วงจรพัลส์ - คู่มือฉบับย่อ

ก Signalไม่เพียง แต่ให้ข้อมูลเท่านั้น แต่ยังแสดงถึงสภาพของวงจรด้วย การทำงานของวงจรใด ๆ สามารถศึกษาได้จากสัญญาณที่สร้างขึ้น ดังนั้นเราจะเริ่มบทช่วยสอนนี้ด้วยคำแนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับสัญญาณ

สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์

สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์นั้นคล้ายกับสัญญาณปกติที่เราพบซึ่งบ่งบอกถึงบางสิ่งหรือที่แจ้งเกี่ยวกับบางสิ่ง การแสดงภาพของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เป็นระยะ ๆ เช่นแอมพลิจูดหรือเฟสของสัญญาณ นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าความถี่ช่วงเวลา ฯลฯ

การเป็นตัวแทนนี้ทำให้เกิดรูปร่างกับข้อมูลที่ถ่ายทอดหรือสัญญาณที่ได้รับ รูปร่างของสัญญาณดังกล่าวเมื่อสร้างขึ้นตามรูปแบบที่กำหนดสามารถตั้งชื่อต่างกันได้เช่นสัญญาณรูปไซน์สัญญาณสามเหลี่ยมสัญญาณฟันเฟืองและสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมเป็นต้น

สัญญาณเหล่านี้ส่วนใหญ่มีสองประเภทที่เรียกว่าสัญญาณทิศทางเดียวและแบบสองทิศทาง

• Unidirectional Signal - สัญญาณเมื่อไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้นซึ่งเป็นบวกหรือลบสัญญาณดังกล่าวเรียกว่าสัญญาณทิศทางเดียว

  Example - สัญญาณพัลส์

• Bidirectional Signal - สัญญาณเมื่อเปลี่ยนทิศทางทั้งในเชิงบวกและเชิงลบข้ามจุดศูนย์สัญญาณดังกล่าวจะเรียกว่าสัญญาณแบบสองทิศทาง

  Example - สัญญาณไซน์

ในบทนี้เราจะพูดถึงสัญญาณพัลส์และคุณลักษณะเฉพาะของสัญญาณ

สัญญาณพัลส์

รูปร่างพัลส์เกิดจากการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวอย่างรวดเร็วหรือกะทันหันจากค่าพื้นฐานไปเป็นค่าระดับที่สูงกว่าหรือต่ำกว่าซึ่งจะกลับสู่ค่าพื้นฐานเดียวกันหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง สัญญาณดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่าเป็นสัญญาณพัลส์

ภาพประกอบต่อไปนี้แสดงชุดของพัลส์

สัญญาณพัลส์คือสัญญาณทิศทางเดียวที่ไม่ใช่รูปไซน์ซึ่งคล้ายกับสัญญาณสี่เหลี่ยม แต่ไม่สมมาตรเหมือนคลื่นสี่เหลี่ยม ชุดสัญญาณพัลส์ต่อเนื่องเรียกง่ายๆว่าพัลส์เทรน รถไฟของพัลส์บ่งบอกถึงระดับสูงอย่างกะทันหันและการเปลี่ยนระดับต่ำอย่างกะทันหันจากระดับพื้นฐานซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นเปิด / ปิดตามลำดับ

ดังนั้นสัญญาณพัลส์บ่งชี้ว่าเปิดและปิดของสัญญาณ หากสวิตช์ไฟฟ้าได้รับอินพุตพัลส์สวิตช์จะเปิด / ปิดตามสัญญาณพัลส์ที่กำหนด สวิตช์เหล่านี้ที่ผลิตสัญญาณพัลส์สามารถพูดถึงในภายหลัง

คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณพัลส์

มีคำศัพท์บางคำที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณพัลส์ที่ควรรู้ สิ่งเหล่านี้สามารถเข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของรูปต่อไปนี้

จากรูปด้านบน

• Pulse width - ความยาวของชีพจร

• Period of a waveform - การวัดจากจุดใด ๆ ในหนึ่งรอบไปยังจุดเดียวกันในรอบถัดไป

• Duty cycle - อัตราส่วนของความกว้างของพัลส์ต่อช่วงเวลา

• Rise time - เวลาที่เพิ่มขึ้นจาก 10% เป็น 90% ของแอมพลิจูดสูงสุด

• Fall time - สัญญาณเวลาลดลงจาก 90% เป็น 10% ของแอมพลิจูดสูงสุด

• Overshoot - กล่าวว่าจะเกิดขึ้นเมื่อขอบนำของรูปคลื่นเกินค่าสูงสุดปกติ

• Undershoot - กล่าวว่าจะเกิดขึ้นเมื่อขอบด้านหลังของรูปคลื่นเกินค่าสูงสุดปกติ

• Ringing - ทั้งการยิงและการยิงเกินจะตามด้วยการสั่นแบบหมาด ๆ ที่เรียกว่าเสียงเรียกเข้า

การสั่นที่ลดลงคือรูปแบบของสัญญาณที่บ่งบอกถึงแอมพลิจูดและความถี่ของสัญญาณที่ลดลงซึ่งไม่มีประโยชน์และไม่ต้องการ การสั่นเหล่านี้เป็นการรบกวนง่าย ๆ ที่เรียกว่าringing.

ในบทต่อไปเราจะอธิบายแนวคิดของการเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำโดยใช้ BJT เราได้พูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนโดยใช้ไดโอดในบทแนะนำวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของเราแล้ว โปรดอ้างอิง

สวิตช์เป็นอุปกรณ์ที่ makes หรือ breaksวงจรหรือที่ติดต่อ นอกจากนี้ยังสามารถแปลงข้อมูลอนาล็อกเป็นข้อมูลดิจิทัล ข้อกำหนดหลักของสวิตช์เพื่อให้มีประสิทธิภาพคือต้องรวดเร็วและเปลี่ยนโดยไม่เกิดประกายไฟ ชิ้นส่วนที่สำคัญคือสวิตช์และวงจรที่เกี่ยวข้อง

มีสามตัว types of Switches. พวกเขาคือ -

• สวิตช์เชิงกล
• สวิตช์ไฟฟ้าหรือรีเลย์
• สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

สวิตช์เครื่องกล

Mechanical Switches เป็นสวิตช์รุ่นเก่าซึ่งก่อนหน้านี้เราเคยใช้ แต่พวกเขาถูกแทนที่ด้วยสวิตช์ทางกลไฟฟ้าและต่อมาด้วยสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ในบางแอปพลิเคชั่นเพื่อที่จะเอาชนะข้อเสียของอดีต

ข้อเสียของ Mechanical Switches มีดังนี้ -

• มีความเฉื่อยสูงซึ่ง จำกัด ความเร็วในการทำงาน
• พวกมันก่อให้เกิดประกายไฟในขณะที่ทำลายหน้าสัมผัส
• หน้าสัมผัสของสวิตช์มีน้ำหนักมากเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้ามากขึ้น

สวิตช์เชิงกลมีลักษณะดังรูปด้านล่าง

สวิตช์เชิงกลเหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยสวิตช์หรือรีเลย์เชิงกลไฟฟ้าที่มีความเร็วในการทำงานที่ดีและลดการเกิดประกายไฟ

รีเลย์

สวิตช์ไฟฟ้าเรียกอีกอย่างว่า Relays. สวิตช์เหล่านี้เป็นแบบกลไกบางส่วนและแบบอิเล็กทรอนิกส์หรือไฟฟ้าบางส่วน มีขนาดใหญ่กว่าสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์และมีขนาดน้อยกว่าสวิตช์เชิงกล

การก่อสร้างรีเลย์

รีเลย์ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้หน้าสัมผัสจ่ายพลังงานให้กับโหลด ในวงจรภายนอกเรามีแหล่งจ่ายไฟสำหรับโหลดและแหล่งจ่ายไฟขดลวดสำหรับควบคุมการทำงานของรีเลย์ ภายในคันโยกเชื่อมต่อกับแอกเหล็กโดยมีสปริงแข็งเพื่อยึดคันโยกขึ้น โซลินอยด์เชื่อมต่อกับแอกโดยมีขดลวดปฏิบัติการพันอยู่รอบ ๆ ขดลวดนี้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟขดลวดตามที่กล่าวไว้

รูปด้านล่างอธิบายการสร้างและการทำงานของรีเลย์

การทำงานของรีเลย์

เมื่อปิดสวิตช์จะมีการกำหนดเส้นทางไฟฟ้าซึ่งจะจ่ายพลังงานให้กับโซลินอยด์ คันโยกเชื่อมต่อด้วยสปริงหนักซึ่งดึงคันโยกขึ้นและถือ เมื่อโซลินอยด์ได้รับพลังงานให้ดึงคันโยกเข้าหามันโดยต้านแรงดึงของสปริง เมื่อดึงคันโยกหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่จะตรงกับหน้าสัมผัสคงที่เพื่อเชื่อมต่อวงจร ดังนั้นการเชื่อมต่อวงจรจึงเปิดหรือสร้างขึ้นและหลอดไฟจะสว่างขึ้นเพื่อแสดงสิ่งนี้

เมื่อปิดสวิตช์โซลินอยด์จะไม่รับกระแสใด ๆ และไม่ได้รับพลังงาน ทำให้คันโยกโดยไม่มีแรงดึงดูดต่อโซลินอยด์ สปริงดึงคันโยกขึ้นซึ่งจะทำให้หน้าสัมผัสแตก ดังนั้นการเชื่อมต่อวงจรจึงถูกปิด

รูปด้านล่างแสดงลักษณะของรีเลย์ที่ใช้งานได้จริง

ตอนนี้เรามาดูข้อดีและข้อเสียของสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า

ข้อดี

• รีเลย์ใช้พลังงานน้อยลงแม้จะจัดการกับพลังงานขนาดใหญ่ที่โหลด
• ผู้ปฏิบัติงานสามารถอยู่ในระยะทางที่มากขึ้นแม้จะรับมือกับแรงดันไฟฟ้าสูง
• ไม่มีประกายไฟขณะเปิดหรือปิด

ข้อเสีย

• ทำงานช้า
• ชิ้นส่วนต่างๆมีแนวโน้มที่จะสึกหรอ

ประเภทของสลักในรีเลย์

รีเลย์มีหลายชนิดขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานเช่นรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้ารีเลย์โซลิดสเตตรีเลย์ความร้อนรีเลย์ไฮบริดรีเลย์กกเป็นต้น

รีเลย์ทำการเชื่อมต่อด้วยความช่วยเหลือของสลักดังแสดงในรูปต่อไปนี้

การเชื่อมต่อสลักในรีเลย์มีสี่ประเภท พวกเขาคือ -

• Single Pole Single Throw (SPST) - สลักนี้มีเสาเดียวและโยนลงในการโยนครั้งเดียวเพื่อทำการเชื่อมต่อ

• Single Pole Double Throw (SPDT)- สลักนี้มีเสาเดียวและสองครั้งเพื่อทำการเชื่อมต่อ มีทางเลือกในการเชื่อมต่อกับสองวงจรที่แตกต่างกันซึ่งมีการเชื่อมต่อสองครั้ง

• Double Pole Single Throw (DPST)- สลักนี้มีเสาคู่และการโยนครั้งเดียวเพื่อทำการเชื่อมต่อ หนึ่งในสองวงจรสามารถเลือกที่จะทำการเชื่อมต่อกับวงจรที่มีอยู่ในการโยนครั้งเดียว

• Double Pole Double Throw (DPDT) - สลักนี้มีเสาคู่และโยนลงในการโยนสองครั้งเพื่อทำการเชื่อมต่อสองครั้งในเวลาเดียวกัน

รูปต่อไปนี้แสดงมุมมองแผนภาพของการเชื่อมต่อสลักทั้งสี่ประเภท

สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

สวิตช์ชนิดต่อไปที่จะกล่าวถึงคือสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันมากที่สุดhigh operating speed และ absence of sparking.

ภาพต่อไปนี้แสดงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานได้จริงซึ่งสร้างขึ้นเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์

ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์ในสภาวะเปิดเมื่อทำงานในบริเวณอิ่มตัว ทำงานเป็นสวิตช์ในสภาพ OFF เมื่อทำงานในพื้นที่ที่ถูกตัดออก ทำงานเป็นเครื่องขยายเสียงในพื้นที่เชิงเส้นซึ่งอยู่ระหว่างทรานซิสเตอร์และตัดออก หากต้องการทราบแนวคิดเกี่ยวกับขอบเขตการทำงานเหล่านี้โปรดดูบททรานซิสเตอร์จากบทแนะนำเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน

เมื่อสภาพภายนอกมีความทนทานและอุณหภูมิสูงเกินจริงทรานซิสเตอร์ธรรมดาและธรรมดาจะไม่ทำ อุปกรณ์พิเศษชื่อSilicon Control Rectifierเพียงแค่ SCRถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าว สิ่งนี้จะกล่าวถึงโดยละเอียดในบทช่วยสอน POWER ELECTRONICS

ข้อดีของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

มีข้อดีหลายประการของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เช่น

• มีขนาดเล็กกว่า
• น้ำหนักเบากว่า
• การทำงานของ Sparkles
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
• มีแนวโน้มที่จะสึกหรอน้อยลง
• เสียงรบกวนการทำงานน้อยลง
• ทำงานได้เร็วขึ้น
• ราคาถูกกว่าสวิตช์อื่น ๆ
• บำรุงรักษาน้อย
• บริการที่ไม่มีปัญหาเนื่องจากโซลิดสเตท

ก transistorเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์แบบธรรมดาที่มีความเร็วในการทำงานสูง เป็นอุปกรณ์โซลิดสเตทและหน้าสัมผัสทั้งหมดนั้นเรียบง่ายดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการเกิดประกายไฟขณะใช้งาน เราจะพูดถึงขั้นตอนของการสลับการทำงานในทรานซิสเตอร์ในบทถัดไป

ก transistor ใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์โดยการขับเข้า saturation หรือใน cut off. พื้นที่ระหว่างทั้งสองนี้คือพื้นที่เชิงเส้น ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นในภูมิภาคนี้ ความอิ่มตัวและการตัดoff รัฐเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในเรื่องนี้

สถานะเปิดและปิดของทรานซิสเตอร์

มีสองภูมิภาคหลักในการทำงานของทรานซิสเตอร์ซึ่งเราสามารถพิจารณาได้ว่าเป็น ON และ OFFรัฐ พวกเขาอิ่มตัวและตัดoffรัฐ ให้เรามาดูพฤติกรรมของทรานซิสเตอร์ในสองสถานะนั้น

การทำงานในเงื่อนไขการตัด

รูปต่อไปนี้แสดงทรานซิสเตอร์ในพื้นที่ตัด

เมื่อฐานของทรานซิสเตอร์ได้รับค่าลบทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่สถานะตัดขาด ไม่มีกระแสสะสม ดังนั้นฉัน_C = 0

แรงดันไฟฟ้า V _CCนำไปใช้ที่เก็บปรากฏทั่วสะสมต้านทาน R C ดังนั้น,

V _CE = V _CC

การทำงานในภูมิภาคอิ่มตัว

รูปต่อไปนี้แสดงทรานซิสเตอร์ในบริเวณอิ่มตัว

เมื่อแรงดันไฟฟ้าฐานเป็นบวกและทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่ความอิ่มตัวของสีผม_ซีไหลผ่าน R C

แล้ว V _CCลดลงทั่ว R C ผลลัพธ์จะเป็นศูนย์

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

จริงๆแล้วนี่เป็นเงื่อนไขในอุดมคติ ในทางปฏิบัติกระแสไฟฟ้ารั่วไหล ดังนั้นเราจึงเข้าใจได้ว่าทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์เมื่อขับเคลื่อนเข้าสู่ความอิ่มตัวและตัดบริเวณโดยใช้แรงดันไฟฟ้าบวกและลบกับฐาน

รูปต่อไปนี้ให้คำอธิบายที่ดีกว่า

สังเกตเส้นโหลด dc ที่เชื่อมต่อฉัน_Cและ V CC หากทรานซิสเตอร์ถูกขับเคลื่อนให้อิ่มตัว I _Cจะไหลอย่างสมบูรณ์และ V _CE = 0 ซึ่งระบุด้วยจุดA.

