Darbe Devreleri - Hızlı Kılavuz
Bir Signalsadece bilgi taşımakla kalmaz, aynı zamanda devrenin durumunu da temsil eder. Herhangi bir devrenin işleyişi, ürettiği sinyal ile incelenebilir. Bu nedenle, bu eğiticiye sinyallere kısa bir giriş ile başlayacağız.
Elektronik Sinyal
Elektronik sinyal, karşılaştığımız normal sinyale benzer, bir şeyi gösterir veya bir şey hakkında bilgi verir. Bir elektronik sinyalin grafik temsili, sinyalin genliği veya fazı gibi parametrelerdeki periyodik değişikliklerle ilgili bilgi verir. Ayrıca voltaj, frekans, zaman aralığı vb. Hakkında bilgi sağlar.
Bu temsil, aktarılan bilgiye veya alınan sinyale bir miktar şekil verir. Sinyalin böyle bir şekli, belirli bir varyasyona göre oluşturulduğunda, sinüzoidal sinyal, üçgen sinyal, testere dişi sinyali ve kare dalga sinyali gibi farklı isimler verilebilir.
Bu sinyaller esas olarak Tek Yönlü ve Çift Yönlü sinyaller olarak adlandırılan iki tiptedir.
Unidirectional Signal - Sinyal, pozitif veya negatif olan yalnızca bir yönde akarken, böyle bir sinyal Tek yönlü sinyal olarak adlandırılır.
Example - Nabız sinyali.
Bidirectional Signal - Sinyal, sıfır noktasını geçerken hem pozitif hem de negatif yönlerde değiştiğinde, böyle bir sinyal Çift yönlü sinyal olarak adlandırılır.
Example - Sinüzoidal sinyal.
Bu bölümde, nabız sinyallerini ve karakteristik özelliklerini tartışacağız.
Darbe Sinyali
Darbe şekli, bir temel değerden daha yüksek veya daha düşük bir seviye değerine hızlı veya ani bir geçici değişimle oluşur ve belirli bir süre sonra aynı temel değerine döner. Böyle bir sinyal Darbe Sinyali olarak adlandırılabilir.
Aşağıdaki çizimde bir dizi darbe gösterilmektedir.
Darbe sinyali tek yönlü, sinüzoidal olmayan bir sinyaldir ve kare sinyale benzer, ancak kare dalga gibi simetrik değildir. Bir dizi sürekli darbe sinyali, basitçe darbe dizisi olarak adlandırılır. Bir darbe dizisi, sırasıyla AÇIK / KAPALI olarak anlaşılabilecek bir temel seviyeden ani bir yüksek seviyeyi ve ani bir düşük seviyeli geçişi gösterir.
Bu nedenle bir darbe sinyali, sinyalin AÇIK ve KAPALI olduğunu gösterir. Bir elektrik şalterine bir darbe girişi verilirse, verilen darbe sinyaline göre AÇIK / KAPALI olur. Darbe sinyallerini üreten bu anahtarlar daha sonra tartışılabilir.
Darbe sinyalleriyle İlgili Terimler
Nabız sinyalleri ile ilgili bilmesi gereken birkaç terim vardır. Bunlar aşağıdaki şekil yardımı ile anlaşılabilir.
Yukarıdaki şekilden,
Pulse width - Nabzın uzunluğu
Period of a waveform - Bir döngüde herhangi bir noktadan sonraki döngüde aynı noktaya kadar ölçüm
Duty cycle - Darbe genişliğinin döneme oranı
Rise time - Maksimum genliğinin% 10'undan% 90'ına çıkması için geçen süre.
Fall time - Zaman sinyalinin maksimum genliğinin% 90'ından% 10'una düşmesi gerekir.
Overshoot - Bir dalga formunun ön kenarı normal maksimum değerini aştığında meydana geldiği söylenir.
Undershoot - Bir dalga formunun arka kenarı normal maksimum değerini aştığında meydana geldiği söylenir.
Ringing - Hem yetersiz kalmayı hem de aşmayı, zil olarak bilinen sönümlü salınımlar izler.
Sönümlü salınımlar, kullanılmayan ve istenmeyen sinyalin azalan genliğini ve frekansını gösteren sinyal varyasyonlarıdır. Bu salınımlar olarak bilinen basit rahatsızlıklardır.ringing.
Bir sonraki bölümde, BJT'ler kullanılarak yapılan elektronikte anahtarlama kavramını açıklayacağız. ELEKTRONİK DEVRELER eğitimimizde diyotları kullanarak değiştirmeyi zaten tartışmıştık. Lütfen bakın.
Bir Anahtar, makes veya breaksbir devre veya bir kontak. Ayrıca bir analog veriyi dijital veriye dönüştürebilir. Bir anahtarın verimli olması için temel gereksinimleri, hızlı olması ve kıvılcım çıkarmadan geçiş yapabilmesidir. Temel parçalar bir anahtar ve ilgili devreleridir.
Üç vardır types of Switches. Onlar -
- Mekanik anahtarlar
- Elektromekanik anahtarlar veya Röleler
- Elektronik anahtarlar
Mekanik Anahtarlar
Mekanik Anahtarlar, daha önce kullandığımız eski tip anahtarlardır. Ancak, elektromekanik anahtarlar ve daha sonra da birkaç uygulamada elektronik anahtarlar ile değiştirildiler, böylece birincisinin dezavantajlarını aşmak için.
