der Sweep-Generator nicht synchronisiert. Der genaue Zeitpunkt, zu dem UJT eingeschaltet wird, wird durch den Zeitpunkt des Auftretens eines Impulses bestimmt. Dies ist der Punkt, an dem das Synchronisationssignal eine Synchronisation mit dem Wobbelsignal erreicht. Dies ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich.

Wo,

  • T P ist die Zeitdauer des Impulssignals
  • T O ist die Zeitdauer des Wobbelsignals
  • V P ist die Spitzen- oder Durchbruchspannung
  • V V ist das Tal oder die Aufrechterhaltung der Spannung

Um eine Synchronisation zu erreichen, wird das Impulszeitintervall angegeben TP sollte kürzer sein als der Zeitraum des Sweep-Generators TO, so dass der Sweep-Zyklus vorzeitig beendet wird. Die Synchronisation kann nicht erreicht werden, wenn das ImpulszeitintervallTPist größer als die Zeitdauer des Wobbelgenerators T O und auch wenn die Amplitude der Impulse nicht groß genug ist, um die Lücke zwischen dem Ruhedurchbruch und der Wobbelspannung zu überbrücken, obwohl T P kleiner als istTO.

Frequenzteilung in Wobbelschaltungen

Im vorherigen Thema haben wir beobachtet, dass die Synchronisation erreicht wird, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind. Sie sind

  • Wenn T P <T O.

  • Wenn die Amplitude des Impulses ausreicht, um jeden Zyklus vorzeitig zu beenden.

Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, obwohl die Synchronisation erreicht ist, können wir im Sweep häufig auf ein bestimmtes interessantes Muster hinsichtlich des Synchronisationszeitpunkts stoßen. Die folgende Abbildung veranschaulicht diesen Punkt.

Man kann beobachten , dass die Amplitude V‘ S des Sweeps nach der Synchronisation kleiner ist als die unsynchronisierten Amplitude V S . Auch die Zeitdauer T O des Sweeps wird entsprechend der Zeitdauer des Impulses eingestellt, wobei jedoch ein Zyklus dazwischen verbleibt. Dies bedeutet, dass ein Wobbelzyklus zwei Impulszyklen entspricht. Die Synchronisation wird für jeden alternativen Zyklus erreicht, der angibt

$$T_o > 2T_P$$

Der Wobbelzeitpunkt T O wird auf T S beschränkt und seine Amplitude wird auf V ' S reduziert .

Da jeder zweite Impuls synchron mit dem Wobbelzyklus gemacht wird, kann dieses Signal als eine Schaltung verstanden werden, die eine Frequenzteilung um den Faktor 2 aufweist. Daher wird die Frequenzteilungschaltung durch Synchronisation erhalten.

Ein Oszillator ist eine Schaltung, die eine alternating voltage oder current by its ownohne Eingabe. Ein Oszillator braucht einenamplifier und auch a feedbackvon der Ausgabe. Die bereitgestellte Rückkopplung sollte eine regenerative Rückkopplung sein, die zusammen mit dem Teil des Ausgangssignals eine Komponente im Ausgangssignal enthält, die mit dem Eingangssignal in Phase ist. Ein Oszillator, der eine regenerative Rückkopplung verwendet, um einen nicht sinusförmigen Ausgang zu erzeugen, wird als bezeichnetRelaxation Oscillator.

Wir haben bereits einen UJT-Relaxationsoszillator gesehen. Eine andere Art von Relaxationsoszillator ist der Blockieroszillator.

Oszillator blockieren

Ein blockierender Oszillator ist ein Wellenformgenerator, mit dem schmale Impulse oder Triggerimpulse erzeugt werden. Während die Rückkopplung vom Ausgangssignal erfolgt, blockiert sie die Rückkopplung nach einem Zyklus für eine bestimmte vorbestimmte Zeit. Diese Funktion vonblocking the output während des Seins an oscillator, bekommt den Namen blockierenden Oszillator dazu.

Beim Aufbau eines Sperroszillators wird der Transistor als Verstärker und der Transformator zur Rückkopplung verwendet. Der hier verwendete Transformator ist aPulse transformer. Das Symbol eines Impulstransformators ist wie folgt.

Impulstransformator

Ein Impulstransformator ist einer, der eine Quelle von Rechteckimpulsen elektrischer Energie mit der Last koppelt. Die Form und andere Eigenschaften von Impulsen bleiben unverändert. Sie sind Breitbandtransformatoren mitminimum attenuation und Null oder Minimum phase change.