ถ้าทรานซิสเตอร์ถูกขับเข้าไปตัด I _Cจะเป็นศูนย์และ V _CE = V _CCซึ่งระบุด้วยจุด B เส้นที่เชื่อมต่อกับจุดอิ่มตัว A และตัด B เรียกว่าเป็นLoad line. เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่นี่คือ dc จึงเรียกว่า asDC Load line.

ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ

แม้ว่าเงื่อนไขดังกล่าวข้างต้นจะน่าเชื่อถือ แต่ก็มีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติบางประการเพื่อให้ผลลัพธ์ดังกล่าวเกิดขึ้น

ในระหว่างสถานะ Cut off

ทรานซิสเตอร์ในอุดมคติคือ V _CE = V _CCและ I _C = 0

แต่ในทางปฏิบัติกระแสไฟฟ้ารั่วขนาดเล็กจะไหลผ่านตัวสะสม

ดังนั้น I _Cจะเป็นไม่กี่μA

นี้เรียกว่าเป็น Collector Leakage Current ซึ่งแน่นอนว่าเล็กน้อย

ในระหว่างสภาวะอิ่มตัว

ทรานซิสเตอร์เหมาะมี V _CE = 0 และฉัน_C = ฉัน_C (นั่ง)

แต่ในทางปฏิบัติ V _CEจะลดลงเป็นค่าที่เรียกว่าknee voltage.

เมื่อ V _CEลดลงมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่หัวเข่าβจะลดลงอย่างรวดเร็ว

เมื่อ I _C = βI _Bสิ่งนี้จะลดกระแสของตัวสะสม

ดังนั้นกระแสไฟฟ้าสูงสุด I _Cซึ่งรักษา V _CEที่แรงดันไฟฟ้าที่หัวเข่าจึงเรียกว่าSaturation Collector Current.

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

ทรานซิสเตอร์ที่ประดิษฐ์ขึ้นเพื่อให้ใช้งานได้เพื่อการสลับเท่านั้นเรียกว่าเป็น Switching Transistor. สิ่งนี้ใช้ได้ทั้งในความอิ่มตัวหรือในภูมิภาคที่ถูกตัดออก ในขณะที่อยู่ในสถานะอิ่มตัวcollector saturation current ไหลผ่านโหลดและในขณะที่อยู่ในสถานะตัดไฟ collector leakage current ไหลผ่านโหลด

การสลับการกระทำของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์มีการทำงานสามส่วน เพื่อให้เข้าใจถึงประสิทธิภาพของการดำเนินงานจะต้องพิจารณาความสูญเสียในทางปฏิบัติ ดังนั้นให้เราลองทำความเข้าใจว่าทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด

ในระหว่างสถานะตัด (ปิด)

ฐานปัจจุบัน I _B = 0

ตัวสะสมปัจจุบัน I _C = I _CEO (กระแสไฟรั่วของนักสะสม)

การสูญเสียพลังงาน = แรงดันขาออก×กระแสไฟขาออก

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

เนื่องจาก I _CEOมีขนาดเล็กมากและ V _CCก็ต่ำการสูญเสียจะมีมูลค่าต่ำมาก ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงทำงานเป็นสวิตช์ที่มีประสิทธิภาพในสถานะปิด

ระหว่างสถานะความอิ่มตัว (ON)

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้

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

แรงดันขาออกคือ V_knee.

การสูญเสียพลังงาน = แรงดันขาออก×กระแสไฟขาออก

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

เนื่องจาก V _เข่ามีค่าน้อยการสูญเสียจึงต่ำ ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงทำงานเป็นสวิตช์ที่มีประสิทธิภาพในสถานะเปิด

ระหว่าง Active region

ทรานซิสเตอร์อยู่ระหว่างสถานะเปิดและปิด ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นซึ่งการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของกระแสอินพุตทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในกระแสเอาต์พุต (ΔI _C )

เวลาในการเปลี่ยน

ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งมีพัลส์เป็นอินพุตและพัลส์ที่มีรูปแบบไม่กี่รูปแบบจะเป็นเอาต์พุต มีคำศัพท์บางคำที่คุณควรทราบเกี่ยวกับการกำหนดเวลาของพัลส์เอาต์พุตแบบสวิตชิ่ง ให้เราผ่านพวกเขาไป

ให้ระยะเวลาพัลส์อินพุต = T

เมื่อใช้พัลส์อินพุตกระแสของตัวเก็บรวบรวมจะใช้เวลาสักครู่เพื่อให้ถึงค่าสถานะคงที่เนื่องจากความจุหลงทาง รูปต่อไปนี้อธิบายแนวคิดนี้

จากรูปด้านบน

• Time delay(t_d) - เวลาที่ตัวเก็บรวบรวมกระแสไฟฟ้าเข้าถึงจากค่าเริ่มต้นถึง 10% ของค่าสุดท้ายเรียกว่าเป็น Time Delay.

• Rise time(t_r) - เวลาที่ใช้ในการเก็บกระแสไฟฟ้าถึงจาก 10% ของค่าเริ่มต้นถึง 90% ของค่าสุดท้ายเรียกว่า Rise Time.

• Turn-on time (T_ON)- ผลรวมของการหน่วงเวลา (t _d ) และเวลาที่เพิ่มขึ้น (t _r ) เรียกว่าเป็นTurn-on time.

  T _ON = เสื้อ_d + เสื้อ_r

• Storage time (t_s) - ช่วงเวลาระหว่างขอบต่อท้ายของพัลส์อินพุตถึง 90% ของค่าสูงสุดของเอาต์พุตเรียกว่า Storage time.

• Fall time (t_f) - เวลาที่ใช้ในการเก็บกระแสไฟฟ้าถึงจาก 90% ของค่าสูงสุดถึง 10% ของค่าเริ่มต้นเรียกว่า Fall Time.

• Turn-off time (T_OFF)- ผลรวมของเวลาในการจัดเก็บ (t _s ) และเวลาตก (t _f ) ถูกกำหนดให้เป็นTurn-off time.

  T _ปิด = t _s + เสื้อ_f

• Pulse Width(W) - ระยะเวลาของพัลส์เอาท์พุทที่วัดได้ระหว่างสองระดับ 50% ของรูปคลื่นที่เพิ่มขึ้นและลดลงถูกกำหนดเป็น Pulse Width.

ก multivibrator วงจรคืออะไรนอกจาก switching circuit. มันสร้างคลื่นที่ไม่ใช่ซายน์เช่นคลื่นสี่เหลี่ยมคลื่นสี่เหลี่ยมและคลื่นฟันเลื่อยเป็นต้นมัลติไวเบรเตอร์ใช้เป็นเครื่องกำเนิดความถี่ตัวแบ่งความถี่และเครื่องกำเนิดความล่าช้าของเวลาและยังเป็นองค์ประกอบหน่วยความจำในคอมพิวเตอร์เป็นต้น

โดยทั่วไปทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงในพื้นที่เชิงเส้น หากสเตจเอาท์พุทของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับสเตจของแอมพลิฟายเออร์ก่อนหน้าการเชื่อมต่อดังกล่าวจะเชื่อมต่อกัน หากใช้ตัวต้านทานในการเชื่อมต่อสองขั้นตอนของวงจรเครื่องขยายเสียงดังกล่าวจะเรียกว่าเป็นResistance coupled amplifier. สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดดูบทช่วยสอน AMPLIFIERS

Multivibrator คืออะไร?

ตามคำจำกัดความMultivibrator คือความต้านทานสองขั้นตอนควบคู่ไปกับเครื่องขยายเสียงที่มีการตอบรับเชิงบวกจากเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงหนึ่งไปยังอินพุตของอีกเครื่องหนึ่ง

ทรานซิสเตอร์สองตัวเชื่อมต่อกันในแบบป้อนกลับเพื่อให้ตัวหนึ่งควบคุมสถานะของอีกตัวหนึ่ง ดังนั้นสถานะเปิดและปิดของวงจรทั้งหมดและช่วงเวลาที่ทรานซิสเตอร์ถูกขับเคลื่อนเข้าสู่ความอิ่มตัวหรือตัดออกจะถูกควบคุมโดยเงื่อนไขของวงจร

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพบล็อกของ Multivibrator

ประเภทของมัลติไวเบรเตอร์

Multivibrator มีสองสถานะที่เป็นไปได้ ในขั้นแรกทรานซิสเตอร์ Q ₁จะเปิดในขณะที่ทรานซิสเตอร์ Q ₂ปิด ในขั้นตอนที่สองทรานซิสเตอร์ Q ₁จะปิดในขณะที่ทรานซิสเตอร์ Q ₂เปิด สถานะทั้งสองนี้มีการเปลี่ยนแปลงในบางช่วงเวลาขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของวงจร

ขึ้นอยู่กับลักษณะที่ทั้งสองสถานะมีการเปลี่ยนแปลง Multivibrators แบ่งออกเป็นสามประเภท พวกเขาเป็น

Astable Multivibrator

Astable Multivibrator เป็นวงจรที่มัน automatically switchesระหว่างสองสถานะอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้พัลส์ภายนอกใด ๆ สำหรับการทำงาน เนื่องจากสิ่งนี้ก่อให้เกิดเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมต่อเนื่องจึงเรียกว่า aFree-running Multivibrator. แหล่งจ่ายไฟ dc เป็นข้อกำหนดทั่วไป

ช่วงเวลาของสถานะเหล่านี้ขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของเวลาของส่วนประกอบที่ใช้ เนื่องจาก Multivibrator ยังคงทำการสลับสถานะเหล่านี้จึงเรียกว่าสถานะกึ่งเสถียรหรือครึ่งเสถียร ดังนั้นจึงมีtwo quasi-stable states สำหรับ Astable Multivibrator

Monostable Multivibrator

Monostable Multivibrator มี a stable state และ a quasi-stable state. สิ่งนี้มีอินพุตทริกเกอร์ให้กับทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว ดังนั้นทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งจึงเปลี่ยนสถานะโดยอัตโนมัติในขณะที่อีกตัวหนึ่งต้องการอินพุตทริกเกอร์เพื่อเปลี่ยนสถานะ

เนื่องจาก Multivibrator นี้สร้างเอาต์พุตเดียวสำหรับพัลส์ทริกเกอร์แต่ละตัวจึงเรียกว่า One-shot Multivibrator. Multivibrator นี้ไม่สามารถอยู่ในสถานะกึ่งเสถียรได้เป็นเวลานานในขณะที่อยู่ในสถานะคงที่จนกว่าจะได้รับชีพจรทริกเกอร์

มัลติไวเบรเตอร์ Bistable

Multivibrator Bistable มีทั้ง two states stable. ต้องใช้ทริกเกอร์พัลส์สองตัวเพื่อเปลี่ยนสถานะ จนกว่าจะได้รับอินพุตทริกเกอร์ Multivibrator นี้จะไม่สามารถเปลี่ยนสถานะได้ หรือที่เรียกว่าflip-flop multivibrator.

เมื่อทริกเกอร์พัลส์ตั้งค่าหรือรีเซ็ตเอาต์พุตและเนื่องจากข้อมูลบางอย่างเช่นสูงหรือต่ำจะถูกเก็บไว้จนกว่าจะถูกรบกวน Multivibrator นี้สามารถเรียกได้ว่าเป็น Flip-flop. หากต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรองเท้าแตะโปรดดูบทแนะนำ DIGITAL CIRCUITS ของเราที่:https://www.tutorialspoint.com/digital_circuits/index.htm

เพื่อให้ได้แนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับการสนทนาข้างต้นให้เราดูรูปต่อไปนี้

Multivibrator ทั้งสามนี้จะกล่าวถึงอย่างชัดเจนในบทถัดไป

มัลติไวเบรเตอร์ Astable มี no stable states. เมื่อ Multivibrator เปิดอยู่มันจะเปลี่ยนสถานะของมันเองหลังจากช่วงเวลาหนึ่งซึ่งถูกกำหนดโดยค่าคงที่ของเวลาR _C แหล่งจ่ายไฟ dc หรือ V _ccให้กับวงจรสำหรับการทำงาน

โครงสร้างของ Astable Multivibrator

ทรานซิสเตอร์สองตัวที่ชื่อ Q ₁และ Q ₂เชื่อมต่อกันแบบป้อนกลับซึ่งกันและกัน ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ Q ₁เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ Q ₂ผ่านตัวเก็บประจุ C ₁และในทางกลับกัน ตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ทั้งสองเชื่อมต่อกับกราวด์ ตัวต้านทานโหลดตัวสะสม R ₁และ R ₄และตัวต้านทานการให้น้ำหนัก R ₂และ R ₃มีค่าเท่ากัน ตัวเก็บประจุ C ₁และ C ₂มีค่าเท่ากัน

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพวงจรสำหรับ Astable Multivibrator

การทำงานของ Astable Multivibrator

เมื่อใช้ V _ccกระแสสะสมของทรานซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากกระแสของตัวสะสมขึ้นอยู่กับกระแสฐาน

$$I_c = \beta I_B$$

เนื่องจากไม่มีลักษณะของทรานซิสเตอร์เหมือนกันทรานซิสเตอร์หนึ่งในสองตัวจึงกล่าวว่า Q ₁มีกระแสสะสมเพิ่มขึ้นและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า เก็บของ Q ₁ถูกนำไปใช้ฐานของคิว₂ผ่านซี1 การเชื่อมต่อนี้ช่วยให้แรงดันไฟฟ้าเชิงลบที่เพิ่มขึ้นที่ตัวสะสมของ Q ₁ถูกนำไปใช้ที่ฐานของ Q ₂และกระแสของตัวสะสมจะลดลง การกระทำต่อเนื่องนี้ทำให้กระแสของตัวสะสมของ Q ₂ลดลงอีก กระแสนี้เมื่อนำไปใช้กับฐานของ Q ₁จะทำให้เป็นลบมากขึ้นและด้วยการกระทำสะสม Q ₁จะเข้าสู่ความอิ่มตัวและ Q ₂จะถูกตัดออก ดังนั้นแรงดันการส่งออกของ Q ₁จะ V _{CE (นั่ง)}และ Q ₂จะเท่ากับ V CC