Mekanik Anahtarların dezavantajları aşağıdaki gibidir -
- Operasyon hızını sınırlayan yüksek ataletlidirler.
- Teması keserken kıvılcım çıkarırlar.
- Anahtar kontakları, daha büyük akımları taşımak için ağır yapılmıştır.
Mekanik anahtarlar aşağıdaki şekildeki gibidir.
Bu mekanik anahtarların yerini, çalışma hızı iyi olan ve kıvılcımı azaltan elektro-mekanik anahtarlar veya röleler almıştır.
Röleler
Elektromekanik anahtarlar da denir Relays. Bu anahtarlar kısmen mekanik ve kısmen elektronik veya elektriklidir. Bunlar elektronik anahtarlardan daha büyük ve mekanik anahtarlardan daha küçük boyuttadır.
Bir Rölenin Yapısı
Kontağın yapılması yüke güç sağlayacak şekilde bir Röle yapılır. Harici devrede, yük için yük güç kaynağına ve röle çalışmasını kontrol etmek için bobin güç kaynağına sahibiz. Dahili olarak, kolu yukarıda tutmak için demir boyunduruğa sert bir yay ile bir kol bağlanır. Boyunduruğa, etrafına sarılmış bir çalıştırma bobini ile bir Solenoid bağlanır. Bu bobin, belirtildiği gibi bobin güç kaynağına bağlanır.
Aşağıdaki şekil bir Rölenin yapısını ve çalışmasını açıklamaktadır.
Bir Rölenin Çalışması
Anahtar kapatıldığında, solenoide enerji veren bir elektrik yolu oluşturulur. Kol, kolu yukarı çeken ve tutan ağır bir yay ile bağlanmıştır. Solenoide enerji verildiğinde, yayın çekme kuvvetine karşı kolu kendisine doğru çeker. Kol çekildiğinde, devreyi bağlamak için hareketli kontak sabit kontakla karşılaşır. Böylece devre bağlantısı AÇIK veya kurulmuştur ve lamba bunu gösterecek şekilde yanar.
Anahtar KAPALI konuma getirildiğinde, solenoid herhangi bir akım almaz ve enerjisi kesilir. Bu, kolu solenoide doğru herhangi bir çekim olmaksızın bırakır. Yay, teması kesen kolu yukarı çeker. Böylelikle devre bağlantısı kapanır.
Aşağıdaki şekil pratik bir rölenin nasıl göründüğünü göstermektedir.
Şimdi bir Elektromanyetik anahtarın avantaj ve dezavantajlarına bir göz atalım.
Avantajlar
- Bir röle, yükte büyük bir gücü idare etmek için bile daha az enerji tüketir.
- Operatör, yüksek gerilimlerle başa çıkmak için bile daha büyük mesafede olabilir.
- AÇILIR veya KAPATIRKEN Kıvılcım Yok.
Dezavantajları
- İşlemde yavaş
- Parçalar aşınmaya ve yıpranmaya eğilimlidir
Rölelerdeki Mandal Tipleri
Elektromanyetik röle, katı hal rölesi, termik röle, hibrit röle, kamış rölesi vb. Çalışma şekline bağlı olarak birçok çeşit röle vardır.
Röle, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir mandal yardımı ile bağlantıyı yapar.
Rölelerde dört tür mandal bağlantısı vardır. Onlar -
Single Pole Single Throw (SPST) - Bu mandalın tek bir direği vardır ve bağlantı kurmak için tek bir atışa atılır.
Single Pole Double Throw (SPDT)- Bu mandal, bağlantı yapmak için tek kutuplu ve çift atışlı. İki atışın bağlı olduğu iki farklı devre ile bağlantı kurma seçeneği vardır.
Double Pole Single Throw (DPST)- Bu mandal, bağlantı yapmak için çift kutuplu ve tek atışlı. İki devreden herhangi biri, devre ile bağlantıyı tek atışta kullanılabilir hale getirmeyi seçebilir.
Double Pole Double Throw (DPDT) - Bu mandal çift kutupludur ve aynı anda iki bağlantı yapmak için çift atışlı olarak atılır.
Aşağıdaki şekil, dört tip mandal bağlantısının tümünün şematik görünümünü göstermektedir.
Elektronik Anahtar
Tartışılacak bir sonraki anahtar türü Elektronik Anahtardır. Daha önce de belirtildiği gibi, transistör, en çok kullanılan elektronik anahtardır.high operating speed ve absence of sparking.
Aşağıdaki görüntü, transistörün anahtar olarak çalışmasını sağlamak için oluşturulmuş pratik bir elektronik devreyi göstermektedir.
Bir Transistör, doygunluk bölgesinde çalıştırıldığında AÇIK durumda bir anahtar olarak çalışır. Kesme bölgesinde çalıştırıldığında KAPALI durumda anahtar görevi görür. Transistör ve kesme arasında uzanan doğrusal bölgede bir amplifikatör olarak çalışır. Bu çalışma bölgeleri hakkında fikir sahibi olmak için, BASIC ELECTRONICS öğreticisinin transistörler bölümüne bakın.
Dış koşullar çok güçlü olduğunda ve yüksek sıcaklıklar hakim olduğunda, basit ve normal bir transistör işe yaramaz. Olarak adlandırılan özel bir cihazSilicon Control Rectifierbasitçe SCRbu tür amaçlar için kullanılır. Bu, GÜÇ ELEKTRONİĞİ eğitiminde ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Elektronik Anahtarın Avantajları
Bir Elektronik anahtarın birçok avantajı vardır.