Der Ausgang des Transformators hängt von der Ladung und Entladung des angeschlossenen Kondensators ab.

Die regenerative Rückkopplung wird durch die Verwendung eines Impulstransformators erleichtert. Der Ausgang kann in derselben Phase zum Eingang zurückgeführt werden, indem die Wicklungspolaritäten des Impulstransformators richtig gewählt werden. Der Blockieroszillator ist ein solcher freilaufender Oszillator, der unter Verwendung eines Kondensators und eines Impulstransformators zusammen mit einem einzelnen Transistor hergestellt wird, der für den größten Teil des Arbeitszyklus abgeschaltet ist und periodische Impulse erzeugt.

Mit dem Blockieroszillator sind astabile und monostabile Operationen möglich. Ein bistabiler Betrieb ist jedoch nicht möglich. Lass uns durch sie gehen.

Monostabiler Blockieroszillator

Wenn der blockierende Oszillator einen einzelnen Impuls benötigt, um seinen Zustand zu ändern, wird er als monostabile blockierende Oszillatorschaltung bezeichnet. Es gibt zwei Arten von monostabilen Sperroszillatoren. Sie sind

  • Monostabiler Blockieroszillator mit Basis-Timing
  • Monostabiler Blockieroszillator mit Emitter-Timing

In beiden Fällen steuert ein Zeitsteuerungswiderstand R die Gate-Breite, die, wenn sie in der Basis des Transistors angeordnet ist, zur Basiszeitsteuerschaltung wird und wenn sie im Emitter des Transistors angeordnet ist, zur Emitterzeitsteuerschaltung wird.

Um ein klares Verständnis zu haben, wollen wir die Funktionsweise des monostabilen Basis-Timing-Multivibrators diskutieren.

Transistorgetriggerter monostabiler Blockieroszillator mit Basis-Timing

Ein Transistor, ein Impulstransformator zur Rückkopplung und ein Widerstand in der Basis des Transistors bilden die Schaltung eines durch einen Transistor ausgelösten monostabilen Sperroszillators mit Basissteuerung. Der hier verwendete Impulstransformator hat ein Windungsverhältnis vonn: 1 wo die Basisschaltung hat ndreht sich für jede Umdrehung der Kollektorschaltung. Ein Widerstand R ist in Reihe mit der Basis des Transistors geschaltet, der die Impulsdauer steuert.

Zu Beginn befindet sich der Transistor im AUS-Zustand. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, wird VBB als Null oder zu niedrig angesehen, was vernachlässigbar ist.

Die Spannung am Kollektor beträgt V CC , da das Gerät ausgeschaltet ist. Wenn jedoch ein negativer Trigger am Kollektor angelegt wird, wird die Spannung reduziert. Aufgrund der Wicklungspolaritäten des Transformators fällt die Kollektorspannung ab, während die Basisspannung ansteigt.

Wenn die Basis-Emitter-Spannung größer als die Einschaltspannung wird, d.h.

$$V_{BE} > V_\gamma$$

Dann wird ein kleiner Basisstrom beobachtet. Dies erhöht den Kollektorstrom, wodurch die Kollektorspannung verringert wird. Diese Aktion kumuliert weiter, wodurch der Kollektorstrom erhöht und die Kollektorspannung weiter verringert wird. Wenn bei der regenerativen Rückkopplungsaktion die Schleifenverstärkung zunimmt, wird der Transistor schnell gesättigt. Dies ist jedoch kein stabiler Zustand.

Dann wird ein kleiner Basisstrom beobachtet. Dies erhöht den Kollektorstrom, wodurch die Kollektorspannung verringert wird. Diese Aktion kumuliert weiter, wodurch der Kollektorstrom erhöht und die Kollektorspannung weiter verringert wird. Wenn bei der regenerativen Rückkopplungsaktion die Schleifenverstärkung zunimmt, wird der Transistor schnell gesättigt. Dies ist jedoch kein stabiler Zustand.

Wenn der Transistor in die Sättigung gerät, steigt der Kollektorstrom an und der Basisstrom ist konstant. Jetzt beginnt der Kollektorstrom langsam, den Kondensator aufzuladen, und die Spannung am Transformator nimmt ab. Aufgrund der Polaritäten der Transformatorwicklung wird die Basisspannung erhöht. Dies verringert wiederum den Basisstrom. Diese kumulative Aktion versetzt den Transistor in einen Abschaltzustand, der der stabile Zustand der Schaltung ist.