ตัวเก็บประจุ C _{1 จะ}ชาร์จผ่าน R ₁และเมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่ว C ₁ถึง 0.7v ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ Q ₂ให้อิ่มตัว เนื่องจากแรงดันไฟฟ้านี้ถูกนำไปใช้กับฐานของ Q ₂มันจะเข้าสู่ความอิ่มตัวและลดกระแสสะสม การลดแรงดันไฟฟ้าที่จุด B นี้จะนำไปใช้กับฐานของทรานซิสเตอร์ Q ₁ถึง C ₂ซึ่งทำให้ไบอัสย้อนกลับQ ₁ ชุดของการกระทำเหล่านี้ทำให้ทรานซิสเตอร์ Q ₁ถูกตัดออกและทรานซิสเตอร์ Q ₂เป็นความอิ่มตัว ตอนนี้จุด A มีศักยภาพ V CC ตัวเก็บประจุ C ₂ค่าใช้จ่ายผ่าน R 2 แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C _{2 นี้}เมื่อได้รับ 0.7v จะเปิดทรานซิสเตอร์ Q ₁เป็นความอิ่มตัว

ดังนั้นแรงดันเอาท์พุทและเอาท์พุทรูปคลื่นที่เกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนสลับทรานซิสเตอร์ Q ₁และ Q 2 ช่วงเวลาของสถานะเปิด / ปิดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับค่าของตัวต้านทานการให้น้ำหนักและตัวเก็บประจุที่ใช้เช่นค่า R _{C ที่}ใช้ ขณะที่ทั้งสองทรานซิสเตอร์จะดำเนินการสลับการส่งออกเป็นตารางที่รูปแบบของคลื่นที่มีความกว้างสูงสุดของ V CC

รูปคลื่น

รูปคลื่นเอาท์พุตที่ตัวสะสมของ Q ₁และ Q ₂แสดงในรูปต่อไปนี้

ความถี่ของการสั่น

เวลา ON ของทรานซิสเตอร์ Q ₁หรือเวลาปิดของทรานซิสเตอร์ Q ₂กำหนดโดย

เสื้อ₁ = 0.69R ₁ C ₁

ในทำนองเดียวกันเวลาปิดของทรานซิสเตอร์ Q ₁หรือเวลาเปิดของทรานซิสเตอร์ Q ₂จะถูกกำหนดโดย

เสื้อ₂ = 0.69R ₂ C ₂

ดังนั้นช่วงเวลาทั้งหมดของคลื่นสี่เหลี่ยม

เสื้อ t = ₁ + T ₂ = 0.69 (R ₁ C ₁ + R ₂ C ₂ )

เนื่องจาก R ₁ = R ₂ = R และ C ₁ = C ₂ = C ความถี่ของคลื่นสี่เหลี่ยมจะเป็น

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

ข้อดี

ข้อดีของการใช้เครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบ Astable มีดังนี้ -

• ไม่จำเป็นต้องใช้ทริกเกอร์ภายนอก
• การออกแบบวงจรทำได้ง่าย
• Inexpensive
• สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง

ข้อเสีย

ข้อเสียของการใช้เครื่องมัลติไวเบรเตอร์ Astable มีดังนี้ -

• การดูดซับพลังงานมีมากขึ้นภายในวงจร
• สัญญาณเอาต์พุตมีพลังงานต่ำ
• รอบการทำงานน้อยกว่าหรือเท่ากับ 50% ไม่สามารถทำได้

การใช้งาน

Astable Multivibrators ใช้ในแอปพลิเคชั่นต่างๆเช่นอุปกรณ์วิทยุสมัครเล่นเครื่องกำเนิดรหัสมอร์สวงจรจับเวลาวงจรแอนะล็อกและระบบทีวี

monostable multivibrator ตามชื่อมีเพียง one stable state. เมื่อทรานซิสเตอร์ดำเนินการส่วนอื่น ๆ จะยังคงอยู่ในสถานะไม่นำไฟฟ้า สถานะที่เสถียรคือสถานะที่ทรานซิสเตอร์ยังคงอยู่โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงเว้นแต่จะถูกรบกวนโดยพัลส์ทริกเกอร์ภายนอก เนื่องจาก Monostable ทำงานบนหลักการเดียวกันจึงมีชื่อเรียกอื่นว่าOne-shot Multivibrator.

การก่อสร้าง Monostable Multivibrator

ทรานซิสเตอร์สองตัว Q ₁และ Q ₂เชื่อมต่อแบบป้อนกลับซึ่งกันและกัน เก็บของทรานซิสเตอร์ Q ₁เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์คิว₂ผ่านตัวเก็บประจุ C 1 ฐาน Q ₁เชื่อมต่อกับนักสะสมของคิว₂ผ่านตัวต้านทาน R ₂และตัวเก็บประจุซีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงอีก -V _BBจะได้รับไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์คิว₁ผ่านตัวต้านทาน R 3 ชีพจรทริกเกอร์ถูกกำหนดให้กับฐานของ Q ₁ผ่านตัวเก็บประจุ C ₂เพื่อเปลี่ยนสถานะ R _L1และ R _L2เป็นภาระของตัวต้านทาน Q ₁และ Q 2

หนึ่งในทรานซิสเตอร์เมื่อเข้าสู่สถานะเสถียรพัลส์ทริกเกอร์ภายนอกจะได้รับเพื่อเปลี่ยนสถานะ หลังจากเปลี่ยนสถานะทรานซิสเตอร์จะยังคงอยู่ในสถานะกึ่งเสถียรหรือสถานะ Meta-stable สำหรับช่วงเวลาหนึ่งซึ่งกำหนดโดยค่าของค่าคงที่ของเวลา RC และกลับสู่สถานะเสถียรก่อนหน้านี้

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพวงจรของ Monostable Multivibrator

การทำงานของ Monostable Multivibrator

ประการแรกเมื่อเปิดวงจรทรานซิสเตอร์ Q ₁จะอยู่ในสถานะปิดและ Q ₂จะอยู่ในสถานะเปิด นี่คือสถานะที่มั่นคง เมื่อ Q ₁ปิดอยู่แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมจะเป็น V _CCที่จุด A และด้วยเหตุนี้ C ₁จึงถูกชาร์จ พัลส์ทริกเกอร์บวกที่ใช้ที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q ₁จะเปิดทรานซิสเตอร์ นี่คือการลดแรงดันสะสมซึ่งจะปิดทรานซิสเตอร์ Q 2 ตัวเก็บประจุ C ₁เริ่มคายประจุ ณ เวลานี้ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าบวกจากตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ Q ₂ถูกนำไปใช้กับทรานซิสเตอร์ Q ₁จึงยังคงอยู่ในสถานะเปิด นี่คือสถานะกึ่งเสถียรหรือสถานะ Meta-stable

ทรานซิสเตอร์ Q ₂ยังคงอยู่ในสถานะปิดจนกว่าตัวเก็บประจุ C _{1 จะ}ปล่อยประจุจนหมด หลังจากนี้ทรานซิสเตอร์ Q ₂จะเปิดขึ้นพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ผ่านการคายประจุของตัวเก็บประจุ สิ่งนี้จะเปิดทรานซิสเตอร์ Q ₁ซึ่งเป็นสถานะเสถียรก่อนหน้านี้

รูปคลื่นเอาท์พุต

รูปคลื่นเอาท์พุตที่ตัวรวบรวมของ Q ₁และ Q ₂พร้อมกับอินพุตทริกเกอร์ที่กำหนดที่ฐานของ Q ₁จะแสดงในรูปต่อไปนี้

ความกว้างของพัลส์เอาต์พุตนี้ขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของเวลา RC เพราะฉะนั้นมันก็ขึ้นอยู่กับค่าของ R ₁ C 1 ระยะเวลาของชีพจรกำหนดโดย

$$T = 0.69R_1 C_1$$

อินพุตทริกเกอร์ที่ให้จะมีระยะเวลาสั้นมากเพียงเพื่อเริ่มการดำเนินการ สิ่งนี้กระตุ้นให้วงจรเปลี่ยนสถานะจาก Stable state เป็น Quasi-stable หรือ Meta-stable หรือ Semi-stable state ซึ่งวงจรจะยังคงอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ จะมีพัลส์เอาท์พุตหนึ่งพัลส์สำหรับหนึ่งทริกเกอร์พัลส์

ข้อดี

ข้อดีของ Monostable Multivibrator มีดังนี้ -

• ชีพจรทริกเกอร์เดียวก็เพียงพอแล้ว
• การออกแบบวงจรทำได้ง่าย
• Inexpensive

ข้อเสีย

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของการใช้ monostable multivibrator คือเวลาระหว่างการใช้งานของ trigger pulse T จะต้องมากกว่าค่าคงที่เวลา RC ของวงจร

การใช้งาน

Monostable Multivibrators ใช้ในการใช้งานเช่นวงจรโทรทัศน์และวงจรระบบควบคุม

Multivibrator แบบ Bistable มี two stable states. วงจรจะอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งในสองสถานะที่เสถียร มันยังคงอยู่ในสถานะนั้นเว้นแต่จะได้รับพัลส์ทริกเกอร์ภายนอก Multivibrator นี้เรียกอีกอย่างว่าFlip-flop. วงจรนี้เรียกง่ายๆว่าBinary.

มีไม่กี่ประเภทใน Bistable Multivibrators ดังแสดงในรูปต่อไปนี้

โครงสร้างของ Bistable Multivibrator

ทรานซิสเตอร์ที่คล้ายกันสองตัว Q ₁และ Q ₂พร้อมตัวต้านทานโหลด R _L1และ R _L2เชื่อมต่อแบบป้อนกลับซึ่งกันและกัน ตัวต้านทาน R ฐาน₃และ R ₄จะเข้าร่วมกับเป็นแหล่งทั่วไป -V BB ตัวต้านทานแบบป้อนกลับ R ₁และ R ₂ถูกปัดโดยตัวเก็บประจุ C ₁และ C _{2 ที่}เรียกว่าCommutating Capacitors. ทรานซิสเตอร์ Q ₁จะได้รับทริกเกอร์ที่ฐานผ่านตัวเก็บประจุซี₃และทรานซิสเตอร์ Q ₂จะได้รับการป้อนข้อมูลทริกเกอร์ที่ฐานของมันผ่านตัวเก็บประจุ C 4

ตัวเก็บประจุ C ₁และ C ₂เรียกอีกอย่างว่าSpeed-up Capacitorsในขณะที่พวกเขาลด transition timeซึ่งหมายถึงเวลาที่ใช้ในการถ่ายโอนการนำจากทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพวงจรของ Bistable Multivibrator แบบเอนเอียง

การทำงานของ Bistable Multivibrator

เมื่อเปิดวงจรเนื่องจากความไม่สมดุลของวงจรบางอย่างใน Astable ซึ่งเป็นหนึ่งในทรานซิสเตอร์กล่าวว่า Q ₁ได้รับการเปิดในขณะที่ทรานซิสเตอร์ Q ₂ถูกปิด นี่คือสถานะที่เสถียรของ Bistable Multivibrator

ด้วยการใช้ทริกเกอร์ลบที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q ₁หรือโดยใช้พัลส์ทริกเกอร์บวกที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q ₂สถานะที่เสถียรนี้จะไม่เปลี่ยนแปลง เพื่อให้เราเข้าใจในเรื่องนี้โดยพิจารณาชีพจรเชิงลบที่ฐานของทรานซิสเตอร์ Q 1 เป็นผลให้เก็บแรงดันเพิ่มขึ้นซึ่งคอยอคติทรานซิสเตอร์ Q 2 กระแสสะสมของ Q ₂ตามที่ใช้ที่ฐานของ Q ₁อคติย้อนกลับ Q ₁และการกระทำสะสมนี้ทำให้ทรานซิสเตอร์ Q ₁ปิดและทรานซิสเตอร์ 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

เมื่อสวิตช์ถูกเปลี่ยนแปลงฐานของทรานซิสเตอร์ 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 สำหรับสิ่งนี้มี 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 (ผม_C2 + I _B2 ) R E ตอนนี้ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่นำมาใช้ในอีซีแอลของคิว1 แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเพิ่มขึ้นและจนกว่า Q ₁จะถึงแรงดันไฟฟ้าตัดเพื่อเปิดเอาต์พุตจะยังคงต่ำ เมื่อเปิดQ ₁เอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นเนื่องจาก Q ₂เปิดอยู่ด้วย ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้ายังคงสูงขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่จุด C ₁และ B ₂จะยังคงลดลงและ 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) หากแรงดันไฟฟ้ามีค่ามากกว่า V _{1 อยู่}แล้วก็จะยังคงอยู่ที่นั่นจนกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะถึง 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 ดังนั้นสัญญาณอนาล็อกจึงถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล หากอินพุตอยู่ที่ค่ากลาง (ระหว่าง HIGH และ LOW) ค่าก่อนหน้าจะเป็นเอาต์พุต

แนวคิดนี้ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่เรียกว่า as Hysteresis. ลักษณะการถ่ายโอนของวงจรอิเล็กทรอนิกส์แสดงกloop เรียกว่า Hysteresis. อธิบายว่าค่าเอาต์พุตขึ้นอยู่กับค่าปัจจุบันและค่าในอดีตของอินพุต ซึ่งจะป้องกันการสลับความถี่ที่ไม่ต้องการในวงจรทริกเกอร์ Schmitt

ข้อดี

ข้อดีของวงจรไก Schmitt 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 แบบเดียวกันนี้ได้รับการออกแบบโดยใช้วงจรขยายสัญญาณและวงจรจับเวลา IC 555 ซึ่งจะกล่าวถึงในบทช่วยสอนเพิ่มเติม

หลังจากได้พูดคุยเกี่ยวกับพื้นฐานของวงจรพัลส์แล้วตอนนี้ให้เราไปดูวงจรต่างๆที่สร้างและจัดการกับ Saw tooth waves. คลื่นฟันเฟืองจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามเวลาและลดลงอย่างกะทันหัน นี้เรียกอีกอย่างว่าเป็นไฟล์Time base signal. อันที่จริงนี่คือผลลัพธ์ในอุดมคติของเครื่องสร้างฐานเวลา

Time Base Generator คืออะไร?

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างไฟล์ high frequency saw tooth waves สามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์ Time Base Generator. นอกจากนี้ยังสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าขาออกหรือรูปคลื่นกระแสซึ่งเป็นส่วนหนึ่งvaries linearly with time. ความเร็วแนวนอนของเครื่องกำเนิดฐานเวลาต้องคงที่

ในการแสดงรูปแบบของสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับเวลาบนออสซิลโลสโคปจะต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลาเป็นเส้นตรงกับแผ่นโก่ง ทำให้สัญญาณกวาดลำแสงในแนวนอนผ่านหน้าจอ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงถูกเรียกว่าSweep Voltage. Time Base Generators เรียกว่าเป็นSweep Circuits.