- Boyut olarak daha küçük
- Ağırlık olarak daha hafif
- Sparkles işlemi
- Hareketli parça yok
- Daha az aşınma ve yıpranma eğilimi
- Gürültüsüz işlem
- Daha hızlı operasyon
- Diğer anahtarlardan daha ucuz
- Daha az bakım
- Katı hal nedeniyle sorunsuz hizmet
Bir transistoryüksek çalışma hızına sahip basit bir elektronik anahtardır. Katı hal cihazıdır ve kontakların tümü basittir ve bu nedenle çalışma sırasında kıvılcım oluşması önlenir. Bir sonraki bölümde bir transistörde anahtarlama işleminin aşamalarını tartışacağız.
Bir transistor elektronik bir anahtar olarak kullanılır. saturation veya içinde cut off. Bu ikisi arasındaki bölge doğrusal bölgedir. Bir transistör, bu bölgede doğrusal bir amplifikatör olarak çalışır. Doygunluk ve Kesintioff devletler bu bakımdan önemli bir husustur.
Bir Transistörün AÇIK ve KAPALI Durumları
Bir transistörün çalışmasında iki ana bölge vardır ki bunu şöyle değerlendirebiliriz: ON ve OFFdevletler. Doygunluk ve kesikoffdevletler. Bu iki durumdaki bir transistörün davranışına bir göz atalım.
Kesme durumunda çalışma
Aşağıdaki şekil, kesme bölgesindeki bir transistörü göstermektedir.
Transistörün tabanı negatif verildiğinde, transistör kesme durumuna geçer. Kollektör akımı yok. Dolayısıyla ben C = 0.
Kollektörde uygulanan voltaj V CC , kolektör direnci R C boyunca görünür . Bu nedenle,
V CE = V CC
Doygunluk bölgesinde çalışma
Aşağıdaki şekil doygunluk bölgesindeki bir transistörü göstermektedir.
Temel voltaj pozitif olduğunda ve transistör doygunluğa girdiğinde, I C , R C'den akar .
Ardından V CC , R C'ye düşer . Çıktı sıfır olacaktır.
$$I_C = I_{C(sat)} \: = \: \frac{V_{CC}}{R_C} \: and \: V_{CE} = 0$$
Aslında ideal durum bu. Pratik olarak, bir miktar kaçak akım akar. Bu nedenle, bir transistörün doygunluğa sürüldüğünde bir anahtar olarak çalıştığını ve tabana pozitif ve negatif voltajlar uygulayarak bölgeleri kestiğini anlayabiliriz.
Aşağıdaki şekil daha iyi bir açıklama vermektedir.
I C ve V CC'yi birbirine bağlayan dc yük hattına bakın . Transistör doygunluğa sürülürse, I C tamamen akar ve nokta ile gösterilen V CE = 0A.
Transistör kesilirse, I C sıfır olacak ve V CE = V CC olacak ve bu B noktası ile gösterilir. Doygunluk noktası A ile kesilen B'yi birleştiren çizgi şöyle adlandırılırLoad line. Burada uygulanan gerilim dc olduğu için bunaDC Load line.
Pratik Hususlar
Yukarıda belirtilen koşulların tümü ikna edici olsa da, bu tür sonuçların meydana gelmesi için birkaç pratik sınırlama vardır.
Kesilme durumu sırasında
İdeal bir transistörün V CE = V CC ve I C = 0 vardır.
Ancak pratikte, kollektörden daha küçük bir kaçak akım akar.
Dolayısıyla I C birkaç μA olacaktır.
Bu denir Collector Leakage Current ki bu elbette ihmal edilebilir.
Doygunluk Durumu sırasında
İdeal bir transistörün V CE = 0 ve I C = I C (sat) vardır .
Ancak pratikte, V CE adı verilen bir değere düşerknee voltage.
V CE diz geriliminden daha fazla düştüğünde, β keskin bir şekilde azalır.
I C = βI B olduğundan, bu kolektör akımını azaltır.
Bu nedenle , diz voltajında V CE'yi koruyan maksimum akım I C ,Saturation Collector Current.
Doygunluk Kollektör Akımı = $I_{C(sat)} \: = \: \frac{V_{CC} - V_{knee}}{R_C}$
Yalnızca anahtarlama amacıyla çalışmasını sağlamak için üretilmiş bir Transistör, Switching Transistor. Bu, Doygunlukta veya Kesme bölgesinde çalışır. Doygunluk durumundayken,collector saturation current yük boyunca akar ve kesik durumdayken, collector leakage current yük boyunca akar.
Bir Transistörün Anahtarlama Eylemi
Bir Transistörün üç çalışma bölgesi vardır. Operasyonun verimliliğini anlamak için pratik kayıplar dikkate alınmalıdır. Öyleyse, bir transistörün bir anahtar olarak ne kadar verimli çalıştığına dair bir fikir edinmeye çalışalım.
Kesme (KAPALI) durumu sırasında
Baz akımı I B = 0
Kollektör akımı I C = I CEO (toplayıcı lekeage akımı)
Güç Kaybı = Çıkış Gerilimi × Çıkış Akımı
$$= V_{CC} \times I_{CEO}$$
Ben As CEO çok azdır ve V CC de düşüktür, kayıp çok düşük değer olacaktır. Bu nedenle, bir transistör KAPALI durumda verimli bir anahtar olarak çalışır.
