Obwody impulsowe - bistabilny multiwibrator
Bistabilny multiwibrator ma two stable states. Obwód pozostaje w jednym z dwóch stabilnych stanów. Pozostaje w tym stanie, chyba że zostanie podany zewnętrzny impuls wyzwalający. Ten multiwibrator jest również znany jakoFlip-flop. Ten obwód nazywa się po prostu asBinary.
W multiwibratorach bistabilnych jest kilka typów. Są takie, jak pokazano na poniższym rysunku.
Budowa bistabilnego multiwibratora
Dwa podobne tranzystory Q 1 i Q 2 z rezystorami obciążenia R L1 i R L2 są połączone ze sobą sprzężeniem zwrotnym. Rezystory bazowe R 3 i R 4 są połączone ze wspólnym źródłem –V BB . Rezystor sprzężenia zwrotnego R 1 i R 2 są stłumione przez kondensatory C 1 i C 2 zwanychCommutating Capacitors. Tranzystor Q 1 przedstawiono wejście wyzwalające u podstawy przez kondensator C, 3 i tranzystor Q 2 przedstawiono wejście wyzwalające u podstawy przez kondensator C 4 .
Kondensatory C 1 i C 2 są również znane jakoSpeed-up Capacitors, ponieważ zmniejszają transition time, co oznacza czas potrzebny na przeniesienie przewodzenia z jednego tranzystora do drugiego.
Poniższy rysunek przedstawia schemat obwodu samopolaryzowanego bistabilnego multiwibratora.
Działanie bistabilnego multiwibratora
Kiedy obwód jest włączony, z powodu pewnych nierównowag obwodu, jak w Astable, jeden z tranzystorów, powiedzmy Q 1, zostaje włączony, podczas gdy tranzystor Q 2 zostaje wyłączony. To jest stabilny stan bistabilnego multiwibratora.
Poprzez zastosowanie wyzwalania ujemnego na bazie tranzystora Q 1 lub przez przyłożenie dodatniego impulsu wyzwalającego do bazy tranzystora Q 2 , ten stabilny stan pozostaje niezmieniony. Zrozummy to, rozważając ujemny impuls u podstawy tranzystora Q 1 . W rezultacie wzrasta napięcie kolektora, co powoduje polaryzację tranzystora Q 2 w przód . Prąd kolektora Q 2 przyłożony do podstawy Q 1 , odwrotnie polaryzuje Q 1 i to skumulowane działanie powoduje wyłączenie tranzystora Q 1 i włączenie tranzystora Q 2 . To kolejny stabilny stan multiwibratora.
Teraz, jeśli ten stabilny stan ma zostać ponownie zmieniony, wówczas albo ujemny impuls wyzwalający na tranzystorze Q 2, albo dodatni impuls wyzwalający na tranzystorze Q 1 jest stosowany.
Przebiegi wyjściowe
Przebiegi wyjściowe na kolektorach Q 1 i Q 2 wraz z wejściami wyzwalającymi podanymi w bazach Q W i Q 2 przedstawiono na poniższych rysunkach.
Zalety
Zalety stosowania bistabilnego multiwibratora są następujące:
- Przechowuje poprzedni wynik, chyba że zostanie zakłócony.
- Projekt obwodu jest prosty
Niedogodności
Wady bistabilnego multiwibratora są następujące:
- Wymagane są dwa rodzaje impulsów wyzwalających.
- Nieco droższe niż inne multiwibratory.
Aplikacje
Multiwibratory bistabilne są używane w zastosowaniach, takich jak generowanie impulsów i operacje cyfrowe, takie jak zliczanie i przechowywanie informacji binarnych.
Binarny o stałym odchyleniu
Obwód binarny o stałym odchyleniu jest podobny do Astable Multivibrator, ale z prostym przełącznikiem SPDT. Dwa tranzystory są połączone w sprzężeniu zwrotnym z dwoma rezystorami, przy czym jeden kolektor jest podłączony do podstawy drugiego. Poniższy rysunek przedstawia schemat obwodu binarnego o stałym odchyleniu.
Aby zrozumieć działanie, rozważmy, że przełącznik jest w pozycji 1. Teraz tranzystor Q 1 będzie wyłączony, gdy baza jest uziemiona. Napięcie kolektor na wyjściu zacisku V O1 będzie równa V CC , który włącza tranzystor Q 2 WŁ. Wyjście na zacisku V O2 przechodzi w stan NISKI. Jest to stabilny stan, który można zmienić tylko za pomocą zewnętrznego wyzwalacza. Zmiana przełącznika na pozycję 2 działa jak spust.
Po zmianie przełącznika baza tranzystora Q 2 jest uziemiona, przełączając go w stan OFF. Napięcie kolektora przy V O2 będzie równe V CC, które jest podawane na tranzystor Q 1, aby go włączyć. To jest drugi stan stabilny. Wyzwalanie odbywa się w tym obwodzie za pomocą przełącznika SPDT.