คุณสมบัติของสัญญาณฐานเวลา

ในการสร้างรูปคลื่นฐานเวลาใน CRO หรือหลอดภาพแรงดันไฟฟ้าที่เบี่ยงเบนจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามเวลา โดยทั่วไปแล้วเครื่องกำเนิดฐานเวลาจะใช้โดยที่ลำแสงเบี่ยงเบนไปทางหน้าจอเป็นเส้นตรงและกลับไปที่จุดเริ่มต้น สิ่งนี้เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการScanning. หลอดรังสีแคโทดและหลอดภาพทำงานบนหลักการเดียวกัน ลำแสงจะเบี่ยงเบนหน้าจอจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง (โดยทั่วไปจากซ้ายไปขวา) และกลับมาที่จุดเดิม

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Trace และ Retrace. การเบี่ยงเบนของลำแสงเหนือหน้าจอจากซ้ายไปขวาเรียกว่าTraceในขณะที่การกลับของลำแสงจากขวาไปซ้ายเรียกว่า Retrace หรือ Fly back. โดยปกติจะมองไม่เห็นการย้อนกลับนี้ กระบวนการนี้ทำได้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องกำเนิดคลื่นฟันเลื่อยซึ่งกำหนดช่วงเวลาของการโก่งตัวด้วยความช่วยเหลือของส่วนประกอบ RC ที่ใช้

ให้เราพยายามทำความเข้าใจชิ้นส่วนของคลื่นฟันเลื่อย

ในสัญญาณข้างต้นเวลาที่เอาต์พุตเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเรียกว่า Sweep Time (T_S) และเวลาที่สัญญาณกลับสู่ค่าเริ่มต้นเรียกว่าเป็น Restoration Time หรือ Fly back Time หรือ Retrace Time (T_r). ช่วงเวลาทั้งสองนี้รวมกันเป็นช่วงเวลาของหนึ่งรอบของสัญญาณฐานเวลา

อันที่จริงรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้า Sweep ที่เราได้รับคือเอาต์พุตที่ใช้งานได้จริงของวงจรกวาดในขณะที่เอาต์พุตในอุดมคติจะต้องเป็นรูปคลื่นฟันเฟืองที่แสดงในรูปด้านบน

ประเภทของตัวสร้างฐานเวลา

ตัวสร้างฐานเวลามีสองประเภท พวกเขาคือ -

• Voltage Time Base Generators - เครื่องกำเนิดฐานเวลาที่ให้รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าขาออกที่แปรผันตรงตามเวลาเรียกว่าเครื่องกำเนิดฐานเวลาแรงดันไฟฟ้า

• Current Time Base Generator - เครื่องกำเนิดฐานเวลาที่ให้รูปคลื่นกระแสเอาท์พุตที่แปรผันตรงตามเวลาเรียกว่าเครื่องกำเนิดฐานเวลาปัจจุบัน

การใช้งาน

Time Base Generators ใช้ใน CROs โทรทัศน์จอแสดงผล RADAR ระบบการวัดเวลาที่แม่นยำและการมอดูเลตเวลา

ข้อผิดพลาดของสัญญาณกวาด

หลังจากสร้างสัญญาณกวาดแล้วก็ถึงเวลาส่งสัญญาณ สัญญาณที่ส่งอาจมีการเบี่ยงเบนจากความเป็นเชิงเส้น เพื่อทำความเข้าใจและแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเราต้องมีความรู้เกี่ยวกับข้อผิดพลาดทั่วไปที่เกิดขึ้น

ความเบี่ยงเบนจากความเป็นเส้นตรงจะแสดงในสามวิธีที่แตกต่างกัน พวกเขาคือ -

• ข้อผิดพลาด Slope หรือ Sweep Speed
• ข้อผิดพลาดในการกำจัด
• ข้อผิดพลาดในการส่ง

ให้เราคุยรายละเอียดเหล่านี้

ข้อผิดพลาดของ Slope หรือ Sweep Speed ​​(e _s )

แรงดันไฟฟ้าในการกวาดจะต้องเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามเวลา อัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้ากวาดตามเวลาต้องคงที่ ความเบี่ยงเบนจากความเป็นเส้นตรงนี้ถูกกำหนดให้เป็นSlope Speed Error หรือ Sweep Speed Error.

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

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

ข้อผิดพลาดในการกำจัด (e _d )

เกณฑ์ที่สำคัญของความเป็นเชิงเส้นคือความแตกต่างสูงสุดระหว่างแรงดันไฟฟ้ากวาดจริงกับการกวาดเชิงเส้นซึ่งผ่านจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการกวาดจริง

สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้จากรูปต่อไปนี้

ข้อผิดพลาดในการเคลื่อนย้าย e_d ถูกกำหนดให้เป็น

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

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

โดยที่ V _sเป็นจริงและกวาด V' _sเป็นกวาดเชิงเส้น

ข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล (e _t )

เมื่อสัญญาณกวาดผ่านวงจรความถี่สูงเอาต์พุตจะเบี่ยงเบนไปจากอินพุตดังที่แสดงด้านล่าง

ค่าเบี่ยงเบนนี้แสดงเป็นข้อผิดพลาดในการส่ง

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

$$e_t = \frac{V′_s − V}{V′_s}$$

ที่ไหน V' _sคือการป้อนข้อมูลและ V _sคือการส่งออกในตอนท้ายของการกวาดเช่นที่ t = T s

หากค่าเบี่ยงเบนจากความเป็นเชิงเส้นมีค่าน้อยมากและแรงดันกวาดอาจประมาณได้ด้วยผลรวมของคำเชิงเส้นและกำลังสองใน t ข้อผิดพลาดสามข้อข้างต้นจะสัมพันธ์กัน

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

$$e_s = 2e_t = 8e_d$$

ข้อผิดพลาดเกี่ยวกับความเร็วในการกวาดมีความสำคัญมากกว่าข้อผิดพลาดในการเคลื่อนที่

เนื่องจากเรามีความคิดว่าเครื่องกำเนิดฐานเวลามีสองประเภทให้เราลองทำความรู้จักกับวงจรพื้นฐานของวงจรกำเนิดฐานเวลาเหล่านั้น

เครื่องกำเนิดฐานเวลาแรงดันไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดฐานเวลาที่ให้รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าขาออกที่แปรผันตามเวลาเรียกว่าเครื่องกำเนิดฐานเวลาแรงดันไฟฟ้า

ให้เราพยายามทำความเข้าใจเครื่องกำเนิดฐานเวลาแรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน

เครื่องกำเนิดฐานเวลาแรงดันไฟฟ้าอย่างง่าย

ง่าย RC เวลากำเนิดฐานขั้นพื้นฐานหรือกำเนิดทางลาดหรือวงจรกวาดประกอบด้วยตัวเก็บประจุ C ซึ่งค่าใช้จ่ายผ่าน V _CCผ่านชุดเชื่อมต่อตัวต้านทาน R 2 มันมี BJT ที่มีฐานการเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน R 1 ตัวเก็บประจุจะชาร์จผ่านตัวต้านทานและปล่อยผ่านทรานซิสเตอร์

รูปต่อไปนี้แสดงวงจรกวาด RC อย่างง่าย

โดยการประยุกต์ใช้ในเชิงบวกจะชีพจรแรงดันไฟฟ้าผลัดทรานซิสเตอร์ Q ON เพื่อความอิ่มตัวของสีและตัวเก็บประจุอย่างรวดเร็วปล่อยผ่าน Q และ R ₁จะ V _CE (นั่ง) เมื่อพัลส์อินพุตสิ้นสุดลง Q จะปิดและตัวเก็บประจุ C เริ่มชาร์จและชาร์จต่อไปจนกว่าพัลส์อินพุตถัดไป กระบวนการนี้ซ้ำตามที่แสดงในรูปคลื่นด้านล่าง

เมื่อทรานซิสเตอร์เปิดขึ้นจะให้เส้นทางความต้านทานต่ำเพื่อให้ตัวเก็บประจุคายประจุอย่างรวดเร็ว เมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาพ OFF ตัวเก็บประจุจะชาร์จแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลกับแรงดันไฟฟ้า V _CCตามสมการ

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

ที่ไหน

• V _O = แรงดันไฟฟ้าทันทีทั่วตัวเก็บประจุในเวลา t
• V _CC = แรงดันไฟฟ้า
• t = เวลาที่ดำเนินการ
• R = ค่าของตัวต้านทานแบบอนุกรม
• C = ค่าของตัวเก็บประจุ

ตอนนี้ให้เราลองทำความรู้จักกับตัวสร้างฐานเวลาประเภทต่างๆ

วงจรที่เราเพิ่งพูดถึงเป็นวงจรกำเนิดฐานเวลาแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากมีเอาต์พุตในรูปของแรงดันไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดฐานเวลาปัจจุบัน

เครื่องกำเนิดฐานเวลาที่ให้รูปคลื่นกระแสเอาท์พุตที่แปรผันตรงตามเวลาเรียกว่าเครื่องกำเนิดฐานเวลาปัจจุบัน

ให้เราพยายามทำความเข้าใจกับตัวสร้างฐานเวลาพื้นฐานในปัจจุบัน

ตัวสร้างฐานเวลาปัจจุบันอย่างง่าย

เครื่องกำเนิดฐานเวลา RC แบบง่ายขั้นพื้นฐานหรือเครื่องกำเนิด Ramp หรือวงจรกวาดประกอบด้วยทรานซิสเตอร์คอนฟิกูเรชันฐานทั่วไปและตัวต้านทานสองตัวโดยมีตัวปล่อยหนึ่งตัวและอีกตัวหนึ่งในตัวเก็บรวบรวม V _CCมอบให้กับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ แผนภาพวงจรของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าพื้นฐานดังแสดงที่นี่ด้านล่าง

ทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อในคอนฟิกูเรชันฐานร่วมมีกระแสของตัวเก็บประจุแปรผันตามเส้นตรงตามกระแสอิมิตเตอร์ เมื่อกระแสของตัวปล่อยคงที่กระแสของตัวสะสมจะมีค่าใกล้เคียงกับค่าคงที่เช่นกันยกเว้นค่าแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานของตัวสะสมที่น้อยกว่ามาก

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าอินพุต V _iที่ฐานของทรานซิสเตอร์จะปรากฏที่ตัวปล่อยซึ่งสร้างกระแสตัวปล่อย i _Eและสิ่งนี้จะเพิ่มขึ้นในเชิงเส้นเมื่อ V _iเพิ่มขึ้นจากศูนย์เป็นค่าสูงสุด เก็บเพิ่มขึ้นในปัจจุบันเช่นการเพิ่มขึ้นในปัจจุบันอีซีแอลเพราะผม_Cเป็นอย่างใกล้ชิดเท่ากับฉันE

ค่าทันทีของกระแสโหลดคือ

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

รูปคลื่นอินพุตและเอาต์พุตมีดังแสดงด้านล่าง

เครื่องกำเนิดกวาด bootstrap เป็นวงจรกำเนิดฐานเวลาซึ่งเอาต์พุตจะถูกป้อนกลับไปยังอินพุตผ่านข้อมูลป้อนกลับ สิ่งนี้จะเพิ่มหรือลดอิมพีแดนซ์อินพุตของวงจร กระบวนการนี้ของbootstrapping ใช้เพื่อให้ได้กระแสชาร์จคงที่

การสร้าง Bootstrap Time Base Generator

วงจรกำเนิดฐานเวลาบูตของสายรัดประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองตัวคือ Q ₁ซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์และ Q ₂ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวติดตามตัวปล่อย ทรานซิสเตอร์ Q ₁มีการเชื่อมต่อโดยใช้ตัวเก็บประจุ C อินพุต_Bที่ฐานของมันและตัวต้านทาน R _Bผ่าน V CC เก็บของทรานซิสเตอร์ Q ₁เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์คิว2 ตัวสะสมของ Q ₂เชื่อมต่อกับ V _CCในขณะที่ตัวปล่อยของมันมาพร้อมกับตัวต้านทาน R _Eที่เอาท์พุท

ไดโอด D ถูกนำมาซึ่งแอโนดเชื่อมต่อกับ V _CCในขณะที่แคโทดเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ C ₂ซึ่งเชื่อมต่อกับเอาต์พุต แคโทดของไดโอด D ยังเชื่อมต่อกับ R ต้านทานซึ่งเป็นในการเปิดการเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ C 1 C นี้₁และ R มีการเชื่อมต่อผ่านฐานของคิว₂และนักสะสมของ Q 1 แรงดันไฟฟ้าที่ปรากฏในตัวเก็บประจุ C ₁ให้แรงดัน output V o

รูปต่อไปนี้อธิบายการสร้างเครื่องกำเนิดฐานเวลาของสายรัดบูต

การทำงานของ Bootstrap Time Base Generator

ก่อนที่จะใช้รูปคลื่น gating ที่ t = 0 เนื่องจากทรานซิสเตอร์ได้รับไดรฟ์พื้นฐานเพียงพอจาก V _CCถึง R _B Q ₁จะเปิดและ Q ₂ปิดอยู่ ตัวเก็บประจุ C ₂จะชาร์จเป็น V _CCผ่านไดโอด D จากนั้นจะใช้พัลส์ทริกเกอร์เชิงลบจากรูปคลื่น gating ของ Monostable Multivibrator ที่ฐานของ Q ₁ซึ่งจะปิดQ ₁ ขณะนี้ตัวเก็บประจุ C _{2 จะ}คายประจุและตัวเก็บประจุ C _{1 จะ}ชาร์จผ่านตัวต้านทาน R เนื่องจากตัวเก็บประจุ C ₂มีค่าความจุมากระดับแรงดันไฟฟ้า (ประจุและการคายประจุ) จึงแปรผันในอัตราที่ช้าลง เพราะฉะนั้นมันก็ปล่อยช้าและรักษาค่าเกือบคงที่ในระหว่างการสร้างทางลาดที่การส่งออกของคิว2

ในช่วงเวลาทางลาดไดโอด D จะเอนเอียงแบบย้อนกลับ ตัวเก็บประจุ C ₂ให้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก I _C1สำหรับตัวเก็บประจุ C ₁เพื่อชาร์จ เนื่องจากค่าความจุสูงแม้ว่าจะให้กระแสไฟฟ้า แต่ก็ไม่ได้สร้างความแตกต่างให้กับประจุมากนัก เมื่อ Q ₁เปิดเมื่อสิ้นสุดเวลาทางลาด C _{1 จะ}ปล่อยประจุไปยังค่าเริ่มต้นอย่างรวดเร็ว แรงดันไฟฟ้านี้จะปรากฏขึ้นทั่ว V O ดังนั้นไดโอด D ได้รับการลำเอียงไปข้างหน้าอีกครั้งและตัวเก็บประจุ C ₂ได้รับชีพจรของปัจจุบันที่จะกู้คืนค่าใช้จ่ายเล็กของมันหายไปในระหว่างการชาร์จของ C 1 ตอนนี้วงจรพร้อมที่จะสร้างเอาต์พุตทางลาดอื่นแล้ว

ตัวเก็บประจุ C2 ซึ่งช่วยในการให้กระแสตอบรับบางส่วนไปยังตัวเก็บประจุ C1 ทำหน้าที่เป็น boot strapping capacitor ที่ให้กระแสคงที่

รูปคลื่นเอาท์พุต

รูปคลื่นเอาท์พุตจะได้รับดังแสดงในรูปต่อไปนี้

พัลส์ที่ระบุที่อินพุตและแรงดันไฟฟ้า V _C1ซึ่งแสดงถึงการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ C ₁ซึ่งก่อให้เกิดเอาต์พุตดังแสดงในรูปด้านบน

ความได้เปรียบ

ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องกำเนิดทางลาดของสายรัดบูตนี้คือทางลาดของแรงดันไฟฟ้าขาออกเป็นเส้นตรงมากและแอมพลิจูดทางลาดถึงระดับแรงดันไฟฟ้า

วงจรกำเนิดฐานเวลาทรานซิสเตอร์มิลเลอร์เป็นที่นิยม Miller integratorวงจรที่สร้างรูปคลื่นกวาด ส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรเบี่ยงเบนแนวนอน

ให้เราพยายามทำความเข้าใจการสร้างและการทำงานของวงจรกำเนิดฐานเวลามิลเลอร์

การก่อสร้าง Miller Sweep Generator

วงจรกำเนิดฐานเวลามิลเลอร์ประกอบด้วยสวิตช์และวงจรจับเวลาในระยะเริ่มต้นซึ่งอินพุตถูกนำมาจากวงจรกำเนิดไฟฟ้าประตู Schmitt ส่วนของเครื่องขยายเสียงเป็นส่วนต่อไปนี้ซึ่งมีสามขั้นตอนอันดับแรกคือemitter follower, วินาทีและ amplifier และอันที่สามก็คือไฟล์ emitter follower.