Doygunluk (AÇIK) durumu sırasında
Daha önce tartışıldığı gibi,
$$I_{C(sat)} = \frac{V_{CC} - V_{knee}}{R_C}$$
Çıkış voltajı Vknee.
Güç kaybı = Çıkış Voltajı × Çıkış Akımı
$$= \:V_{knee} \times I_{c(sat)}$$
V diz değeri küçük olacağından kayıp düşüktür. Dolayısıyla, bir transistör AÇIK durumda verimli bir anahtar olarak çalışır.
Aktif bölge sırasında
Transistör, AÇIK ve KAPALI durumları arasında bulunur. Transistör, giriş akımındaki küçük değişikliklerin çıkış akımında (ΔI C ) büyük değişikliklere neden olduğu doğrusal bir amplifikatör olarak çalışır .
Geçiş Saatleri
Anahtarlama transistörünün giriş olarak bir darbesi vardır ve birkaç varyasyonlu bir darbe çıkış olacaktır. Anahtarlama çıkış darbesinin zamanlamaları ile ilgili bilmeniz gereken birkaç terim vardır. Onların üzerinden geçelim.
Giriş darbe süresinin = T
Giriş darbesi uygulandığında, kaçak kapasitanslar nedeniyle kolektör akımının sabit durum değerine ulaşması biraz zaman alır. Aşağıdaki şekil bu kavramı açıklamaktadır.
Yukarıdaki şekilden,
Time delay(td) - Kollektör akımının başlangıç değerinden son değerinin% 10'una ulaşması için geçen süre, Time Delay.
Rise time(tr) - Kollektör akımının başlangıç değerinin% 10'undan nihai değerinin% 90'ına ulaşması için geçen süre, Rise Time.
Turn-on time (TON)- Zaman gecikmesi (t d ) ve yükselme süresinin (t r ) toplamı şu şekilde adlandırılır:Turn-on time.
T AÇIK = t d + t r
Storage time (ts) - Giriş darbesinin arka kenarı ile çıktının maksimum değerinin% 90'ı arasındaki zaman aralığı, Storage time.
Fall time (tf) - Kolektör akımının maksimum değerinin% 90'ından başlangıç değerinin% 10'una ulaşması için geçen süre, Fall Time.
Turn-off time (TOFF)- Depolama süresi (t s ) ve düşme süresinin (t f ) toplamı şu şekilde tanımlanır:Turn-off time.
T KAPALI = t s + t f
Pulse Width(W) - İki% 50 seviyeli yükselen ve düşen dalga biçimi arasında ölçülen çıkış darbesinin süresi şu şekilde tanımlanır: Pulse Width.
Bir multivibrator devre bir switching circuit. Kare dalgalar, Dikdörtgen dalgalar ve Testere dişi dalgaları gibi sinüzoidal olmayan dalgalar üretir. Multivibratörler, frekans üreteçleri, frekans bölücüleri ve zaman gecikmeleri oluşturucuları olarak ve ayrıca bilgisayarlarda vb. Bellek öğeleri olarak kullanılır.
Bir Transistör, temelde doğrusal bölgesinde bir amplifikatör olarak işlev görür. Bir transistör amplifikatör çıkış aşaması, önceki amplifikatör aşaması ile birleştirilirse, böyle bir bağlantının bağlandığı söylenir. Böyle bir amplifikatör devresinin iki aşamasının bağlanmasında bir direnç kullanılırsa, buna denir.Resistance coupled amplifier. Daha fazla ayrıntı için AMPLIFIERS eğitimine bakın.
Multivibratör nedir?
Tanıma göre, Bir Multivibratör, bir amplifikatörün çıkışından diğerinin girişine pozitif geri beslemeli, iki aşamalı direnç bağlantılı bir amplifikatördür .
Geri beslemede iki transistör bağlanır, böylece biri diğerinin durumunu kontrol eder. Bu nedenle, tüm devrenin AÇIK ve KAPALI durumları ve transistörlerin doygunluğa getirildiği veya kesildiği zaman periyotları, devrenin koşulları tarafından kontrol edilir.
Aşağıdaki şekil bir Multivibratörün blok şemasını göstermektedir.
Multivibratör Türleri
Bir Multivibratörün iki olası durumu vardır. İlk aşamada, transistör Q 2 KAPALI iken transistör Q 1 AÇIK konuma gelir . İkinci aşamada, transistör Q 2 AÇIK konuma gelirken Q 1 transistörü KAPANIR. Bu iki durum, devre koşullarına bağlı olarak belirli zaman dilimleri için değiştirilir.
Bu iki durumun birbiriyle değiştirilme şekline bağlı olarak, Multivibratörler üç tipte sınıflandırılır. Onlar
Astable Multivibratör
Bir Astable Multivibrator öyle bir devredir ki, automatically switchesiki durum arasında, çalışması için herhangi bir harici darbe uygulanmadan sürekli olarak. Bu sürekli bir kare dalga çıktısı ürettiğinden, bunaFree-running Multivibrator. DC güç kaynağı yaygın bir gereksinimdir.
Bu durumların zaman periyodu, kullanılan bileşenlerin zaman sabitlerine bağlıdır. Multivibratör değişmeye devam ettiğinden, bu durumlar yarı kararlı veya yarı kararlı durumlar olarak bilinir. Dolayısıyla vartwo quasi-stable states Astable Multivibratör için.