Istnieją dwa główne typy wyzwalania obwodów binarnych. Oni są
- Wyzwalanie symetryczne
- Asymetryczne wyzwalanie
Wyzwalacz Schmitta
Innym rodzajem obwodu binarnego, który należy omówić, jest Emitter Coupled BinaryObwód. Ten obwód jest również nazywany jakoSchmitt Triggerobwód. Ten obwód jest uważany za szczególny rodzaj tego typu dla swoich zastosowań.
Główna różnica w konstrukcji tego układu jest to, że sprzężenie z wyjścia C 2 drugiego tranzystora B1 bazy pierwszego tranzystora i który jest brak sprzężenia uzyskuje się poprzez rezystor R e . Ten obwód jest nazywanyRegenerative circuit bo to ma positive feedback i no Phase inversion. Obwód wyzwalacza Schmitta za pomocą BJT jest przedstawiony poniżej.
Początkowo mamy Q 1 OFF i Q 2 ON. Napięcie przyłożone do podstawy Q 2 wynosi od V CC do R C1 i R 1 . Więc napięcie wyjściowe będzie
$$ V_0 = V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {c2}) $$
A P 2 jest włączony, nie będzie spadek napięcia na R E , który będzie (I C2 + I B2 ) R e . Teraz to napięcie zostaje przyłożone do emitera Q 1 . Napięcie wejściowe jest zwiększane i dopóki Q 1 nie osiągnie napięcia włączenia do włączenia, wyjście pozostaje NISKIE. Gdy Q 1 jest włączony, sygnał wyjściowy wzrośnie, gdy Q 2 jest również włączony. Gdy napięcie wejściowe nadal rośnie, napięcie w punktach C 1 i B 2 nadal spada, a E 2 nadal rośnie. Przy określonej wartości napięcia wejściowego Q 2 wyłącza się. Napięcie wyjściowe w tym momencie będzie wynosić V CC i pozostanie stałe, mimo dalszego zwiększania napięcia wejściowego.
Gdy napięcie wejściowe rośnie, wyjście pozostaje NISKIE, dopóki napięcie wejściowe nie osiągnie V 1, gdzie
$$ V_1 = [V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {C2})] $$
Wartość, przy której napięcie wejściowe równe V 1 , pozwala tranzystorowi Q 1 wejść w nasycenie, nazywa sięUTP(Górny punkt wyzwalania). Jeśli napięcie jest już większe niż V 1 , to pozostaje tam, aż napięcie wejściowe osiągnie V 2 , co jest przejściem niskiego poziomu. Stąd wartość, dla której napięcie wejściowe będzie wynosić V 2, przy której Q 2 przejdzie w stan ON, określa się jakoLTP (Dolny punkt wyzwalania).
Przebiegi wyjściowe
Przebiegi wyjściowe uzyskuje się, jak pokazano poniżej.
Obwód wyzwalający Schmitta działa jako Comparator i dlatego porównuje napięcie wejściowe z dwoma różnymi poziomami napięcia zwanymi jako UTP (Górny punkt wyzwalania) i LTP(Dolny punkt wyzwalania). Jeśli wejście przecina tę UTP, jest uważane za WYSOKIE, a jeśli spadnie poniżej tego LTP, jest traktowane jako NISKIE. Wyjście będzie sygnałem binarnym wskazującym 1 dla WYSOKI i 0 dla NISKIEGO. Stąd sygnał analogowy jest konwertowany na sygnał cyfrowy. Jeśli wejście ma wartość pośrednią (między WYSOKĄ a NISKĄ), wówczas wyjściem będzie poprzednia wartość.
Ta koncepcja zależy od zjawiska zwanego as Hysteresis. Charakterystyki przenoszenia obwodów elektronicznych wykazują aloop nazywany jako Hysteresis. Wyjaśnia, że wartości wyjściowe zależą zarówno od obecnych, jak i przeszłych wartości danych wejściowych. Zapobiega to niepożądanemu przełączaniu częstotliwości w obwodach wyzwalania Schmitta
Zalety
Zalety obwodu wyzwalającego Schmitta to
- Zachowane są doskonałe poziomy logiczne.
- Pomaga uniknąć meta-stabilności.
- Preferowany w stosunku do zwykłych komparatorów do kondycjonowania impulsów.
Niedogodności
Główne wady wyzwalacza Schmitta to
- Jeśli wejście jest wolne, wyjście będzie wolniejsze.
- Jeśli sygnał wejściowy jest zaszumiony, dźwięk będzie głośniejszy.
Zastosowania wyzwalacza Schmitta
Obwody wyzwalające Schmitta są używane jako komparator amplitudy i obwód prostopadły. Są również używane w obwodach kondycjonowania i ostrzenia impulsów.
To są obwody multiwibratora wykorzystujące tranzystory. Te same multiwibratory są zaprojektowane przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych, a także obwodów czasowych IC 555, które są omówione w dalszych samouczkach.