วงจรผู้ติดตามตัวปล่อยมักจะทำหน้าที่เป็น Buffer amplifier. มันมีlow output impedance และก high input impedance. อิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำช่วยให้วงจรขับเคลื่อนภาระหนัก อิมพีแดนซ์อินพุตสูงช่วยไม่ให้วงจรโหลดวงจรก่อนหน้า ส่วนผู้ติดตามตัวปล่อยสุดท้ายจะไม่โหลดส่วนเครื่องขยายเสียงก่อนหน้านี้ ด้วยเหตุนี้อัตราขยายของเครื่องขยายเสียงจะสูง

ตัวเก็บประจุ C ที่อยู่ระหว่างฐานของ Q ₁และตัวปล่อยของ Q ₃คือตัวเก็บประจุแบบกำหนดเวลา ค่าของ R และ C และการแปรผันของระดับแรงดันไฟฟ้าของ V _BBจะเปลี่ยนความเร็วในการกวาด รูปด้านล่างแสดงวงจรของเครื่องกำเนิดฐานเวลามิลเลอร์

การทำงานของ Miller Sweep Generator

เมื่อการส่งออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวไกมิตเป็นชีพจรลบทรานซิสเตอร์ Q ₄เปิดและอีซีแอลในปัจจุบันไหลผ่าน R 1 ตัวปล่อยมีศักยภาพเชิงลบและใช้แบบเดียวกันที่แคโทดของไดโอด D ซึ่งทำให้เอนเอียงไปข้างหน้า เนื่องจากตัวเก็บประจุ C ถูกข้ามที่นี่จึงไม่ถูกชาร์จ

การใช้ทริกเกอร์พัลส์ทำให้เอาต์พุตเกต Schmitt สูงซึ่งจะทำให้ทรานซิสเตอร์ปิดQ ₄ ตอนนี้ใช้แรงดันไฟฟ้า 10v ที่ตัวปล่อย Q ₄ที่ทำให้กระแสไหลผ่าน R ₁ซึ่งทำให้ไดโอด D กลับลำเอียง ในฐานะที่เป็นทรานซิสเตอร์ Q ₄อยู่ในการตัด, ตัวเก็บประจุ C ได้รับการเรียกเก็บเงินจากวี_บีบีผ่าน R และให้ผลผลิต rundown กวาดที่อีซีแอลของคิว3 ตัวเก็บประจุ C จะปล่อยผ่าน D และทรานซิสเตอร์ Q ₄เมื่อสิ้นสุดการกวาด

เมื่อพิจารณาถึงผลของความจุ C ₁ความเร็วลาดชันหรือความเร็วในการกวาดจะถูกกำหนดโดย

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

การใช้งาน

วงจรมิลเลอร์สเวตเป็นวงจรอินทิเกรเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดในหลายอุปกรณ์ เป็นเครื่องกำเนิดฟันเลื่อยที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

Unijunction Transistor คือทรานซิสเตอร์ที่มีจุดเชื่อมต่อ PN เดียว แต่ยังไม่ใช่ไดโอด Unijunction Transistor หรือเรียกง่ายๆว่าUJTมีตัวปล่อยและสองฐานซึ่งแตกต่างจากทรานซิสเตอร์ทั่วไป ส่วนประกอบนี้มีชื่อเสียงอย่างยิ่งในด้านคุณสมบัติความต้านทานเชิงลบและยังใช้เป็นออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลาย

การก่อสร้าง UJT

แท่งของซิลิกอนชนิดเอ็นที่มีความต้านทานสูงถือเป็นโครงสร้างพื้นฐาน รายชื่อ Ohmic สองตัวจะถูกดึงที่ปลายทั้งสองข้างซึ่งเป็นฐานทั้งสอง มีโครงสร้างคล้ายแท่งอลูมิเนียมติดอยู่ซึ่งจะกลายเป็นตัวปล่อย ตัวปล่อยนี้อยู่ใกล้กับฐาน 2 และอยู่ไกลจากฐาน 1 เล็กน้อย ทั้งสองอย่างนี้เข้าร่วมเพื่อสร้างทางแยก PN เนื่องจากมีจุดเชื่อม PN เดียวจึงเรียกส่วนประกอบนี้ว่า aUnijunction transistor.

ความต้านทานภายในเรียกว่า intrinsic resistanceมีอยู่ภายในแท่งซึ่งค่าความต้านทานขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของยาสลบของแท่ง โครงสร้างและสัญลักษณ์ของ UJT มีดังที่แสดงด้านล่าง

ในสัญลักษณ์ตัวปล่อยจะแสดงด้วยลูกศรเอียงและปลายอีกสองด้านที่เหลือจะระบุฐาน เนื่องจาก UJT ถูกเข้าใจว่าเป็นการรวมกันของไดโอดและความต้านทานบางอย่างโครงสร้างภายในของ UJT สามารถระบุได้ด้วยแผนภาพที่เทียบเท่าเพื่ออธิบายการทำงานของ UJT

การทำงานของ UJT

การทำงานของ UJT สามารถเข้าใจได้ด้วยวงจรเทียบเท่า แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่ตัวปล่อยจะระบุเป็น V _Eและความต้านทานภายในระบุเป็น R _B1และ R _B2ที่ฐาน 1 และ 2 ตามลำดับ ความต้านทานทั้งสองที่มีอยู่ภายในรวมกันเรียกว่าintrinsic resistanceชี้ให้เห็นว่าเป็น R BB แรงดันไฟฟ้าทั่ว RB1 สามารถแสดงเป็น V 1 แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงนำมาใช้สำหรับวงจรเพื่อฟังก์ชั่น V BB

วงจรเทียบเท่า UJT มีดังต่อไปนี้

เริ่มแรกเมื่อไม่มีการใช้แรงดันไฟฟ้า

$$V_E = 0$$

จากนั้นแรงดัน V _BBถูกนำไปใช้ผ่าน R B2 ไดโอด D จะมีอคติย้อนกลับ แรงดันไฟฟ้าคร่อมไดโอดจะเป็น VB ซึ่งเป็นแรงดันกั้นของไดโอดตัวปล่อย เนื่องจากการประยุกต์ใช้วี_บีบีแรงดันบางอย่างปรากฏขึ้นที่จุด A. ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจะเป็น V + V B

ตอนนี้ถ้าแรงดันตัวปล่อย V _Eเพิ่มขึ้นกระแส I _Eจะไหลผ่านไดโอด D กระแสนี้ทำให้ไดโอดไปข้างหน้าเอนเอียง ผู้ให้บริการได้รับการกระตุ้นและความต้านทาน R _B1ลดลง ดังนั้นศักยภาพของ R _B1ซึ่งหมายถึง V _B1ก็ลดลงเช่นกัน

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

เนื่องจาก V _BBมีค่าคงที่และ R _B1ลดลงเป็นค่าต่ำสุดเนื่องจากความเข้มข้นของยาสลบของช่อง V _B1ก็ลดลงเช่นกัน

ที่จริงแล้วความต้านทานที่มีอยู่ภายในรวมกันเรียกว่า intrinsic resistanceชี้ให้เห็นว่าเป็น R BB ความต้านทานดังกล่าวข้างต้นสามารถระบุได้ว่า

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

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

สัญลักษณ์ηใช้แทนค่าความต้านทานทั้งหมดที่ใช้

ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าทั่ว V _B1จึงแสดงเป็น

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

แรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยจะได้รับเป็น

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

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

โดยที่ V _Dคือแรงดันไฟฟ้าคร่อมไดโอด

เมื่อไดโอดเกิดการเอนเอียงไปข้างหน้าแรงดันไฟฟ้าจะเท่ากับ 0.7v ดังนั้นนี่คือค่าคงที่และ V _B1ลดลง ดังนั้น V _Eจึงลดลง ลดลงเป็นค่าน้อยที่สุดซึ่งอาจแสดงว่า V _Vเรียกว่าเป็นValley voltage. แรงดันไฟฟ้าที่ UJT เปิดคือPeak Voltageแสดงเป็น V P

VI ลักษณะของ UJT

แนวคิดที่กล่าวถึงจนถึงตอนนี้เข้าใจได้อย่างชัดเจนจากกราฟต่อไปนี้ที่แสดงด้านล่าง

เริ่มแรกเมื่อ V _Eเป็นศูนย์ IE ในปัจจุบันย้อนกลับบางส่วนจะไหลจนกระทั่งค่าของ VE ถึงจุดที่

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

นี่คือจุดที่เส้นโค้งสัมผัสกับแกน Y

เมื่อ V _Eถึงแรงดันไฟฟ้าที่

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

ณ จุดนี้ไดโอดจะเอนเอียงไปข้างหน้า

แรงดันไฟฟ้าที่จุดนี้เรียกว่า V _P (Peak Voltage) และกระแสที่จุดนี้เรียกว่า I _P (Peak Current). ส่วนในกราฟจนถึงตอนนี้เรียกว่าCut off region เนื่องจาก UJT อยู่ในสถานะปิด

ตอนนี้เมื่อ V _Eเพิ่มขึ้นอีกความต้านทาน R _B1และแรงดันไฟฟ้า V ₁ก็ลดลงเช่นกัน แต่กระแสไฟฟ้าผ่านจะเพิ่มขึ้น นี้เป็นNegative resistance property และด้วยเหตุนี้จึงเรียกภูมิภาคนี้ว่า Negative resistance region.

ตอนนี้แรงดัน V _Eถึงจุดหนึ่งที่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นต่อการเพิ่มขึ้นของแรงดันในการ R B1 แรงดันไฟฟ้าที่จุดนี้เรียกว่า V _V (Valley Voltage) และกระแสที่จุดนี้เรียกว่า I _V (Valley Current). ภูมิภาคหลังจากนี้เรียกว่าSaturation region.

การใช้งานของ UJT

UJT ถูกใช้อย่างเด่นชัดที่สุดในฐานะออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลาย นอกจากนี้ยังใช้ในวงจรควบคุมเฟส นอกจากนี้ UJT ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดหานาฬิกาสำหรับวงจรดิจิทัลการควบคุมเวลาสำหรับอุปกรณ์ต่างๆการควบคุมการยิงในไทริสเตอร์และพัลส์ซิงก์สำหรับวงจรเบี่ยงเบนแนวนอนใน CRO

อัน oscillatorเป็นอุปกรณ์ที่สร้างรูปคลื่นด้วยตัวเองโดยไม่ต้องป้อนข้อมูลใด ๆ แม้ว่าจะมีการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงบางส่วนเพื่อให้อุปกรณ์ทำงาน แต่ก็จะไม่สร้างรูปคลื่นใด ๆ เป็นอินพุต ออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลายเป็นอุปกรณ์ที่สร้างไฟล์non-sinusoidal waveformด้วยตัวมันเอง รูปคลื่นนี้ขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของเวลาในการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุในวงจร

การก่อสร้างและการทำงาน

ตัวปล่อยของ UJT เชื่อมต่อกับตัวต้านทานและตัวเก็บประจุดังที่แสดง ค่าคงที่เวลา RC กำหนดเวลาของรูปคลื่นเอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์แบบผ่อนคลาย ฐานทั้งสองเชื่อมต่อกับตัวต้านทานแต่ละตัว แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง V _BBจะได้รับ

รูปต่อไปนี้แสดงวิธีใช้ UJT เป็นออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลาย

ในขั้นต้นแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุเป็นศูนย์

$$V_c = 0$$

UJT อยู่ในสภาพ OFF ตัวต้านทานR ให้เส้นทางสำหรับตัวเก็บประจุ C เพื่อชาร์จผ่านแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ตัวเก็บประจุจะชาร์จตามแรงดันไฟฟ้า

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

ตัวเก็บประจุมักจะเริ่มชาร์จและยังคงค่าใช้จ่ายจนกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด V BB แต่ในวงจรนี้เมื่อแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุถึงค่าซึ่งทำให้ UJT เปิด (แรงดันไฟฟ้าสูงสุด) จากนั้นตัวเก็บประจุจะหยุดชาร์จและเริ่มคายประจุผ่าน UJT ตอนนี้การคายประจุนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดซึ่งจะปิด UJT OFF (แรงดันไฟฟ้าในหุบเขา) กระบวนการนี้ยังคงดำเนินต่อไปและแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุเมื่อระบุบนกราฟจะสังเกตเห็นรูปคลื่นต่อไปนี้

ดังนั้นการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุจะสร้างรูปคลื่นการกวาดดังที่แสดงไว้ด้านบน เวลาในการชาร์จทำให้เกิดการกวาดที่เพิ่มขึ้นและเวลาในการคายประจุจะทำให้การกวาดลดลง การทำซ้ำของวัฏจักรนี้ก่อให้เกิดรูปคลื่นเอาต์พุตแบบกวาดต่อเนื่อง

เนื่องจากเอาต์พุตเป็นรูปคลื่นที่ไม่ใช่ซายน์วงจรนี้จึงถูกกล่าวว่าทำงานเป็นออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลาย

การประยุกต์ใช้เครื่องสั่นแบบผ่อนคลาย

ออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลายใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสียงบี๊บอิเล็กทรอนิกส์ SMPS อินเวอร์เตอร์ไฟกระพริบและออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ในระบบใด ๆ ที่มีเครื่องกำเนิดรูปคลื่นที่แตกต่างกันเครื่องกำเนิดสัญญาณทั้งหมดจะต้องทำงานแบบซิงโครไนซ์ การซิงโครไนซ์เป็นกระบวนการที่ทำให้เครื่องกำเนิดรูปคลื่นสองเครื่องขึ้นไปมาถึงจุดอ้างอิงบางจุดในวงจรในเวลาเดียวกัน

ประเภทของการซิงโครไนซ์

การซิงโครไนซ์สามารถเป็นได้สองประเภทต่อไปนี้ -

พื้นฐานตัวต่อตัว

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมดทำงานในความถี่เดียวกัน

• พวกเขาทั้งหมดมาถึงจุดอ้างอิงบางจุดในวัฏจักรในเวลาเดียวกัน

ซิงค์กับการแบ่งความถี่

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานที่ความถี่ต่างกันซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของกันและกัน

• พวกเขาทั้งหมดมาถึงจุดอ้างอิงบางจุดในวัฏจักรในเวลาเดียวกัน

อุปกรณ์ผ่อนคลาย

วงจรการผ่อนคลายคือวงจรที่มีการกำหนดช่วงเวลาผ่านการชาร์จตัวเก็บประจุแบบค่อยเป็นค่อยไปซึ่งช่วงเวลาที่ถูกยกเลิกโดยการคายประจุอย่างกะทันหัน (การคลายตัว) ของตัวเก็บประจุ