Das output waveforms sind wie folgt -

Die Haupt disadvantagedieser Schaltung ist, dass die Ausgangsimpulsbreite nicht stabil gehalten werden kann. Wir wissen, dass der Kollektorstrom ist

$$i_c = h_{FE}i_B$$

Da das h FE temperaturabhängig ist und die Impulsbreite linear damit variiert, kann die Ausgangsimpulsbreite nicht stabil sein. Auch h FE variiert mit dem verwendeten Transistor.

Auf jeden Fall kann dieser Nachteil beseitigt werden, wenn der Widerstand in einen Emitter gelegt wird, was bedeutet, dass die Lösung die ist emitter timing circuit. Wenn der obige Zustand auftritt, schaltet sich der Transistor in der Emitter-Zeitschaltung aus und so wird ein stabiler Ausgang erhalten.

Astable Blocking Oscillator

Wenn der Sperroszillator seinen Zustand automatisch ändern kann, wird er als Astable-Sperroszillatorschaltung bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Astable-Blockieroszillatoren. Sie sind

  • Diodengesteuerter Astable Blocking Oszillator
  • RC-gesteuerter Astable Blocking Oszillator

Bei einem diodengesteuerten Astable-Blockieroszillator ändert eine im Kollektor platzierte Diode den Zustand des Blockieroszillators. Während in dem RC-gesteuerten Astable-Blockierungsoszillator ein Zeitsteuerungswiderstand R und ein Kondensator C ein Netzwerk im Emitterabschnitt bilden, um die Impulszeiten zu steuern.

Um ein klares Verständnis zu haben, wollen wir die Funktionsweise des diodengesteuerten Astable-Blockieroszillators diskutieren.

Diodengesteuerter Astable Blocking Oszillator

Der diodengesteuerte Astable-Blockieroszillator enthält einen Impulstransformator in der Kollektorschaltung. Ein Kondensator ist zwischen der Transformatorsekundärseite und der Basis des Transistors angeschlossen. Die Transformatorprimär- und die Diode sind im Kollektor verbunden.

Ein initial pulse wird am Kollektor des Transistors gegeben, um den Prozess und von dort aus zu initiieren no pulses are requiredund die Schaltung verhält sich wie ein astabiler Multivibrator. Die folgende Abbildung zeigt die Schaltung eines diodengesteuerten Astable-Blockieroszillators.

Zu Beginn befindet sich der Transistor im AUS-Zustand. Um die Schaltung auszulösen, wird am Kollektor ein negativer Triggerimpuls angelegt. Die Diode, deren Anode mit dem Kollektor verbunden ist, befindet sich in einem in Sperrrichtung vorgespannten Zustand und wird durch Anlegen dieses negativen Triggerimpulses ausgeschaltet.

Dieser Impuls wird an den Impulstransformator angelegt und aufgrund der Wicklungspolaritäten (wie in der Abbildung gezeigt) wird der gleiche Spannungsbetrag ohne Phasenumkehr induziert. Diese Spannung fließt durch den Kondensator zur Basis und trägt etwas Basisstrom bei. Dieser Basisstrom entwickelt eine gewisse Basis-Emitter-Spannung, die beim Überschreiten der Einschaltspannung den Transistor Q 1 auf ON drückt . Nun steigt der Kollektorstrom des Transistors Q 1 an und wird sowohl an die Diode als auch an den Transformator angelegt. Die Diode, die anfänglich AUS ist, wird jetzt eingeschaltet. Die Spannung, die in die Primärwicklungen des Transformators induziert wird, induziert eine gewisse Spannung in die Sekundärwicklung des Transformators, mit der der Kondensator zu laden beginnt.

Da der Kondensator während des Ladevorgangs keinen Strom liefert, hört der Basisstrom i B auf zu fließen. Dies schaltet den Transistor Q 1 AUS. Daher wird der Zustand geändert.

Jetzt hat die Diode, die eingeschaltet war, eine Spannung an sich, die an die Primärtransformator des Transformators angelegt wird, die in die Sekundärwicklung induziert wird. Nun fließt der Strom durch den Kondensator, wodurch sich der Kondensator entladen kann. Daher fließt der Basisstrom i B und schaltet den Transistor wieder ein. Die Ausgangswellenformen sind wie unten gezeigt.

Da die Diode dem Transistor hilft, seinen Zustand zu ändern, wird diese Schaltung diodengesteuert. Da der Triggerimpuls nur zum Zeitpunkt der Initiierung angelegt wird, während die Schaltung ihren Zustand von selbst weiter ändert, ist diese Schaltung ein astabiler Oszillator. Daher wird der Name diodengesteuerter astabiler Sperroszillator angegeben.