Monostabil Multivibratör
Bir Monostabil Multivibratör, a stable state ve a quasi-stable state. Bu, bir transistöre tetikleyici girişine sahiptir. Dolayısıyla, bir transistör durumunu otomatik olarak değiştirirken, diğeri durumunu değiştirmek için bir tetikleme girişine ihtiyaç duyar.
Bu Multivibratör, her tetikleme darbesi için tek bir çıkış ürettiğinden, buna One-shot Multivibrator. Bu Multivibratör, tetikleme darbesi alınana kadar kararlı durumda kalırken daha uzun süre yarı kararlı durumda kalamaz.
Bistable Multivibratör
Bistable Multivibrator, hem two states stable. Durumları değiştirmek için iki tetik darbesinin uygulanmasını gerektirir. Tetikleme girişi verilene kadar, bu Multivibratör durumunu değiştiremez. Olarak da bilinirflip-flop multivibrator.
Tetikleme darbesi çıktıyı ayarladığında veya sıfırladığında ve bazı veriler, yani yüksek veya düşük bozulana kadar saklandığı için, bu Multivibratör bir Flip-flop. Parmak arası terlikler hakkında daha fazla bilgi için, şu adresteki DİJİTAL DEVRELER eğitimimize bakın:https://www.tutorialspoint.com/digital_circuits/index.htm
Yukarıdaki tartışma hakkında net bir fikir edinmek için aşağıdaki şekle bir göz atalım.
Bu üç Multivibratörün tümü sonraki bölümlerde açıkça tartışılmaktadır.
Kararsız bir multivibratör, no stable states. Multivibratör AÇIK olduğunda, R C zaman sabitleri tarafından belirlenen belirli bir süre sonra durumlarını kendi başına değiştirir . Devreye çalışması için bir dc güç kaynağı veya V cc verilir.
Astable Multivibrator Yapısı
Q 1 ve Q 2 adlı iki transistör geri besleme olarak birbirine bağlanır. Transistör Q kolektörü 1 transistör Q tabanına bağlanır 2 kapasitörü Cı ile 1 tersi ve yardımcısı. Her iki transistörün yayıcıları toprağa bağlıdır. Kollektör yük dirençleri R 1 ve R 4 ve öngerilim dirençleri R 2 ve R 3 eşit değerlere sahiptir. C 1 ve C 2 kapasitörleri eşit değerdedir.
Aşağıdaki şekil Astable Multivibrator için devre şemasını göstermektedir.
Astable Multivibratörün Çalışması
V cc uygulandığında transistörlerin kollektör akımı artar. Kollektör akımı baz akıma bağlı olduğundan,
$$I_c = \beta I_B$$
Bir transistör karakteristikleri aynı olduğu için, iki transistörün bir Q'nun, ki 1 gidererek kollektör akımını bir artış ve böylelikle davranışlarını sahiptir. Q 1 toplayıcı, Q 2 ila C 1 tabanına uygulanır . Bu bağlantı, Q 1 kollektöründeki artan negatif voltajın Q 2 tabanına uygulanmasını sağlar ve kolektör akımı düşer. Bu sürekli hareket, Q 2'nin kollektör akımının daha da düşmesini sağlar. Bu akım, Q 1 tabanına uygulandığında onu daha negatif hale getirir ve kümülatif eylemlerle Q 1 doygunluğa ve Q 2 kesilir. Böylece Q 1'in çıkış voltajı V CE (sat) ve Q 2 V CC'ye eşit olacaktır .
Kapasitör C 1 , R 1 üzerinden şarj olur ve C 1 üzerindeki voltaj 0.7v'ye ulaştığında, bu, Q 2 transistörünü doygunluğa çevirmek için yeterlidir . Bu voltaj Q 2 tabanına uygulandığında , kollektör akımını düşürerek doygunluğa girer. B noktasında gerilim bu azalma, transistörün Q tabanına uygulanmaktadır 1 ila C 2 S yapar 1 ters meyilli. Bu işlemlerin bir dizisi transistörü Q 1 kesmeye ve Q 2 transistörü doygunluğa çevirir. Şimdi, A noktası potansiyel V CC'ye sahiptir . Kapasitör C 2 R ile ücretleri 2 . Bu kapasitör C 2 üzerindeki voltaj 0.7v'ye ulaştığında, transistör Q 1'i doygunluğa getirir .
Bu nedenle çıkış voltajı ve çıkış dalga formu transistörleri S alternatif geçiş oluşturulmaktadır 1 ve Q, 2 . Bu AÇIK / KAPALI durumlarının süresi, kullanılan öngerilim dirençlerinin ve kapasitörlerin değerlerine, yani kullanılan R C değerlerine bağlıdır. Her iki transistör de dönüşümlü olarak çalıştırıldığı için, çıkış V CC'nin tepe genliği ile bir kare dalga biçimidir .
Dalga biçimleri
Q 1 ve Q 2 kollektörlerindeki çıkış dalga formları aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir.
Salınımların Frekansı
Transistör Q AÇIK süresi 1 veya transistör Q KAPALI zaman 2 ile verilir
t 1 = 0,69R 1 C 1
Benzer bir şekilde, transistör Q durma süresi 1 ya da transistör Q AÇIK süresi 2 ile verilir
t 2 = 0.69R 2 C 2
Dolayısıyla, kare dalganın toplam zaman periyodu
t = t 1 + t 2 = 0,69 (R 1 C 1 + R 2 C 2 )
R 1 = R 2 = R ve C 1 = C 2 = C olduğundan kare dalganın frekansı
$$f = \frac{1}{t} = \frac{1}{1.38 R C} = \frac{0.7}{RC}$$
Avantajlar
Kararsız bir multivibratör kullanmanın avantajları aşağıdaki gibidir -
- Harici tetiklemeye gerek yoktur.