Examples - มัลติไวเบรเตอร์วงจรกวาดบล็อคออสซิลเลเตอร์ ฯลฯ

เราได้สังเกตเห็นในวงจรออสซิลเลเตอร์ผ่อนคลาย UJT ว่าตัวเก็บประจุหยุดชาร์จเมื่ออุปกรณ์ต้านทานลบเช่น UJT เปิดขึ้น จากนั้นตัวเก็บประจุจะปล่อยผ่านมันเพื่อให้ได้ค่าต่ำสุด จุดทั้งสองนี้แสดงถึงจุดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดของรูปคลื่นกวาด

การซิงโครไนซ์ในอุปกรณ์ผ่อนคลาย

หากต้องลดแรงดันไฟฟ้าแรงสูงหรือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดหรือแรงดันพังของรูปคลื่นกวาดลงไปที่ระดับต่ำกว่าสัญญาณภายนอกก็สามารถใช้ได้ สัญญาณที่จะนำไปใช้นี้เป็นสัญญาณซิงโครไนซ์ที่มีผลลดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดหรือแรงดันไฟฟ้าพังลงในช่วงระยะเวลาของพัลส์ โดยทั่วไปพัลส์ซิงโครไนซ์จะใช้ที่ตัวปล่อยหรือที่ฐานของอุปกรณ์ต้านทานเชิงลบ ใช้พัลส์รถไฟที่มีระยะห่างสม่ำเสมอเพื่อให้เกิดการซิงโครไนซ์

แม้ว่าสัญญาณตรงกันถูกนำไปใช้ไม่กี่พัแรกจะไม่มีผลต่อการกำเนิดกวาดเป็นความกว้างของสัญญาณกวาดที่เกิดขึ้นของชีพจรในนอกจากนี้ยังมีความกว้างของพัลส์น้อยกว่า V P ดังนั้นเครื่องกำเนิดการกวาดจึงไม่ซิงโครไนซ์ ช่วงเวลาที่แน่นอนที่ UJT เปิดขึ้นนั้นพิจารณาจากการเกิดชีพจรทันที นี่คือจุดที่สัญญาณซิงก์บรรลุการซิงโครไนซ์กับสัญญาณกวาด สามารถสังเกตได้จากรูปต่อไปนี้

ที่ไหน

• T _Pคือช่วงเวลาของสัญญาณพัลส์
• T _Oคือช่วงเวลาของสัญญาณกวาด
• V _Pคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดหรือการสลายตัว
• V _Vคือหุบเขาหรือการรักษาแรงดันไฟฟ้า

เพื่อให้เกิดการซิงโครไนซ์ช่วงเวลาพัลส์ T_P ควรน้อยกว่าช่วงเวลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกวาด T_Oเพื่อยุติวงจรการกวาดก่อนเวลาอันควร การซิงโครไนซ์ไม่สามารถทำได้หากช่วงเวลาพัลส์T_Pมากกว่าช่วงเวลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกวาด T _Oและหากแอมพลิจูดของพัลส์ไม่มากพอที่จะเชื่อมช่องว่างระหว่างการสลายตัวที่หยุดนิ่งและแรงดันการกวาดแม้ว่า T _Pจะน้อยกว่าT_O.

การแบ่งความถี่ในวงจรกวาด

ในหัวข้อก่อนหน้านี้เราได้สังเกตว่าการซิงโครไนซ์จะทำได้เมื่อเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้ พวกเขาเป็น

• เมื่อ T _P <T _O

• เมื่อความกว้างของชีพจรเพียงพอที่จะยุติแต่ละรอบก่อนเวลาอันควร

เมื่อเป็นไปตามเงื่อนไขทั้งสองนี้แม้ว่าการซิงโครไนซ์จะทำได้ แต่เรามักจะเจอรูปแบบที่น่าสนใจบางอย่างในการกวาดล้างเกี่ยวกับเวลาในการซิงค์ รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงประเด็นนี้

เราสามารถสังเกตได้ว่าแอมพลิจูด V ' _Sของการกวาดหลังการซิงโครไนซ์น้อยกว่าแอมพลิจูด V _{S ที่}ไม่ซิงโครไนซ์ นอกจากนี้ช่วงเวลา T _Oของการกวาดจะถูกปรับตามช่วงเวลาของพัลส์ แต่จะปล่อยให้รอบอยู่ระหว่าง ซึ่งหมายความว่าหนึ่งรอบการกวาดจะเท่ากับสองรอบพัลส์ การซิงโครไนซ์จะทำได้สำหรับทุก ๆ รอบซึ่งระบุ

$$T_o > 2T_P$$

กวาดระยะเวลา T _Oถูก จำกัด ให้ T _Sและความกว้างของมันจะลดลงไป _V' S

เนื่องจากพัลส์ทุกวินาทีเกิดขึ้นในการซิงโครไนซ์กับวงจรการกวาดสัญญาณนี้จึงสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นวงจรที่แสดงการแบ่งความถี่ด้วยปัจจัย 2 ดังนั้นวงจรการแบ่งความถี่จึงได้มาจากการซิงโครไนซ์

ออสซิลเลเตอร์เป็นวงจรที่ให้ alternating voltage หรือ current by its ownโดยไม่ต้องป้อนข้อมูลใด ๆ ออสซิลเลเตอร์ต้องการamplifier และยัง feedbackจากเอาต์พุต ข้อเสนอแนะที่ให้ควรเป็นข้อเสนอแนะที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งพร้อมกับส่วนของสัญญาณเอาต์พุตมีส่วนประกอบในสัญญาณเอาต์พุตซึ่งอยู่ในเฟสกับสัญญาณอินพุต ออสซิลเลเตอร์ที่ใช้การตอบสนองเชิงปฏิรูปเพื่อสร้างเอาต์พุตที่ไม่เป็นอิสระเรียกว่าเป็นRelaxation Oscillator.

เราได้เห็น UJT oscillator การผ่อนคลายแล้ว ออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลายอีกประเภทหนึ่งคือ Blocking oscillator

การปิดกั้น Oscillator

ออสซิลเลเตอร์ปิดกั้นคือเครื่องกำเนิดรูปคลื่นที่ใช้ในการผลิตพัลส์แคบหรือทริกเกอร์พัลส์ ในขณะที่มีการตอบรับจากสัญญาณเอาท์พุตมันจะบล็อกการตอบกลับหลังจากรอบสำหรับเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า คุณลักษณะนี้ของblocking the output ในขณะที่กำลัง an oscillatorได้รับชื่อการปิดกั้น oscillator ไป

ในการสร้างออสซิลเลเตอร์ปิดกั้นทรานซิสเตอร์จะใช้เป็นเครื่องขยายเสียงและใช้หม้อแปลงสำหรับป้อนกลับ หม้อแปลงที่ใช้ที่นี่คือPulse transformer. สัญลักษณ์ของหม้อแปลงพัลส์มีดังที่แสดงด้านล่าง

พัลส์หม้อแปลง

หม้อแปลงพัลส์คืออุปกรณ์ที่จับคู่แหล่งพลังงานไฟฟ้ารูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ากับโหลด การรักษารูปร่างและคุณสมบัติอื่น ๆ ของพัลส์ไม่เปลี่ยนแปลง เป็นหม้อแปลงวงกว้างด้วยminimum attenuation และศูนย์หรือต่ำสุด phase change.

เอาท์พุทของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับประจุและการคายประจุของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อ

ข้อเสนอแนะที่เกิดใหม่ทำได้ง่ายโดยใช้หม้อแปลงพัลส์ เอาต์พุตสามารถป้อนกลับไปยังอินพุตในเฟสเดียวกันได้โดยการเลือกขั้วที่คดเคี้ยวของหม้อแปลงพัลส์ การปิดกั้นออสซิลเลเตอร์เป็นออสซิลเลเตอร์ที่ทำงานได้ฟรีโดยใช้ตัวเก็บประจุและหม้อแปลงพัลส์พร้อมกับทรานซิสเตอร์ตัวเดียวซึ่งถูกตัดออกสำหรับวงจรการทำงานส่วนใหญ่ที่ผลิตพัลส์เป็นระยะ

การใช้ออสซิลเลเตอร์การปิดกั้นสามารถดำเนินการ Astable และ Monostable ได้ แต่ไม่สามารถดำเนินการ Bistable ได้ ให้เราผ่านพวกเขาไป

Monostable Blocking Oscillator

หากออสซิลเลเตอร์ที่ปิดกั้นต้องการพัลส์เดียวในการเปลี่ยนสถานะจะเรียกว่าเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ปิดกั้น Monostable ออสซิลเลเตอร์ปิดกั้น Monostable เหล่านี้มีได้สองประเภท พวกเขาเป็น

• Monostable บล็อกออสซิลเลเตอร์พร้อมเวลาฐาน
• Monostable บล็อกออสซิลเลเตอร์พร้อมตัวปล่อยเวลา

ในทั้งสองอย่างนี้ตัวต้านทานเวลา R จะควบคุมความกว้างของประตูซึ่งเมื่อวางไว้ที่ฐานของทรานซิสเตอร์จะกลายเป็นวงจรกำหนดเวลาฐานและเมื่อวางไว้ในตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์จะกลายเป็นวงจรจับเวลาตัวปล่อย

เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ชัดเจนให้เราพูดคุยเกี่ยวกับการทำงานของ Monostable Multivibrator แบบกำหนดเวลาพื้นฐาน

ทรานซิสเตอร์ทริกเกอร์ออสซิลเลเตอร์ปิดกั้น Monostable ด้วยเวลาพื้นฐาน

ทรานซิสเตอร์หม้อแปลงพัลส์สำหรับการป้อนกลับและตัวต้านทานที่ฐานของทรานซิสเตอร์เป็นวงจรของทรานซิสเตอร์ที่เรียกใช้ออสซิลเลเตอร์ปิดกั้น Monostable ด้วยเวลาฐาน หม้อแปลงพัลส์ที่ใช้ที่นี่มีอัตราส่วนรอบn: 1 ที่วงจรฐานมี nเปิดทุกครั้งที่เปิดวงจรสะสม ความต้านทาน R เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับฐานของทรานซิสเตอร์ซึ่งควบคุมระยะเวลาพัลส์

ในขั้นต้นทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาพ OFF ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ VBB ถือว่าเป็นศูนย์หรือต่ำเกินไปซึ่งไม่สำคัญ

แรงดันไฟฟ้าที่ตัวสะสมคือ V _CCเนื่องจากอุปกรณ์ปิดอยู่ แต่เมื่อใช้ทริกเกอร์เชิงลบที่ตัวสะสมแรงดันไฟฟ้าจะลดลง เนื่องจากขั้วที่คดเคี้ยวของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมจะลดลงในขณะที่แรงดันไฟฟ้าฐานสูงขึ้น

เมื่อแรงดันฐานไปยังตัวปล่อยมีค่ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ตัดเข้ากล่าวคือ

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

จากนั้นสังเกตกระแสฐานขนาดเล็ก สิ่งนี้จะเพิ่มกระแสสะสมซึ่งจะลดแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บรวบรวม การกระทำนี้จะสะสมต่อไปซึ่งจะเพิ่มกระแสของตัวสะสมและลดแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมเพิ่มเติม ด้วยการดำเนินการป้อนกลับการสร้างใหม่หากอัตราขยายของลูปเพิ่มขึ้นทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่ความอิ่มตัวอย่างรวดเร็ว แต่นี่ไม่ใช่สถานะที่มั่นคง

จากนั้นสังเกตกระแสฐานขนาดเล็ก สิ่งนี้จะเพิ่มกระแสสะสมซึ่งจะลดแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บรวบรวม การกระทำนี้จะสะสมต่อไปซึ่งจะเพิ่มกระแสของตัวสะสมและลดแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมเพิ่มเติม ด้วยการดำเนินการป้อนกลับการสร้างใหม่หากอัตราขยายของลูปเพิ่มขึ้นทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่ความอิ่มตัวอย่างรวดเร็ว แต่นี่ไม่ใช่สถานะที่มั่นคง

เมื่อทรานซิสเตอร์เข้าสู่ความอิ่มตัวกระแสของตัวสะสมจะเพิ่มขึ้นและกระแสเบสจะคงที่ ตอนนี้กระแสสะสมเริ่มชาร์จตัวเก็บประจุอย่างช้าๆและแรงดันไฟฟ้าที่หม้อแปลงจะลดลง เนื่องจากขั้วที่คดเคี้ยวของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าฐานจึงเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะลดกระแสฐาน การกระทำที่สะสมนี้จะทำให้ทรานซิสเตอร์เข้าสู่สภาวะที่ถูกตัดออกซึ่งเป็นสถานะที่เสถียรของวงจร

output waveforms มีดังนี้ -

หลัก disadvantageของวงจรนี้คือไม่สามารถรักษาความกว้างของพัลส์เอาท์พุทให้คงที่ได้ เราทราบดีว่ากระแสของนักสะสมคือ

$$i_c = h_{FE}i_B$$

เนื่องจาก h _FEขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความกว้างของพัลส์แตกต่างกันไปในเชิงเส้นด้วยเหตุนี้ความกว้างพัลส์เอาต์พุตจึงไม่คงที่ นอกจากนี้ h _FEยังแตกต่างกันไปตามทรานซิสเตอร์ที่ใช้

อย่างไรก็ตามข้อเสียนี้สามารถกำจัดได้หากวางตัวต้านทานไว้ในตัวปล่อยซึ่งหมายความว่าวิธีแก้ปัญหาคือ emitter timing circuit. เมื่อเงื่อนไขข้างต้นเกิดขึ้นทรานซิสเตอร์จะปิดในวงจรกำหนดเวลาของตัวปล่อยดังนั้นจึงได้เอาต์พุตที่เสถียร

Astable Blocking Oscillator

หากออสซิลเลเตอร์ที่ปิดกั้นสามารถเปลี่ยนสถานะได้โดยอัตโนมัติจะเรียกว่าวงจรออสซิลเลเตอร์ปิดกั้น Astable ออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable เหล่านี้สามารถมีได้สองประเภท พวกเขาเป็น

• ไดโอดควบคุม Astable oscillator บล็อก
• RC ควบคุม Astable oscillator บล็อก

ในออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable ที่ควบคุมด้วยไดโอดไดโอดที่วางอยู่ในตัวเก็บรวบรวมจะเปลี่ยนสถานะของออสซิลเลเตอร์ที่ปิดกั้น ในขณะที่อยู่ในออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable ที่ควบคุมด้วย RC ตัวต้านทานเวลา R และตัวเก็บประจุ C จะสร้างเครือข่ายในส่วนตัวปล่อยเพื่อควบคุมการกำหนดเวลาพัลส์

เพื่อให้มีความเข้าใจที่ชัดเจนให้เราพูดคุยเกี่ยวกับการทำงานของออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable ที่ควบคุมด้วยไดโอด

ไดโอดควบคุม Astable oscillator บล็อก

ออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable ที่ควบคุมด้วยไดโอดประกอบด้วยหม้อแปลงพัลส์ในวงจรตัวสะสม ตัวเก็บประจุเชื่อมต่อระหว่างหม้อแปลงทุติยภูมิและฐานของทรานซิสเตอร์ หม้อแปลงหลักและไดโอดเชื่อมต่ออยู่ในตัวเก็บรวบรวม

อัน initial pulse ให้ที่ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์เพื่อเริ่มต้นกระบวนการและจากที่นั่น no pulses are requiredและวงจรจะทำงานเป็น Astable Multivibrator รูปด้านล่างแสดงวงจรของออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable ที่ควบคุมด้วยไดโอด