Ein anderer Schaltungstyp verwendet eine R- und C-Kombination im Emitterteil des Transistors und wird als RC-gesteuerte Astable-Blocking-Oszillatorschaltung bezeichnet.

Bisher sind wir auf verschiedene Impulsschaltungen gestoßen. Manchmal besteht die Notwendigkeit, die Anwendung solcher Impulseingänge auf bestimmte Zeiträume zu beschränken. Die Schaltung, die uns in diesem Aspekt hilft, ist dieSampling gate circuit. Diese werden auch als bezeichnetlinear gates oder transmission gates oder selection circuits.

Diese Abtastgatter helfen bei der Auswahl des Übertragungssignals in einem bestimmten Zeitintervall, für das das Ausgangssignal mit dem Eingangssignal identisch ist oder ansonsten Null ist. Dieser Zeitraum wird mit a ausgewähltcontrol signal oder selection signal.

Sampling Gates

Bei einem Abtastgatter muss das Ausgangssignal in einem ausgewählten Zeitintervall mit dem Eingangssignal identisch oder proportional zum Eingangssignal sein und sollte ansonsten Null sein. Dieser ausgewählte Zeitraum wird als bezeichnetTransmission Period und der andere Zeitraum wird als bezeichnet Non-transmission Period. Dies wird mit a ausgewähltcontrol signaldurch V angegebenen C . Die folgende Abbildung erläutert diesen Punkt.

Wenn das Steuersignal V C bei V 1 ist , ist das Abtastgatter geschlossen und wenn V C bei V 2 ist , ist es offen. Die Impulsbreite T g gibt den Zeitraum an, für den der Gate-Impuls angelegt wird.

Arten von Sampling Gates

Die Arten von Abtasttoren umfassen -

  • Unidirectional sampling sgates- Diese Art von Abtastgattern kann entweder positive oder negative Impulse durch sie leiten. Sie werden mit Dioden aufgebaut.

  • Bidirectional sampling gate- Diese Art von Abtastgattern kann sowohl positive als auch negative Impulse durch sie leiten. Sie werden entweder mit Dioden oder BJTs konstruiert.

Verwendete Schaltertypen

Die Abtastgatter können unter Verwendung von Reihen- oder Nebenschlussschaltern konstruiert werden. Der Zeitraum, für den der Schalter geöffnet oder geschlossen werden muss, wird durch das Torimpulssignal bestimmt. Diese Schalter werden durch aktive Elemente wie Dioden und Transistoren ersetzt.

Die folgende Abbildung zeigt die Blockdiagramme von Abtasttoren mit Reihen- und Nebenschlussschaltern.

Sampling Gate mit einem Serienschalter

Wenn bei diesem Schaltertyp der Schalter S geschlossen ist, ist der Ausgang genau gleich oder proportional zum Eingang. Dieser Zeitraum wird der seinTransmission Period.

Wenn der Schalter S geöffnet ist, ist der Ausgang ein Null- oder Erdungssignal. Dieser Zeitraum wird der seinNon-transmission Period.

Sampling Gate mit einem Shunt-Schalter

Wenn bei diesem Schaltertyp der Schalter S geschlossen ist, ist der Ausgang ein Null- oder Erdungssignal. Dieser Zeitraum wird der seinNon-transmission Period.

Wenn der Schalter S geöffnet ist, ist der Ausgang genau gleich oder proportional zum Eingang. Dieser Zeitraum wird der seinTransmission Period.

Die Abtastgatter unterscheiden sich vollständig von Logikgattern digitaler Schaltungen. Sie werden auch durch Impulse oder Spannungspegel dargestellt. Aber sie sind digitale Gatter und ihre Ausgabe ist nicht die exakte Nachbildung der Eingabe. Während die Abtastgatterschaltungen die analogen Gatter sind, deren Ausgang eine exakte Nachbildung des Eingangs ist.

In den kommenden Kapiteln werden wir die Arten von Abtasttoren diskutieren.

Nachdem wir das Konzept der Abtasttore durchgearbeitet haben, versuchen wir nun, die Arten von Abtasttoren zu verstehen. Unidirektionale Abtastgatter können entweder positive oder negative Impulse durch sie leiten. Sie werden mit Dioden aufgebaut.

Eine unidirektionale Abtastgatter Schaltung besteht aus einem Kondensator C, eine Diode D und zwei Widerstände R 1 und R L . Der Signaleingang wird an den Kondensator und der Steuereingang an den Widerstand R 1 gegeben . Der Ausgang wird über den Lastwiderstand R L geführt . Die Schaltung ist wie unten gezeigt.

