วงจรพัลส์ - มัลติไวเบรเตอร์ Bistable
Multivibrator แบบ Bistable มี two stable states. วงจรจะอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งในสองสถานะที่เสถียร มันยังคงอยู่ในสถานะนั้นเว้นแต่จะได้รับพัลส์ทริกเกอร์ภายนอก Multivibrator นี้เรียกอีกอย่างว่าFlip-flop. วงจรนี้เรียกง่ายๆว่าBinary.
มีไม่กี่ประเภทใน Bistable Multivibrators ดังแสดงในรูปต่อไปนี้
โครงสร้างของ Bistable Multivibrator
ทรานซิสเตอร์ที่คล้ายกันสองตัว Q 1และ Q 2 ที่มีตัวต้านทานโหลด R L1และ R L2เชื่อมต่อแบบป้อนกลับซึ่งกันและกัน ตัวต้านทาน R ฐาน3และ R 4จะเข้าร่วมกับเป็นแหล่งทั่วไป -V BB ตัวต้านทานแบบป้อนกลับ R 1และ R 2ถูกปัดโดยตัวเก็บประจุ C 1และ C 2 ที่เรียกว่าCommutating Capacitors. ทรานซิสเตอร์ Q 1จะได้รับทริกเกอร์ที่ฐานผ่านตัวเก็บประจุซี3และทรานซิสเตอร์ Q 2จะได้รับการป้อนข้อมูลทริกเกอร์ที่ฐานของมันผ่านตัวเก็บประจุ C 4
ตัวเก็บประจุ C 1และ C 2เรียกอีกอย่างว่าSpeed-up Capacitorsในขณะที่พวกเขาลด transition timeซึ่งหมายถึงเวลาที่ใช้ในการถ่ายโอนการนำจากทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง
รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพวงจรของ Bistable Multivibrator แบบเอนเอียง
การทำงานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบ Bistable
เมื่อเปิดวงจรเนื่องจากความไม่สมดุลของวงจรบางอย่างใน Astable ซึ่งเป็นหนึ่งในทรานซิสเตอร์กล่าวว่า Q 1ได้รับการเปิดในขณะที่ทรานซิสเตอร์ Q 2ถูกปิด นี่คือสถานะที่เสถียรของ Bistable Multivibrator
ด้วยการใช้ทริกเกอร์ลบที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q 1หรือโดยใช้พัลส์ทริกเกอร์บวกที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q 2สถานะที่เสถียรนี้จะไม่เปลี่ยนแปลง เพื่อให้เราเข้าใจในเรื่องนี้โดยพิจารณาชีพจรเชิงลบที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q 1 เป็นผลให้เก็บแรงดันเพิ่มขึ้นซึ่งคอยอคติทรานซิสเตอร์ Q 2 เก็บในปัจจุบันของ Q 2นำไปใช้เป็นที่ฐานของคิว1อคติกลับ Q 1และการกระทำนี้สะสมทำให้ทรานซิสเตอร์ Q 1 OFF และทรานซิสเตอร์ Q 2 ON นี่เป็นอีกสถานะหนึ่งที่เสถียรของ Multivibrator
ตอนนี้ถ้ารัฐมีเสถียรภาพนี้จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงอีกครั้งแล้วทั้งชีพจรไกเชิงลบที่ทรานซิสเตอร์ Q 2หรือชีพจรไกบวกทรานซิสเตอร์ Q 1ถูกนำไปใช้
รูปคลื่นเอาท์พุต
รูปคลื่นเอาท์พุตที่ตัวรวบรวมของ Q 1และ Q 2พร้อมกับอินพุตทริกเกอร์ที่กำหนดที่ฐานของ Q Wและ Q 2จะแสดงในรูปต่อไปนี้
ข้อดี
ข้อดีของการใช้ Bistable Multivibrator มีดังนี้ -
- เก็บเอาต์พุตก่อนหน้านี้เว้นแต่จะถูกรบกวน
- การออกแบบวงจรทำได้ง่าย
ข้อเสีย
ข้อเสียของ Bistable Multivibrator มีดังนี้ -
- ต้องใช้ทริกเกอร์พัลส์สองชนิด