เริ่มแรกทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะปิด ในการเริ่มต้นวงจรพัลส์ทริกเกอร์เชิงลบจะถูกนำไปใช้ที่ตัวสะสม ไดโอดที่มีขั้วบวกเชื่อมต่อกับตัวเก็บรวบรวมจะอยู่ในสภาพเอนเอียงย้อนกลับและจะปิดโดยการใช้พัลส์ทริกเกอร์เชิงลบนี้

พัลส์นี้ใช้กับหม้อแปลงพัลส์และเนื่องจากขั้วที่คดเคี้ยว (ตามที่ระบุในรูป) แรงดันไฟฟ้าจำนวนเท่ากันจะเกิดขึ้นโดยไม่มีการผกผันเฟสใด ๆ แรงดันไฟฟ้านี้ไหลผ่านตัวเก็บประจุไปทางฐานทำให้กระแสไฟฟ้าฐานบางส่วน กระแสฐานนี้พัฒนาฐานบางส่วนให้เป็นแรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยซึ่งเมื่อข้ามแรงดันไฟฟ้าตัดเข้าจะผลักทรานซิสเตอร์ Q ₁ไปที่ ON ตอนนี้กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์ Q ₁เพิ่มขึ้นและจะถูกนำไปใช้กับทั้งไดโอดและหม้อแปลง ไดโอดที่ปิดในตอนแรกจะเปิดขึ้นในขณะนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ถูกเหนี่ยวนำเข้าสู่ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าบางส่วนเข้าไปในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงซึ่งตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จ

เนื่องจากตัวเก็บประจุจะไม่ส่งกระแสใด ๆ ในขณะที่กำลังรับการชาร์จกระแสฐาน i _{B จึง}หยุดไหล สิ่งนี้จะปิดทรานซิสเตอร์ Q ₁ OFF ดังนั้นสถานะจึงเปลี่ยนไป

ตอนนี้ไดโอดที่เปิดอยู่จะมีแรงดันไฟฟ้าพาดผ่านซึ่งจะถูกนำไปใช้กับหม้อแปลงหลักซึ่งถูกเหนี่ยวนำเข้าสู่ทุติยภูมิ ตอนนี้กระแสจะไหลผ่านตัวเก็บประจุซึ่งทำให้ตัวเก็บประจุปล่อย ดังนั้นกระแสฐาน i _Bจะเปิดทรานซิสเตอร์อีกครั้ง รูปคลื่นเอาต์พุตมีดังที่แสดงด้านล่าง

เนื่องจากไดโอดช่วยให้ทรานซิสเตอร์เปลี่ยนสถานะวงจรนี้จึงถูกควบคุมด้วยไดโอด นอกจากนี้เนื่องจากพัลส์ทริกเกอร์ถูกนำไปใช้ในช่วงเวลาของการเริ่มต้นเท่านั้นในขณะที่วงจรยังคงเปลี่ยนสถานะทั้งหมดด้วยตัวมันเองวงจรนี้จึงเป็นออสซิลเลเตอร์ Astable ดังนั้นจึงมีการกำหนดชื่อไดโอดควบคุม Astable oscillator

วงจรประเภทอื่นใช้การรวมกันของ R และ C ในส่วนของตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์และเรียกว่าวงจรออสซิลเลเตอร์บล็อก Astable ที่ควบคุมด้วย RC

ถึงตอนนี้เราเจอวงจร Pulse ที่แตกต่างกัน ในบางครั้งเราจำเป็นต้อง จำกัด การใช้อินพุตพัลส์ดังกล่าวในบางช่วงเวลา วงจรที่ช่วยเราในด้านนี้คือSampling gate circuit. สิ่งเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าlinear gates หรือ transmission gates หรือ selection circuits.

ประตูสุ่มตัวอย่างเหล่านี้ช่วยในการเลือกสัญญาณส่งในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งสัญญาณเอาต์พุตจะเหมือนกับสัญญาณอินพุตหรือเป็นศูนย์ ช่วงเวลานั้นถูกเลือกโดยใช้control signal หรือ selection signal.

ประตูสุ่มตัวอย่าง

สำหรับประตูสุ่มตัวอย่างสัญญาณเอาต์พุตจะต้องเหมือนกับอินพุตหรือเป็นสัดส่วนกับสัญญาณอินพุตในช่วงเวลาที่เลือกและไม่ควรเป็นศูนย์ ช่วงเวลาที่เลือกนั้นเรียกว่าเป็นTransmission Period และช่วงเวลาอื่น ๆ เรียกว่า Non-transmission Period. เลือกโดยใช้ไฟล์control signalระบุโดยวีซี รูปต่อไปนี้อธิบายประเด็นนี้

เมื่อสัญญาณควบคุม V _Cอยู่ที่ V ₁ประตูสุ่มตัวอย่างจะปิดและเมื่อ V _Cอยู่ที่ V ₂ประตูจะเปิด ความกว้างของพัลส์ T _gระบุช่วงเวลาที่ใช้เกตพัลส์

ประเภทของประตูสุ่มตัวอย่าง

ประเภทของประตูสุ่มตัวอย่าง ได้แก่ -

• Unidirectional sampling sgates- ประตูสุ่มตัวอย่างประเภทนี้สามารถส่งผ่านพัลส์ที่กำลังจะเป็นบวกหรือลบได้ พวกเขาสร้างโดยใช้ไดโอด

• Bidirectional sampling gate- ประตูสุ่มตัวอย่างประเภทนี้สามารถส่งผ่านพัลส์ไปได้ทั้งบวกและลบ พวกเขาสร้างขึ้นโดยใช้ไดโอดหรือ BJT

ประเภทของสวิตช์ที่ใช้

ประตูสุ่มตัวอย่างสามารถสร้างขึ้นโดยใช้ซีรีส์หรือสวิตช์ปัด ระยะเวลาที่สวิตช์ต้องเปิดหรือปิดจะถูกกำหนดโดยสัญญาณพัลส์เกตติ้ง สวิตช์เหล่านี้จะถูกแทนที่ด้วยองค์ประกอบที่ใช้งานเช่นไดโอดและทรานซิสเตอร์

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพบล็อกของประตูสุ่มตัวอย่างโดยใช้ซีรีส์และสวิตช์ปัด

Sampling Gate โดยใช้ Series Switch

ในสวิตช์ประเภทนี้หากปิดสวิตช์ S เอาต์พุตจะเท่ากับหรือเป็นสัดส่วนกับอินพุต ช่วงเวลานั้นจะเป็นTransmission Period.

หากสวิตช์ S เปิดอยู่เอาต์พุตจะเป็นศูนย์หรือสัญญาณกราวด์ ช่วงเวลานั้นจะเป็นNon-transmission Period.

Sampling Gate โดยใช้ Shunt Switch

ในสวิตช์ประเภทนี้หากปิดสวิตช์ S เอาต์พุตจะเป็นศูนย์หรือสัญญาณกราวด์ ช่วงเวลานั้นจะเป็นNon-transmission Period.

หากสวิตช์ S เปิดอยู่เอาต์พุตจะเท่ากับหรือเป็นสัดส่วนกับอินพุต ช่วงเวลานั้นจะเป็นTransmission Period.

ประตูสุ่มตัวอย่างแตกต่างจากลอจิกเกตของวงจรดิจิทัลอย่างสิ้นเชิง นอกจากนี้ยังแสดงด้วยพัลส์หรือระดับแรงดันไฟฟ้า แต่เป็นประตูดิจิทัลและเอาต์พุตไม่ใช่แบบจำลองที่แน่นอนของอินพุต ในขณะที่วงจรประตูสุ่มตัวอย่างเป็นประตูอะนาล็อกซึ่งเอาต์พุตเป็นแบบจำลองที่แน่นอนของอินพุต

ในบทต่อ ๆ ไปเราจะพูดถึงประเภทของประตูสุ่มตัวอย่าง

หลังจากผ่านแนวคิดของประตูสุ่มตัวอย่างแล้วให้เราพยายามทำความเข้าใจประเภทของประตูสุ่มตัวอย่าง ประตูสุ่มตัวอย่างทิศทางเดียวสามารถส่งผ่านพัลส์ที่กำลังจะเป็นบวกหรือลบได้ พวกเขาสร้างโดยใช้ไดโอด

ทิศทางเดียววงจรประตูสุ่มตัวอย่างประกอบด้วยตัวเก็บประจุ C, ไดโอด D และสองตัวต้านทาน R ₁และ R L อินพุตสัญญาณจะได้รับการเก็บประจุและใส่ควบคุมจะได้รับการต้านทาน R 1 การส่งออกจะได้รับการทั่วทานโหลด R L วงจรดังรูปด้านล่าง

ตามการทำงานของไดโอดจะดำเนินการเฉพาะเมื่อขั้วบวกของไดโอดเป็นบวกมากกว่าแคโทดของไดโอด หากไดโอดมีสัญญาณบวกที่อินพุตก็จะดำเนินการ ช่วงเวลาที่สัญญาณประตูเปิดอยู่คือช่วงเวลาการส่งสัญญาณ ดังนั้นจึงเป็นช่วงที่สัญญาณอินพุตถูกส่ง มิฉะนั้นจะไม่สามารถส่งผ่านได้

รูปต่อไปนี้แสดงช่วงเวลาของสัญญาณอินพุตและสัญญาณประตู

สัญญาณอินพุตจะถูกส่งเฉพาะในช่วงเวลาที่ประตูเปิดอยู่เท่านั้นดังแสดงในรูป

จากวงจรที่เรามี

ขั้วบวกของไดโอดถูกนำไปใช้กับสองสัญญาณ (V _Sและ V _C ) หากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกถูกระบุเป็น V _Pและแรงดันไฟฟ้าที่แคโทดแสดงเป็น V _Nแรงดันไฟฟ้าขาออกจะได้รับเป็น

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

ดังนั้นไดโอดจึงอยู่ในสภาพเอนเอียงไปข้างหน้า

$$V_O = V_S + V_1 > V_N$$

แล้ว

$$V_O = V_S$$

เมื่อ V ₁ = 0

แล้ว

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

ค่าในอุดมคติของ V ₁ = 0

ดังนั้นถ้า V ₁ = 0 สัญญาณอินพุตทั้งหมดจะปรากฏที่เอาต์พุต หากค่าของ V ₁เป็นลบอินพุตบางส่วนจะหายไปและถ้า V ₁เป็นบวกสัญญาณเพิ่มเติมพร้อมกับอินพุตจะปรากฏที่เอาต์พุต

สิ่งทั้งหมดนี้เกิดขึ้นระหว่างระยะเวลาการแพร่เชื้อ

ในช่วงที่ไม่มีการแพร่เชื้อ

$$V_O = 0$$

เนื่องจากไดโอดอยู่ในสภาพเอนเอียงแบบย้อนกลับ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนขั้วบวกน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าบนแคโทด

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

ในช่วงที่ไม่มีการแพร่เชื้อ

$$V_C = V_2$$

$$V_S + V_2 < 0$$

ขนาดของ V ₂ควรสูงกว่า V _sมาก

$$|V_2| ≫ V_S$$

เนื่องจากสำหรับไดโอดที่จะมีอคติย้อนกลับผลรวมของแรงดันไฟฟ้า V _Sและ V _Cควรเป็นลบ V _C (ซึ่งก็คือ V _{2 ใน}ตอนนี้) ควรเป็นลบให้มากที่สุดเพื่อที่ว่า V _Sจะเป็นบวก แต่ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าทั้งสองควรให้ผลลัพธ์เป็นลบ

กรณีพิเศษ

ตอนนี้เรามาดูบางกรณีสำหรับค่าต่างๆของแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่แรงดันไฟฟ้าควบคุมมีค่าเป็นลบ

กรณีที่ 1

ให้เรายกตัวอย่างโดยที่ V _S = 10V และ V _C = -10v (V ₁ ) ถึง -20v (V ₂ )

ตอนนี้เมื่อใช้สัญญาณทั้งสองนี้ (V _Sและ V _C ) แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกจะเป็น

$$V_P = V_S + V_C$$

เช่นนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับระยะเวลาการส่งเพียง V ₁ถือว่าสำหรับวีซี

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

ดังนั้นเอาต์พุตจะเป็นศูนย์แม้ว่าจะมีการใช้แรงดันไฟฟ้าอินพุตบางส่วนก็ตาม รูปต่อไปนี้อธิบายประเด็นนี้

กรณีที่ 2

ให้เรายกตัวอย่างโดยที่ V _S = 10V และ V _C = -5v (V ₁ ) ถึง -20v (V ₂ )

ตอนนี้เมื่อใช้สัญญาณทั้งสองนี้ (V _Sและ V _C ) แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกจะเป็น

$$V_P = V_S + V_C$$

เช่นนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับระยะเวลาการส่งเพียง V ₁ถือว่าสำหรับวีซี

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

ดังนั้นเอาต์พุตจะเป็น 5 V รูปต่อไปนี้จะอธิบายประเด็นนี้

กรณีที่ 3

ให้เรายกตัวอย่างโดยที่ V _S = 10V และ V _C = 0v (V ₁ ) ถึง -20v (V ₂ )

ตอนนี้เมื่อใช้สัญญาณทั้งสองนี้ (V _Sและ V _C ) แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกจะเป็น

$$V_P = V_S + V_C$$

เช่นนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับระยะเวลาการส่งเพียง V ₁ถือว่าสำหรับวีซี

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

ดังนั้นเอาต์พุตจะเป็น 10 V. รูปต่อไปนี้จะอธิบายประเด็นนี้

กรณีที่ 4

ให้เรายกตัวอย่างโดยที่ V _S = 10V และ V _C = 5v (V ₁ ) ถึง -20v (V ₂ )

ตอนนี้เมื่อใช้สัญญาณทั้งสองนี้ (V _Sและ V _C ) แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกจะเป็น

$$V_P = V_S + V_C$$

เช่นนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับระยะเวลาการส่งเพียง V ₁ถือว่าสำหรับวีซี

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

ดังนั้นเอาต์พุตจะเป็น 15 V.