Entsprechend der Funktionsweise einer Diode leitet sie nur, wenn die Anode der Diode positiver ist als die Kathode der Diode. Wenn die Diode am Eingang ein positives Signal hat, leitet sie. Die Zeitdauer, in der das Gatesignal eingeschaltet ist, ist die Übertragungsdauer. Daher wird während dieser Zeitspanne das Eingangssignal übertragen. Andernfalls ist die Übertragung nicht möglich.

Die folgende Abbildung zeigt die Zeiträume des Eingangssignals und des Gatesignals.

Das Eingangssignal wird nur für den Zeitraum übertragen, in dem das Gate eingeschaltet ist (siehe Abbildung).

Von der Strecke haben wir,

Die Anode der Diode wird mit den beiden Signalen (V S und V C ) angelegt. Wenn die Spannung an der Anode als V P und die Spannung an der Kathode als V N angezeigt wird, wird die Ausgangsspannung als erhalten

$$V_o = V_P = (V_S + V_C) > V_N$$

Die Diode befindet sich also in einem vorwärts vorgespannten Zustand.

$$V_O = V_S + V_1 > V_N$$

Dann

$$V_O = V_S$$

Wenn V 1 = 0 ist,

Dann

$$V_O = V_S + V_1 \: Which \: means \: V_O = V_S$$

Idealwert von V 1 = 0.

Wenn also V 1 = 0 ist, erscheint das gesamte Eingangssignal am Ausgang. Wenn der Wert von V 1 negativ ist, geht ein Teil des Eingangs verloren, und wenn V 1 positiv ist, erscheint ein zusätzliches Signal zusammen mit dem Eingang am Ausgang.

Das Ganze passiert während der Übertragungszeit.

Während der Nichtübertragungszeit

$$V_O = 0$$

Da sich die Diode in einem in Sperrrichtung vorgespannten Zustand befindet

Wenn die Spannung an der Anode geringer ist als die Spannung an der Kathode,

$$V_S + V_C < 0 \: Volts$$

Während der Nichtübertragungszeit

$$V_C = V_2$$

$$V_S + V_2 < 0$$

Die Größe von V 2 sollte sehr hoch als V s sein .

$$|V_2| ≫ V_S$$

Da sich die Diode in Sperrrichtung befindet, sollte die Summe der Spannungen V S und V C negativ sein. V C (das jetzt V 2 ist ) sollte so negativ wie möglich sein, so dass, obwohl V S positiv ist, die Summe beider Spannungen ein negatives Ergebnis ergeben sollte.

Spezialfälle

Lassen Sie uns nun einige Fälle für verschiedene Werte von Eingangsspannungen betrachten, bei denen die Steuerspannung einen negativen Wert hat.

Fall 1

Nehmen wir ein Beispiel, in dem V S = 10 V und V C = -10 V (V 1 ) bis -20 V (V 2 )

Wenn nun diese beiden Signale angelegt werden (V S und V C ), ist die Spannung an der Anode

$$V_P = V_S + V_C$$

Da es sich um eine Übertragungsperiode handelt, wird für V C nur V 1 berücksichtigt .

$$V_O = (10V) + (-10V) = 0V$$

Daher ist der Ausgang eine Null, obwohl eine gewisse Eingangsspannung angelegt wird. Die folgende Abbildung erläutert diesen Punkt.

Fall 2

Nehmen wir ein Beispiel, in dem V S = 10 V und V C = -5 V (V 1 ) bis -20 V (V 2 )

Wenn nun diese beiden Signale angelegt werden (V S und V C ), ist die Spannung an der Anode

$$V_P = V_S + V_C$$

Da es sich um eine Übertragungsperiode handelt, wird für V C nur V 1 berücksichtigt .

$$V_O = (10V) + (-5V) = 5V$$

Daher beträgt die Ausgabe 5 V. Die folgende Abbildung erläutert diesen Punkt.

Fall 3

Nehmen wir ein Beispiel mit V S = 10 V und V C = 0 V (V 1 ) bis -20 V (V 2 ).

Wenn nun diese beiden Signale angelegt werden (V S und V C ), ist die Spannung an der Anode

$$V_P = V_S + V_C$$

Da es sich um eine Übertragungsperiode handelt, wird für V C nur V 1 berücksichtigt .

$$V_O = (10V) + (0V) = 10V$$

Daher beträgt der Ausgang 10 V. Die folgende Abbildung erläutert diesen Punkt.