- Devre tasarımı basittir
- Inexpensive
- Sürekli çalışabilir
Dezavantajları
Kararsız bir multivibratör kullanmanın dezavantajları aşağıdaki gibidir -
- Enerji emilimi devre içinde daha fazladır.
- Çıkış sinyali düşük enerjilidir.
- % 50'den az veya buna eşit görev döngüsü elde edilemez.
Uygulamalar
Astable Multivibratörler amatör radyo ekipmanı, Mors kodu üreteçleri, zamanlayıcı devreleri, analog devreler ve TV sistemleri gibi birçok uygulamada kullanılmaktadır.
Adından da anlaşılacağı gibi tek kararlı bir multivibratör, yalnızca one stable state. Transistör iletken olduğunda, diğeri iletken olmayan durumda kalır. Kararlı bir durum, bazı harici tetikleme darbelerinden etkilenmediği sürece, transistörün değiştirilmeden kaldığı böyle bir durumdur. Monostable aynı prensipte çalıştığından, adı verilen başka bir adı vardır.One-shot Multivibrator.
Monostabil Multivibratör Yapısı
İki transistör Q 1 ve Q 2 birbirlerine geri beslemeli olarak bağlanır. Transistör Q kolektörü 1 transistör Q tabanına bağlanır 2 kapasitörü Cı ile 1 . Q 1 tabanı , direnç R 2 ve kapasitör C aracılığıyla Q 2 kollektörüne bağlanır . Başka bir dc besleme gerilimi –V BB , direnç R 3 üzerinden Q 1 transistörünün tabanına verilir . Tetik darbesi, durumunu değiştirmek için kapasitör C 2 aracılığıyla Q 1 tabanına verilir . R L1 ve R L2 , Q 1 ve Q 2'nin yük dirençleridir .
Transistörlerden biri, kararlı bir duruma geçtiğinde, durumunu değiştirmek için harici bir tetikleme darbesi verilir. Durumunu değiştirdikten sonra, transistör, RC zaman sabitlerinin değerleri tarafından belirlenen ve önceki kararlı duruma geri dönen belirli bir süre boyunca bu yarı kararlı durumda veya Meta-kararlı durumda kalır.
Aşağıdaki şekil, bir Monostabil Multivibratörün devre şemasını göstermektedir.
Monostabil Multivibratörün Çalışması
İlk olarak, devre AÇIK konuma getirildiğinde, Q 1 transistörü KAPALI durumda ve Q 2 AÇIK durumda olacaktır. Bu kararlı durumdur. Q 1 KAPALI olduğundan, toplayıcı voltajı A noktasında V CC olacaktır ve dolayısıyla C 1 şarj olur. Pozitif bir pals transistör S tabanında uygulanan 1 dönüş Transistör. Bu, transistör Q 2'yi KAPATAN kolektör voltajını düşürür . C 1 kondansatörü bu noktada boşalmaya başlar. Transistör Q 2 kollektöründen gelen pozitif voltaj Q 1 transistörüne uygulandığında , AÇIK durumda kalır. Bu yarı kararlı durum veya Meta-kararlı durumdur.
Transistör Q 2 , kapasitör C 1 tamamen deşarj olana kadar KAPALI durumda kalır . Bundan sonra, Q 2 transistörü , kapasitör deşarjından uygulanan voltaj ile AÇIK konuma gelir. Bu , önceki kararlı durum olan Q 1 transistörünü AÇIK konuma getirir .
Çıkış Dalga Formları
Q'nun kollektör çıkış dalga formu 1 ve Q 2 Q tabanında verilen tetikleme girişine ile birlikte 1 , aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir.
Bu çıkış darbesinin genişliği, RC zaman sabitine bağlıdır. Dolayısıyla R 1 C 1 değerlerine bağlıdır . Darbe süresi tarafından verilir
$$T = 0.69R_1 C_1$$
Verilen tetik girdisi, sadece eylemi başlatmak için çok kısa süreli olacaktır. Bu, devrenin durumunu Kararlı durumdan Yarı kararlı veya Meta-kararlı veya Yarı kararlı duruma değiştirmesini tetikler, burada devrenin kısa bir süre kaldığı. Bir tetikleme darbesi için bir çıkış darbesi olacaktır.
Avantajlar
Monostabil Multivibratörün avantajları aşağıdaki gibidir -
- Bir tetikleme darbesi yeterlidir.
- Devre tasarımı basittir
- Inexpensive
Dezavantajları
Bir monostabil multivibratör kullanmanın en büyük dezavantajı, tetikleme darbesi T uygulamaları arasındaki sürenin devrenin RC zaman sabitinden daha büyük olması gerektiğidir.
Uygulamalar
Monostabil Multivibratörler, televizyon devreleri ve kontrol sistemi devreleri gibi uygulamalarda kullanılır.
Bistable Multivibratör, two stable states. Devre, iki kararlı durumdan herhangi birinde kalır. Harici tetik darbesi verilmediği sürece bu durumda devam eder. Bu Multivibratör aynı zamandaFlip-flop. Bu devre basitçe şöyle adlandırılırBinary.
Bistable Multivibratörlerde birkaç tip vardır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidirler.