แรงดันไฟฟ้าขาออกได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าควบคุมที่ใช้ แรงดันไฟฟ้านี้จะเพิ่มให้กับอินพุตเพื่อสร้างเอาต์พุต ดังนั้นจึงมีผลต่อผลลัพธ์

รูปต่อไปนี้แสดงการซ้อนทับของสัญญาณทั้งสอง

เราสามารถสังเกตได้ว่าในช่วงเวลาที่ใช้แรงดันเกตเท่านั้นเอาต์พุตจะเป็น 5v เมื่อทั้งสองสัญญาณจะถูกนำไปใช้ V _Pปรากฏเป็น V O ในช่วงที่ไม่มีการส่งสัญญาณเอาต์พุตคือ 0v

ดังที่สังเกตได้จากรูปด้านบนความแตกต่างของสัญญาณเอาต์พุตระหว่างช่วงเวลาการส่งและช่วงเวลาที่ไม่ได้ส่งแม้ว่าจะไม่ได้ใช้สัญญาณอินพุต(ที่มี V _S = 0) จะเรียกว่าเป็นPedestal. แท่นนี้อาจเป็นบวกหรือลบ ในตัวอย่างนี้เราจะได้ฐานบวกในเอาต์พุต

ผลของ RC ต่อแรงดันไฟฟ้าควบคุม

หากสัญญาณอินพุตถูกนำไปใช้ก่อนที่แรงดันไฟฟ้าควบคุมจะถึงสถานะคงที่จะมีความผิดเพี้ยนเกิดขึ้นในเอาต์พุต

เราได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องก็ต่อเมื่อได้รับสัญญาณอินพุตเมื่อสัญญาณควบคุมคือ 0v 0v นี้คือค่าคงที่ หากได้รับสัญญาณอินพุตก่อนหน้านั้นความผิดเพี้ยนจะเกิดขึ้น

การเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆของแรงดันไฟฟ้าควบคุมที่ A เกิดจากวงจร RC ที่มีอยู่ ค่าคงที่ของเวลาซึ่งเป็นผลมาจาก RC มีผลต่อรูปร่างของรูปคลื่นนี้

ข้อดีข้อเสียของ Unidirectional Sampling Gates

ให้เรามาดูข้อดีและข้อเสียของประตูสุ่มตัวอย่างแบบทิศทางเดียว

ข้อดี

• วงจรเป็นเรื่องง่าย

• การหน่วงเวลาระหว่างอินพุตและเอาต์พุตต่ำเกินไป

• สามารถขยายจำนวนอินพุตได้มากขึ้น

• ไม่มีการดึงกระแสในช่วงที่ไม่มีการส่งสัญญาณ ดังนั้นภายใต้สภาวะที่หยุดนิ่งจึงไม่มีการกระจายพลังงาน

ข้อเสีย

• มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณควบคุมและสัญญาณอินพุต (V _Cและ V _S )

• เมื่อจำนวนอินพุตเพิ่มขึ้นการโหลดอินพุตควบคุมจะเพิ่มขึ้น

• เอาต์พุตมีความไวต่อการควบคุมแรงดันไฟฟ้าอินพุต V ₁ (ระดับบนของ V _C )

• ควรใช้อินพุตเดียวในช่วงเวลาหนึ่งเท่านั้น

• เนื่องจากสัญญาณควบคุมเวลาเพิ่มขึ้นช้าเอาต์พุตอาจผิดเพี้ยนหากใช้สัญญาณอินพุตก่อนถึงสถานะคงที่

วงจรเกตการสุ่มตัวอย่างแบบทิศทางเดียวที่เราได้พูดถึงไปแล้วมีอินพุตเดียว ในบทนี้ให้เราพูดถึงวงจรเกตการสุ่มตัวอย่างแบบทิศทางเดียวที่สามารถจัดการสัญญาณอินพุตได้มากกว่าหนึ่งสัญญาณ

วงจรประตูสุ่มตัวอย่างแบบทิศทางเดียวประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวต้านทานที่มีค่าเดียวกัน ที่นี่จะพิจารณาประตูสุ่มตัวอย่างไดโอดทิศทางเดียวสองอินพุตที่มีอินพุตสองตัว ในวงจรนี้เรามีตัวเก็บประจุสองตัวและตัวต้านทานสองตัวที่มีค่าเท่ากัน พวกเขาเชื่อมต่อกับไดโอดสองตัวแต่ละตัว

สัญญาณควบคุมถูกนำไปใช้ที่ตัวต้านทาน เอาต์พุตจะถูกนำข้ามตัวต้านทานโหลด รูปด้านล่างแสดงแผนภาพวงจรสำหรับประตูสุ่มตัวอย่างไดโอดทิศทางเดียวที่มีสัญญาณอินพุตมากกว่าหนึ่งสัญญาณ

เมื่อกำหนดอินพุตควบคุม

ที่ V _C = V ₁ซึ่งอยู่ในช่วงการส่งข้อมูลทั้งไดโอด D ₁และ D ₂จะเอนเอียงไปข้างหน้า ตอนนี้ผลลัพธ์จะเป็นผลรวมของทั้งสามอินพุต

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

สำหรับ V ₁ = 0v ซึ่งเป็นค่าในอุดมคติ

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

ที่นี่เรามีข้อ จำกัด ที่สำคัญว่าในช่วงเวลาใด ๆ ในช่วงเวลาการส่งข้อมูลควรใช้อินพุตเดียวเท่านั้น นี่คือข้อเสียของวงจรนี้

ในช่วงที่ไม่มีการแพร่เชื้อ

$$V_C = V_2$$

ไดโอดทั้งสองจะอยู่ในอคติย้อนกลับซึ่งหมายถึงวงจรเปิด

สิ่งนี้ทำให้ผลลัพธ์

$$V_O = 0V$$

ข้อเสียเปรียบหลักของวงจรนี้คือ loading of the circuitเพิ่มขึ้นเมื่อจำนวนอินพุตเพิ่มขึ้น ข้อ จำกัด นี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยวงจรอื่นที่ให้อินพุตควบคุมหลังจากไดโอดสัญญาณอินพุต

การลดฐาน

ในขณะที่ผ่านประตูสุ่มตัวอย่างประเภทต่างๆและเอาต์พุตที่ผลิตขึ้นเราพบระดับแรงดันไฟฟ้าพิเศษในรูปคลื่นเอาต์พุตที่เรียกว่า Pedestal. นี่เป็นสิ่งที่ไม่ต้องการและสร้างเสียงรบกวน

การลดฐานในวงจรประตู

ความแตกต่างของสัญญาณเอาท์พุตระหว่างช่วงเวลาการส่งและระยะเวลาที่ไม่ส่งแม้ว่าจะไม่ได้ใช้สัญญาณอินพุตเรียกว่าเป็น Pedestal. อาจเป็นฐานบวกหรือลบก็ได้

ดังนั้นจึงเป็นเอาต์พุตที่สังเกตได้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของ gating แม้ว่าสัญญาณอินพุตจะไม่มีอยู่ สิ่งนี้ไม่ต้องการและต้องลดลง วงจรด้านล่างได้รับการออกแบบสำหรับการลดฐานในวงจรประตู

เมื่อสัญญาณควบคุมถูกนำไปใช้ในช่วงระยะเวลาเช่นการส่งที่ V ₁คิว₁เปิดและ Q ₂จะปิดและวี_CCถูกนำไปใช้ผ่าน R _ซีคิว1 ขณะที่ในช่วงคือช่วงเวลาที่ nontransmission V ₂ , Q ₂เปิดและ Q ₁จะปิดและวี_CCถูกนำไปใช้ผ่าน R _Cคิว2 แรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน –V _BB1และ –V _BB2และแอมพลิจูดของสัญญาณเกตจะถูกปรับเพื่อให้กระแสทรานซิสเตอร์สองตัวเหมือนกันและเป็นผลให้ระดับแรงดันเอาต์พุตนิ่งจะคงที่

หากแรงดันพัลส์ประตูมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับ V _BEของทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวจะมีความเอนเอียงด้านล่างตัดออกเมื่อไม่ได้ดำเนินการ ดังนั้นเมื่อแรงดันเกตปรากฏขึ้น Q ₂จะถูกตัดออกก่อนที่ Q ₁จะเริ่มทำงานในขณะที่เมื่อสิ้นสุดประตู Q ₁จะถูกขับเคลื่อนให้ตัดออกก่อนที่ Q ₂จะเริ่มดำเนินการ

รูปด้านล่างอธิบายสิ่งนี้ในรูปแบบที่ดีกว่า

ดังนั้นสัญญาณประตูจึงปรากฏดังรูปด้านบน แรงดันสัญญาณ gated จะปรากฏซ้อนบนรูปคลื่นนี้ เดือยเหล่านี้จะมีค่าเล็กน้อยหากเวลาในการเพิ่มขึ้นของรูปคลื่นประตูมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับระยะเวลาเกต

มีน้อย drawbacks ของวงจรนี้เช่น

• เวลาขึ้นและลงที่แน่นอนส่งผลให้เกิดหนามแหลม

• กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องผ่าน RC จะกระจายความร้อนได้มาก

• แรงดันไบแอสสองตัวและแหล่งสัญญาณควบคุมสองแหล่ง (เสริมซึ่งกันและกัน) ทำให้วงจรซับซ้อน

นอกเหนือจากข้อบกพร่องเหล่านี้วงจรนี้ยังมีประโยชน์ในการลดฐานในวงจรประตู

ประตูสองทิศทางซึ่งแตกต่างจากประตูทิศทางเดียวคือส่งสัญญาณทั้งขั้วบวกและขั้วลบ ประตูเหล่านี้สามารถสร้างได้โดยใช้ทรานซิสเตอร์หรือไดโอด จากวงจรประเภทต่างๆให้เราผ่านวงจรที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์และอีกวงจรหนึ่งประกอบด้วยไดโอด

ประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางโดยใช้ทรานซิสเตอร์

ประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางพื้นฐานประกอบด้วยทรานซิสเตอร์และตัวต้านทานสามตัว แรงดันสัญญาณอินพุต V _Sและแรงดันอินพุตควบคุม V _Cถูกนำไปใช้ผ่านตัวต้านทานผลรวมไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ แผนภาพวงจรที่ระบุด้านล่างแสดงประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางโดยใช้ทรานซิสเตอร์

อินพุตควบคุม V _Cนำมาใช้ที่นี่เป็นรูปแบบของคลื่นชีพจรมีสองระดับวี₁และวี₂และชีพจรกว้างทีพี ความกว้างพัลส์นี้จะกำหนดช่วงการส่งข้อมูลที่ต้องการ สัญญาณ gating ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลเข้าได้ เมื่อสัญญาณเกตอยู่ที่ระดับต่ำกว่า V ₂ทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่พื้นที่ที่ใช้งานอยู่ ดังนั้นจนกว่าอินพุต gating จะยังคงอยู่ที่ระดับบนสัญญาณของขั้วใดขั้วหนึ่งซึ่งปรากฏที่ฐานของทรานซิสเตอร์จะถูกสุ่มตัวอย่างและปรากฏขยายที่เอาต์พุต

สี่ประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางไดโอด

วงจรประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางทำโดยใช้ไดโอดด้วย ประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางสองไดโอดเป็นประตูพื้นฐานในรุ่นนี้ แต่ก็มีข้อเสียเล็กน้อยเช่น

• มีกำไรต่ำ
• มีความไวต่อความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าควบคุม
• V _{n (นาที)}อาจมากเกินไป
• มีการรั่วไหลของความจุไดโอด

มีการพัฒนาประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางไดโอดสี่ประตูเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเหล่านี้ วงจรประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางสองตัวได้รับการปรับปรุงโดยเพิ่มไดโอดอีกสองตัวและแรงดันไฟฟ้าสมดุล + v หรือ –v สองตัวเพื่อสร้างวงจรของประตูสุ่มตัวอย่างแบบสองทิศทางไดโอดสี่ตัวดังที่แสดงในรูป

แรงดันไฟฟ้าควบคุม V _Cและ –V _Cกลับไบแอสไดโอด D ₃และ D ₄ตามลำดับ แรงดันไฟฟ้า + v และ –v ไปข้างหน้าไบแอสไดโอด D ₁และ D ₂ตามลำดับ แหล่งที่มาของสัญญาณเป็นคู่ที่จะโหลดผ่านตัวต้านทาน R ₂และไดโอดดำเนิน D ₁และ D 2 เนื่องจากไดโอด D ₃และ D ₄มีความเอนเอียงแบบย้อนกลับจึงเปิดและตัดการเชื่อมต่อสัญญาณควบคุมจากเกต ดังนั้นความไม่สมดุลของสัญญาณควบคุมจะไม่ส่งผลต่อเอาต์พุต

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าควบคุมคือ V _nและ –V _nดังนั้นไดโอด D ₃และ D _{4 จะ}ดำเนินการ จุด P ₂และ P ₁ถูกยึดเข้ากับแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ซึ่งทำให้ไดโอด D ₁และ D ₂มีความลำเอียง ตอนนี้ผลลัพธ์เป็นศูนย์

ระหว่างการส่งข้อมูลไดโอด D ₃และ D ₄จะดับลง กำไร A ของวงจรกำหนดโดย

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

ดังนั้นการเลือกใช้แรงดันไฟฟ้าควบคุมจึงเปิดหรือปิดการส่งผ่าน สัญญาณของขั้วใดขั้วหนึ่งจะถูกส่งโดยขึ้นอยู่กับอินพุตของ gating

การใช้งาน Sampling Gates

มีการประยุกต์ใช้วงจรประตูสุ่มตัวอย่างมากมาย คนที่พบมากที่สุดมีดังนี้ -

• ขอบเขตการสุ่มตัวอย่าง
• Multiplexers
• ตัวอย่างและถือวงจร
• ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก
• เครื่องขยายเสียงโคลงสับ

ในการใช้งานของวงจรประตูสุ่มตัวอย่างวงจรขอบเขตการสุ่มตัวอย่างเป็นที่แพร่หลาย ให้เราลองคิดเกี่ยวกับแผนภาพบล็อกของขอบเขตการสุ่มตัวอย่าง

ขอบเขตการสุ่มตัวอย่าง

ในขอบเขตการสุ่มตัวอย่างจอแสดงผลประกอบด้วยลำดับตัวอย่างของรูปคลื่นอินพุต แต่ละตัวอย่างเหล่านั้นถูกนำมาในเวลาที่ล่าช้าไปเรื่อย ๆ ตามจุดอ้างอิงบางจุดในรูปคลื่น นี่คือหลักการทำงานของขอบเขตการสุ่มตัวอย่างซึ่งแสดงไว้ด้านล่างในแผนภาพบล็อก

ramp generator และ stair case generatorสร้างรูปคลื่นตามอินพุตทริกเกอร์ที่ใช้ comparator เปรียบเทียบสัญญาณทั้งสองนี้และสร้างเอาต์พุตซึ่งมอบให้กับวงจรประตูสุ่มตัวอย่างเป็นสัญญาณควบคุม

เมื่ออินพุตควบคุมสูงอินพุตที่ sampling gate จะถูกส่งไปยังเอาต์พุตและเมื่อใดก็ตามที่อินพุตควบคุมอยู่ในระดับต่ำอินพุตจะไม่ถูกส่ง

ในขณะที่เก็บตัวอย่างพวกเขาจะถูกเลือกในช่วงเวลาซึ่งจะล่าช้าไปเรื่อย ๆ โดยเพิ่มขึ้นทีละเท่า ๆ กัน ตัวอย่างประกอบด้วยพัลส์ที่มีระยะเวลาเท่ากับระยะเวลาของการควบคุมประตูสุ่มตัวอย่างและแอมพลิจูดถูกกำหนดโดยขนาดของสัญญาณอินพุตในเวลาสุ่มตัวอย่าง จากนั้นความกว้างของพัลส์จะต่ำ

เช่นเดียวกับในการมอดูเลต Pulse สัญญาณจะต้องถูกสุ่มตัวอย่างค้างไว้ แต่เนื่องจากความกว้างของพัลส์ต่ำจึงถูกขยายโดยวงจรแอมพลิฟายเออร์เพื่อให้stretch จากนั้นให้วงจรรวมตัวเก็บประจุไดโอด - ตัวเก็บประจุ holdสัญญาณเพื่อเติมเต็มช่วงเวลาของตัวอย่างถัดไป เอาต์พุตวงจรนี้มอบให้กับvertical deflection plates และเอาต์พุตของวงจรกวาดจะถูกมอบให้กับ horizontal deflection plates ของขอบเขตการสุ่มตัวอย่างเพื่อแสดงรูปคลื่นเอาต์พุต