Fall 4

Nehmen wir ein Beispiel mit V S = 10 V und V C = 5 V (V 1 ) bis -20 V (V 2 ).

Wenn nun diese beiden Signale angelegt werden (V S und V C ), ist die Spannung an der Anode

$$V_P = V_S + V_C$$

Da es sich um eine Übertragungsperiode handelt, wird für V C nur V 1 berücksichtigt .

$$V_O = (10V) + (5V) = 15V$$

Daher beträgt der Ausgang 15 V.

Die Ausgangsspannung wird durch die angelegte Steuerspannung beeinflusst. Diese Spannung addiert sich zum Eingang, um den Ausgang zu erzeugen. Daher wirkt es sich auf die Ausgabe aus.

Die folgende Abbildung zeigt die Überlagerung beider Signale.

Wir können beobachten, dass während der Zeit, in der nur die Gate-Spannung angelegt wird, der Ausgang 5 V beträgt. Wenn sowohl die Signale angelegt werden, V P erscheint als V O . Während der Nichtübertragungsperiode ist der Ausgang 0 V.

Wie aus der obigen Figur ersichtlich ist, wird die Differenz der Ausgangssignale während der Übertragungsperiode und der Nichtübertragungsperiode, obwohl (mit V S = 0) kein Eingangssignal angelegt wird, als bezeichnetPedestal. Dieser Sockel kann positiv oder negativ sein. In diesem Beispiel erhalten wir einen positiven Sockel im Ausgang.

Einfluss von RC auf die Steuerspannung

Wenn das Eingangssignal angelegt wird, bevor die Steuerspannung den stationären Zustand erreicht, tritt eine gewisse Verzerrung im Ausgang auf.

Wir erhalten den korrekten Ausgang nur, wenn das Eingangssignal gegeben ist, wenn das Steuersignal 0 V ist. Diese 0v ist der stabile Wert. Wenn das Eingangssignal vorher gegeben wird, tritt eine Verzerrung auf.

Der langsame Anstieg der Steuerspannung bei A ist auf die vorhandene RC-Schaltung zurückzuführen. Die Zeitkonstante, die das Ergebnis von RC ist, beeinflusst die Form dieser Wellenform.

Vor- und Nachteile von unidirektionalen Abtasttoren

Lassen Sie uns einen Blick auf die Vor- und Nachteile eines unidirektionalen Abtastgates werfen.

Vorteile

  • Die Schaltung ist einfach.

  • Die Zeitverzögerung zwischen Eingang und Ausgang ist zu gering.

  • Es kann auf mehr Eingänge erweitert werden.

  • Während der Nichtübertragungsperiode wird kein Strom gezogen. Daher ist im Ruhezustand keine Verlustleistung vorhanden.

Nachteile

  • Es gibt eine Wechselwirkung zwischen Steuer- und Eingangssignalen (V C und V S ).

  • Wenn die Anzahl der Eingänge zunimmt, nimmt die Belastung des Steuereingangs zu.

  • Der Ausgang ist empfindlich gegenüber der Steuereingangsspannung V 1 (oberer Pegel von V C ).

  • Zu einem bestimmten Zeitpunkt sollte nur eine Eingabe angewendet werden.

  • Aufgrund der langsamen Anstiegszeit des Steuersignals kann der Ausgang verzerrt werden, wenn das Eingangssignal vor Erreichen des stationären Zustands angelegt wird.

Die bisher diskutierten unidirektionalen Abtastgatterschaltungen haben einen einzigen Eingang. Lassen Sie uns in diesem Kapitel einige weitere unidirektionale Abtastgatterschaltungen diskutieren, die mehr als ein Eingangssignal verarbeiten können.

Eine unidirektionale Abtastgatterschaltung besteht aus Kondensatoren und Widerständen mit demselben Wert. Hier wird ein unidirektionales Dioden-Abtastgatter mit zwei Eingängen und zwei Eingängen betrachtet. In dieser Schaltung haben wir zwei Kondensatoren und zwei Widerstände mit demselben Wert. Sie sind jeweils mit zwei Dioden verbunden.

Das Steuersignal wird an die Widerstände angelegt. Der Ausgang wird über den Lastwiderstand geführt. Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan für ein unidirektionales Dioden-Abtastgatter mit mehr als einem Eingangssignal.