Bistable Multivibrator Yapısı
Yük dirençleri R L1 ve R L2 olan iki benzer transistör Q 1 ve Q 2 birbirlerine geri besleme olarak bağlanır. Temel dirençler R 3 ve R 4 ortak bir kaynağa -V BB birleştirilir . Geri besleme dirençleri R 1 ve R 2 kapasitörler Cı tarafından şant edilir 1 ve C 2 olarak da bilinirCommutating Capacitors. Transistör S 1 Cı kapasıtoru aracılığıyla tabanında bir tetikleme girişine verilir 3 ve transistör Q 2 kapasitör C ile tabanında bir tetikleme girişine verilir 4 .
C 1 ve C 2 kapasitörleri aynı zamandaSpeed-up Capacitors, azalttıkları için transition timeBu, iletimin bir transistörden diğerine aktarılması için geçen süre anlamına gelir.
Aşağıdaki şekil, kendinden taraflı Bistable Multivibratörün devre şemasını göstermektedir.
Bistable Multivibratörün Çalışması
Aşağıda belirtilen sebeplerden devre Kararsız, transistörlerin birindeki gibi bir devre dengesizliklere, açık olduğunda, Q, ki 1 transistör S ise, AÇIK alır 2 KAPALI alır. Bu, Bistable Multivibratör'ün kararlı bir durumudur.
Q 1 transistörünün tabanına bir negatif tetikleme uygulayarak veya Q 2 transistörünün tabanına pozitif bir tetikleme darbesi uygulayarak , bu kararlı durum değişmez. Öyleyse, bunu Q 1 transistörünün tabanında bir negatif darbeyi düşünerek anlayalım . İleri transistör Q eğen bir sonucu olarak, toplayıcı gerilimi arttıkça, 2 . Q'nun kolektör akımı 2 Q tabanında uygulanan 1 , ters yanlılıkları S 1 ve bu toplu işlem, transistör S yapar 1 kapalı ve transistör Q 2 AÇIK. Bu, Multivibratörün başka bir kararlı durumudur.
Şimdi, bu kararlı durumun tekrar değiştirilmesi gerekirse, o zaman ya Q 2 transistöründe bir negatif tetikleme darbesi ya da Q 1 transistöründe bir pozitif tetikleme darbesi uygulanır.
Çıkış Dalga Formları
Q 1 ve Q 2 kollektörlerindeki çıkış dalga formları ile Q W ve Q 2 tabanlarında verilen tetik girişleri aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir.
Avantajlar
Bistable Multivibrator kullanmanın avantajları aşağıdaki gibidir -
- Rahatsız edilmediği sürece önceki çıktıyı saklar.
- Devre tasarımı basittir
Dezavantajları
Bistable Multivibrator'ın dezavantajları aşağıdaki gibidir -
- İki tür tetik darbesi gereklidir.
- Diğer Multivibratörlerden biraz daha pahalı.
Uygulamalar
Bistable Multivibratörler, darbe üretimi ve ikili bilgilerin sayılması ve depolanması gibi dijital işlemler gibi uygulamalarda kullanılır.
Sabit önyargılı İkili
Sabit öngerilimli ikili devre, Astable Multivibratör'e benzer, ancak basit bir SPDT anahtarına sahiptir. İki transistör, biri diğerinin tabanına bağlı olan iki dirençle geri beslemeli olarak bağlanır. Aşağıdaki şekil, sabit öngerilim ikilisinin devre şemasını göstermektedir.
İşlemi anlamak için, anahtarın konum 1'de olduğunu düşünelim. Şimdi , taban topraklandığında transistör Q 1 KAPALI olacaktır. V O1 çıkış terminalindeki kolektör voltajı, Q 2 transistörünü AÇIK hale getiren V CC'ye eşit olacaktır . Terminal V O2'deki çıkış DÜŞÜK olur. Bu, yalnızca harici bir tetikleyici ile değiştirilebilen kararlı bir durumdur. Anahtarın konum 2'ye değiştirilmesi tetikleyici olarak çalışır.
Anahtar değiştirildiğinde, Q 2 transistörünün tabanı, onu KAPALI durumuna getirerek topraklanır. V O2'deki kollektör voltajı, AÇIK hale getirmek için Q 1 transistörüne uygulanan V CC'ye eşit olacaktır . Bu, diğer kararlı durumdur. Tetikleme bu devrede bir SPDT Switch yardımıyla elde edilir.
İkili devrelere verilen iki ana tetikleme türü vardır. Onlar
- Simetrik Tetikleme
- Asimetrik Tetikleme
Schmitt Tetikleyici
Tartışılması gereken başka bir ikili devre türü, Emitter Coupled BinaryDevre. Bu devre aynı zamandaSchmitt Triggerdevre. Bu devre, uygulamaları için türünün özel bir türü olarak kabul edilir.
Bu devrenin yapımında temel fark, çıkış C kavrama olmasıdır 2 birinci transistörün baz B1 ikinci transistörün eksik ve geri besleme R direnci ile artık elde edilir e . Bu devre denirRegenerative circuit bunun için bir positive feedback ve no Phase inversion. BJT kullanan Schmitt tetikleme devresi aşağıda gösterildiği gibidir.