- ราคาแพงกว่า Multivibrator อื่น ๆ เล็กน้อย
การใช้งาน
Bistable Multivibrators ใช้ในแอพพลิเคชั่นเช่นการสร้างพัลส์และการทำงานแบบดิจิทัลเช่นการนับและการจัดเก็บข้อมูลไบนารี
ไบนารีอคติคงที่
วงจรไบนารีไบแอสคงที่คล้ายกับ Astable Multivibrator แต่มีสวิตช์ SPDT แบบธรรมดา ทรานซิสเตอร์สองตัวเชื่อมต่อแบบป้อนกลับด้วยตัวต้านทานสองตัวโดยมีตัวสะสมหนึ่งตัวเชื่อมต่อกับฐานของอีกตัวหนึ่ง รูปด้านล่างแสดงแผนภาพวงจรของไบนารีไบแอสคงที่
เพื่อทำความเข้าใจการทำงานให้เราพิจารณาว่าสวิตช์อยู่ในตำแหน่ง 1 ตอนนี้ทรานซิสเตอร์ Q 1จะปิดเมื่อฐานต่อสายดิน แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมที่ขั้วเอาต์พุต V O1จะเท่ากับ V CCซึ่งจะเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ Q 2 ON เอาต์พุตที่ขั้ว V O2จะต่ำ นี่คือสถานะที่เสถียรซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยทริกเกอร์ภายนอกเท่านั้น การเปลี่ยนสวิตช์ไปที่ตำแหน่ง 2 ทำงานเป็นทริกเกอร์
เมื่อสวิตช์ถูกเปลี่ยนฐานของทรานซิสเตอร์ Q 2จะถูกต่อสายดินโดยเปลี่ยนเป็นสถานะปิด แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมที่ V O2จะเท่ากับ V CCซึ่งใช้กับทรานซิสเตอร์ Q 1เพื่อเปิด นี่คือสถานะเสถียรอื่น ๆ การทริกเกอร์สามารถทำได้ในวงจรนี้ด้วยความช่วยเหลือของสวิตช์ SPDT
การทริกเกอร์มีสองประเภทหลักที่กำหนดให้กับวงจรไบนารี พวกเขาเป็น
- การทริกเกอร์แบบสมมาตร
- การเรียกแบบไม่สมมาตร
ชมิตทริกเกอร์
วงจรไบนารีอีกประเภทหนึ่งที่ควรกล่าวถึงคือ Emitter Coupled Binaryวงจร. วงจรนี้เรียกอีกอย่างว่าSchmitt Triggerวงจร. วงจรนี้ถือเป็นชนิดพิเศษสำหรับการใช้งาน
แตกต่างที่สำคัญในการก่อสร้างของวงจรนี้ก็คือว่าการมีเพศสัมพันธ์จากการส่งออกที่ C 2ของทรานซิสเตอร์ที่สองไปยังฐาน B1 ของทรานซิสเตอร์แรกคือการขาดหายไปและข้อเสนอแนะที่ได้รับตอนนี้ผ่านตัวต้านทาน R อี วงจรนี้เรียกว่าRegenerative circuit สำหรับสิ่งนี้มีไฟล์ positive feedback และ no Phase inversion. วงจรของ Schmitt trigger โดยใช้ BJT ดังแสดงด้านล่าง
เริ่มแรกเรามี Q 1 OFF และ Q 2 ON แรงดันไฟฟ้าที่นำมาใช้ในฐานของคิว2เป็น V CCผ่าน R C1และ R 1 ดังนั้นแรงดันขาออกจะเป็น
$$ V_0 = V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {c2}) $$
ในฐานะที่เป็น Q 2คือเมื่อจะมีการลดลงของแรงดันตกคร่อม R Eซึ่งจะเป็น (ผมC2 + I B2 ) R E ตอนนี้ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่นำมาใช้ในอีซีแอลของคิว1 แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเพิ่มขึ้นและจนกว่า Q 1จะถึงแรงดันไฟฟ้าตัดเพื่อเปิดเอาต์พุตจะยังคงต่ำ เมื่อเปิดQ 1เอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นเนื่องจาก Q 2เปิดอยู่ด้วย ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้ายังคงสูงขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่จุด C 1และ B 2ยังคงลดลงและ E 2ยังคงเพิ่มขึ้น ที่ค่าหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า Q 2จะปิด แรงดันไฟฟ้าขาออก ณ จุดนี้จะเป็น V CCและคงที่แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเพิ่มขึ้นอีก
เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงขึ้นเอาต์พุตจะยังคงต่ำจนกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถึง V 1โดยที่
$$ V_1 = [V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {C2})] $$
ค่าที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตเท่ากับ V 1ช่วยให้ทรานซิสเตอร์ Q 1เข้าสู่ความอิ่มตัวเรียกว่าUTP(จุดบนทริกเกอร์) หากแรงดันไฟฟ้ามากกว่า V 1 อยู่แล้วก็จะยังคงอยู่ที่นั่นจนกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะถึง V 2ซึ่งเป็นการเปลี่ยนในระดับต่ำ ดังนั้นค่าที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเป็น V 2ซึ่ง Q 2เข้าสู่สภาวะ ON จึงเรียกว่าLTP (จุดทริกเกอร์ล่าง)
รูปคลื่นเอาท์พุต
รูปคลื่นเอาต์พุตจะได้รับดังแสดงด้านล่าง
วงจรทริกเกอร์ Schmitt ทำงานเป็นไฟล์ Comparator และด้วยเหตุนี้จึงเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าขาเข้ากับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต่างกันสองระดับเรียกว่า UTP (Upper Trigger Point) และ LTP(จุดทริกเกอร์ล่าง) หากอินพุตข้าม UTP นี้จะถือว่าเป็น HIGH และถ้าต่ำกว่า LTP นี้จะถือว่าเป็น LOW เอาต์พุตจะเป็นสัญญาณไบนารีที่ระบุ 1 สำหรับ HIGH และ 0 สำหรับ LOW ดังนั้นสัญญาณแอนะล็อกจึงถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล หากอินพุตอยู่ที่ค่ากลาง (ระหว่าง HIGH และ LOW) ค่าก่อนหน้าจะเป็นเอาต์พุต
แนวคิดนี้ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่เรียกว่า as Hysteresis. ลักษณะการถ่ายโอนของวงจรอิเล็กทรอนิกส์แสดงกloop เรียกว่า Hysteresis. อธิบายว่าค่าเอาต์พุตขึ้นอยู่กับค่าปัจจุบันและค่าในอดีตของอินพุต ซึ่งจะป้องกันการสลับความถี่ที่ไม่ต้องการในวงจรทริกเกอร์ Schmitt
ข้อดี
ข้อดีของ Schmitt trigger circuit คือ
- รักษาระดับตรรกะที่สมบูรณ์แบบ
- ช่วยหลีกเลี่ยงความเสถียรของ Meta
- เป็นที่ต้องการมากกว่าเครื่องเปรียบเทียบทั่วไปสำหรับการปรับสภาพชีพจร
ข้อเสีย
ข้อเสียเปรียบหลักของ Schmitt trigger คือ
- หากอินพุตช้าเอาต์พุตจะช้าลง
- หากอินพุตมีเสียงดังเอาต์พุตจะมีเสียงดังขึ้น
การใช้งาน Schmitt trigger
วงจรทริกเกอร์ Schmitt ใช้เป็น Amplitude Comparator และ Squaring Circuit นอกจากนี้ยังใช้ในวงจร Pulse conditioning และ sharpening
นี่คือวงจร Multivibrator โดยใช้ทรานซิสเตอร์ Multivibrators เดียวกันได้รับการออกแบบโดยใช้วงจรขยายสัญญาณและวงจรจับเวลา IC 555 ซึ่งจะกล่าวถึงในบทช่วยสอนเพิ่มเติม