Wenn der Steuereingang gegeben ist,

Bei V C = V 1, das sich während der Übertragungsperiode befindet, sind beide Dioden D 1 und D 2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Die Ausgabe ist nun die Summe aller drei Eingaben.

$$V_O = V_{S1} + V_{S2} + V_C$$

Für V 1 = 0 V, was der ideale Wert ist,

$$V_O = V_{S1} + V_{S2}$$

Hier haben wir eine große Einschränkung, dass zu jedem Zeitpunkt während der Übertragungsperiode nur ein Eingang angelegt werden sollte. Dies ist ein Nachteil dieser Schaltung.

Während der Nichtübertragungsperiode

$$V_C = V_2$$

Beide Dioden sind in Sperrrichtung vorgespannt, was bedeutet, dass der Stromkreis offen ist.

Dies macht die Ausgabe

$$V_O = 0V$$

Der Hauptnachteil dieser Schaltung ist, dass die loading of the circuitnimmt mit zunehmender Anzahl von Eingängen zu. Diese Einschränkung kann durch eine andere Schaltung vermieden werden, in der der Steuereingang nach den Eingangssignaldioden gegeben ist.

Sockelreduzierung

Beim Durchlaufen verschiedener Arten von Abtastgattern und der von ihnen erzeugten Ausgänge sind wir auf einen zusätzlichen Spannungspegel in den Ausgangswellenformen gestoßen, die als bezeichnet werden Pedestal. Dies ist unerwünscht und erzeugt Geräusche.

Reduzierung des Sockels in einem Gate-Kreis

Die Differenz der Ausgangssignale während der Übertragungsperiode und der Nichtübertragungsperiode, obwohl die Eingangssignale nicht angelegt werden, wird als bezeichnet Pedestal. Es kann ein positiver oder ein negativer Sockel sein.

Daher ist es der Ausgang, der aufgrund der Ansteuerspannung beobachtet wird, obwohl das Eingangssignal fehlt. Dies ist unerwünscht und muss reduziert werden. Die folgende Schaltung ist für die Reduzierung des Sockels in einer Gate-Schaltung ausgelegt.

Wenn das Steuersignal angelegt wird, wird während der Übertragungsperiode, dh bei V 1 , Q 1 eingeschaltet und Q 2 ausgeschaltet und der V CC wird über R C an Q 1 angelegt . Während während der Nichtübertragungsperiode, dh bei V 2 , wird Q 2 eingeschaltet und Q 1 wird ausgeschaltet und der V CC wird über R C an Q 2 angelegt . Die Basisspannungen –V BB1 und –V BB2 sowie die Amplitude der Gate-Signale werden so eingestellt, dass zwei Transistorströme identisch sind und der Ausgangsspannungspegel im Ruhezustand konstant bleibt.

If the gate pulse voltage is large compared with the VBE of the transistors, then each transistor is biased far below cut off, when it is not conducting. So, when the gate voltage appears, Q2 will be driven into cut off before Q1 starts to conduct, whereas at the end of the gate, Q1 will be driven to cut off before Q2 starts to conduct.

The figure below explains this in a better fashion.

Hence the gate signals appear as in the above figure. The gated signal voltage will appear superimposed on this waveform. These spikes will be of negligible value if the gate waveform rise time is small compared with the gate duration.

There are few drawbacks of this circuit such as

  • Definite rise and fall times, result in sharp spikes

  • The continuous current through RC dissipates lot of heat

  • Two bias voltages and two control signal sources (complement to each other) make the circuit complicated.

Other than these drawbacks, this circuit is useful in the reduction of pedestal in a gate circuit.

Bidirectional gates, unlike unidirectional ones, transmit signals of both positive and negative polarities. These gates can be constructed using either transistors or diodes. From different types of circuits, let us go through a circuit made up of transistors and another made up of diodes.

Bidirectional Sampling Gates using Transistors

A basic bidirectional sampling gate consists of a transistor and three resistors. The input signal voltage VS and the control input voltage VC are applied through the summing resistors to the base of the transistor. The circuit diagram given below shows the bidirectional sampling gate using transistor.

The control input VC applied here is a pulse waveform with two levels V1 and V2 and pulse width tp. This pulse width decides the desired transmission interval. The gating signal allows the input to get transmitted. When the gating signal is at its lower level V2, the transistor goes into active region. So, until the gating input is maintained at its upper level, signals of either polarity, which appear at the base of the transistor will be sampled and appear amplified at the output.

Four Diode Bidirectional Sampling Gate

Bidirectional sampling gate circuit is made using diodes also. A two diode bidirectional sampling gate is the basic one in this model. But it has few disadvantages such as

  • Es hat eine geringe Verstärkung
  • Es ist empfindlich gegenüber Ungleichgewichten der Steuerspannung
  • V n (min) kann zu hoch sein
  • Diodenkapazitätsverlust ist vorhanden

Ein bidirektionales Abtastgatter mit vier Dioden wurde entwickelt, um diese Eigenschaften zu verbessern. Eine Schaltung mit zwei bidirektionalen Abtasttoren wurde verbessert, indem zwei weitere Dioden und zwei symmetrische Spannungen + v oder –v hinzugefügt wurden, um die Schaltung einer bidirektionalen Abtasttür mit vier Dioden zu bilden, wie in der Abbildung gezeigt.

Die Steuerspannungen V C und –V C spannen die Dioden D 3 bzw. D 4 in Sperrrichtung vor . Die Spannungen + v und –v spannen die Dioden D 1 bzw. D 2 in Vorwärtsrichtung vor . Die Signalquelle ist über die Widerstände R 2 und die leitenden Dioden D 1 und D 2 mit der Last verbunden . Da die Dioden D 3 und D 4 in Sperrrichtung vorgespannt sind, sind sie offen und trennen die Steuersignale vom Gate. Ein Ungleichgewicht in den Steuersignalen wirkt sich also nicht auf den Ausgang aus.

Wenn die angelegten Steuerspannungen V n und –V n sind , leiten die Dioden D 3 und D 4 . Die Punkte P 2 und P 1 sind auf diese Spannungen geklemmt, wodurch die Dioden D 1 und D 2 umgekehrt vorgespannt werden. Jetzt ist die Ausgabe Null.

Während der Übertragung sind die Dioden D 3 und D 4 AUS. Die Verstärkung A der Schaltung ist gegeben durch

$$A = \frac{R_C}{R_C + R_2} \times \frac{R_L}{R_L + (R_s/2)}$$

Daher aktiviert oder deaktiviert die Wahl der Anwendung von Steuerspannungen die Übertragung. Die Signale beider Polaritäten werden abhängig von den Gate-Eingängen übertragen.

Anwendungen von Sampling Gates

Es gibt viele Anwendungen von Abtastgatterschaltungen. Die häufigsten sind wie folgt:

  • Stichprobenumfang
  • Multiplexers
  • Schaltkreise abtasten und halten
  • Digital-Analog-Wandler
  • Gehackte Stabilisatorverstärker

Unter den Anwendungen von Abtastgatterschaltungen ist die Abtastbereichsschaltung vorherrschend. Lassen Sie uns versuchen, eine Vorstellung vom Blockdiagramm des Stichprobenumfangs zu bekommen.

Stichprobenumfang

Im Abtastbereich besteht die Anzeige aus einer Folge von Abtastwerten der Eingangswellenform. Jeder dieser Abtastwerte wird zu einem Zeitpunkt entnommen, der in Bezug auf einen Referenzpunkt in der Wellenform progressiv verzögert ist. Dies ist das Arbeitsprinzip des Stichprobenumfangs, das unten im Blockdiagramm dargestellt ist.

Das ramp generator und die stair case generatorerzeugt die Wellenformen gemäß den angewendeten Triggereingängen. Dascomparator vergleicht diese beiden Signale und erzeugt den Ausgang, der dann als Steuersignal an die Abtastgatterschaltung gegeben wird.

Wenn der Steuereingang hoch ist, wird der Eingang am sampling gate wird an den Ausgang geliefert und wenn der Steuereingang niedrig ist, wird der Eingang nicht übertragen.

Während der Probenahme werden sie zu den Zeitpunkten ausgewählt, die schrittweise um gleiche Schritte verzögert werden. Die Abtastwerte bestehen aus einem Impuls, dessen Dauer gleich der Dauer der Abtastgattersteuerung ist und dessen Amplitude durch die Größe des Eingangssignals zum Abtastzeitpunkt bestimmt wird. Die dann erzeugte Impulsbreite ist gering.

Genau wie bei der Pulsmodulation muss das Signal abgetastet und gehalten werden. Da die Impulsbreite jedoch gering ist, wird sie durch eine Verstärkerschaltung verstärkt, umstretch und dann an eine Dioden-Kondensator-Kombinationsschaltung gegeben, um holddas Signal, um das Intervall der nächsten Probe zu füllen. Der Ausgang dieser Schaltung wird an die gegebenvertical deflection plates und die Ausgabe der Wobbelschaltung wird an die gegeben horizontal deflection plates des Abtastbereichs zur Anzeige der Ausgangswellenform.