Başlangıçta Q 1 OFF ve Q 2 ON var. Q 2'nin tabanına uygulanan voltaj , V CC'den R C1 ve R 1'e kadardır . Böylece çıkış voltajı
$$V_0 = V_{CC} - (I_{C2}R_{c2})$$
Q 2 AÇIK olduğundan, R E boyunca (I C2 + I B2 ) R E olacak bir voltaj düşüşü olacaktır . Şimdi bu voltaj Q 1'in emitörüne uygulanır . Giriş voltajı artırılır ve Q 1 AÇIK duruma getirmek için kesme voltajına ulaşana kadar çıkış DÜŞÜK kalır. S ile 1 Q, üzerinde, çıkış artacak 2 üzerinde de. Giriş voltajı yükselmeye devam ettikçe C 1 ve B 2 noktalarındaki voltaj düşmeye devam eder ve E 2 yükselmeye devam eder. Giriş voltajının belirli bir değerinde Q 2 kapanır. Bu noktadaki çıkış voltajı V CC olacaktır ve giriş voltajı daha da artmasına rağmen sabit kalacaktır.
Giriş gerilimi arttıkça, giriş gerilimi V ulaşana kadar, çıkış düşük kalır 1 burada
$$V_1 = [V_{CC} - (I_{C2}R_{C2})]$$
Giriş voltajının V 1'e eşit olduğu değer , transistör Q 1'in doygunluğa girmesine izin verir , denirUTP(Üst Tetikleme Noktası). Voltaj V daha önceden büyük ise 1 , o zaman giriş gerilimi ulaşır V kadar orada kalır 2 düşük bir seviyede geçiştir. Bu nedenle değeri, giriş gerilimi V olacaktır 2 S hangi 2 AÇIK duruma gelirse, olarak adlandırılırLTP (Alt Tetik Noktası).
Çıkış Dalga Formları
Çıkış dalga biçimleri aşağıda gösterildiği gibi elde edilir.
Schmitt tetikleme devresi bir Comparator ve bu nedenle giriş voltajını olarak adlandırılan iki farklı voltaj seviyesiyle karşılaştırır UTP (Üst Tetikleme Noktası) ve LTP(Alt Tetik Noktası). Giriş bu UTP'yi geçerse, YÜKSEK olarak kabul edilir ve bu LTP'nin altına düşerse DÜŞÜK olarak alınır. Çıkış, YÜKSEK için 1 ve DÜŞÜK için 0 gösteren ikili bir sinyal olacaktır. Bu nedenle, bir analog sinyal bir dijital sinyale dönüştürülür. Giriş orta değerdeyse (YÜKSEK ve DÜŞÜK arasında), önceki değer çıkış olacaktır.
Bu kavram, Hysteresis. Elektronik devrelerin transfer karakteristikleri birloop Olarak adlandırılan Hysteresis. Çıktı değerlerinin, girdinin hem şimdiki hem de geçmiş değerlerine bağlı olduğunu açıklar. Bu, Schmitt tetikleme devrelerinde istenmeyen frekans değiştirmeyi önler
Avantajlar
Schmitt tetik devresinin avantajları şunlardır:
- Mükemmel mantık seviyeleri korunur.
- Meta stabiliteden kaçınmaya yardımcı olur.
- Darbe koşullandırması için normal karşılaştırıcılara göre tercih edilir.
Dezavantajları
Schmitt tetikleyicisinin ana dezavantajları şunlardır:
- Giriş yavaşsa, çıkış daha yavaş olacaktır.
- Giriş gürültülüyse, çıkış daha gürültülü olacaktır.
Schmitt tetikleyici uygulamaları
Schmitt tetik devreleri Genlik Karşılaştırıcı ve Kareleme Devresi olarak kullanılır. Darbe koşullandırma ve bileme devrelerinde de kullanılırlar.
Bunlar, transistör kullanan Multivibratör devreleridir. Aynı Multivibratörler, işlemsel yükselteçler ve ayrıca daha sonraki eğitimlerde tartışılan IC 555 zamanlayıcı devreleri kullanılarak tasarlanmıştır.
Darbe devrelerinin temellerini tartıştıktan sonra, şimdi üreten ve ilgilenen farklı devrelerden geçelim. Saw tooth waves. Testere dişi dalgası zamanla doğrusal olarak artar ve ani bir düşüşe neden olur. Bu aynı zamandaTime base signal. Aslında bu, bir zaman tabanı üretecinin ideal çıktısıdır.
Zaman Tabanı Üreteci nedir?
Oluşturan bir Elektronik jeneratör high frequency saw tooth waves olarak adlandırılabilir Time Base Generator. Aynı zamanda, bir kısmı, bir çıkış voltajı veya akım dalga formu üreten bir elektronik devre olarak da anlaşılabilir.varies linearly with time. Bir zaman bazlı üretecin yatay hızı sabit olmalıdır.
Bir osiloskopta bir sinyalin zamana göre değişikliklerini görüntülemek için, zamanla doğrusal olarak değişen bir voltajın saptırma plakalarına uygulanması gerekir. Bu, sinyalin ışını ekranda yatay olarak süpürmesini sağlar. Bu nedenle voltaj olarak adlandırılırSweep Voltage. Zaman Tabanı Oluşturucuları şu şekilde adlandırılır:Sweep Circuits.
Bir Zaman Tabanı Sinyalinin Özellikleri
Bir CRO veya bir resim tüpünde bir zaman tabanlı dalga formu oluşturmak için, saptırma voltajı zamanla doğrusal olarak artar. Genel olarak, ışının ekran üzerinde doğrusal olarak saptığı ve başlangıç noktasına geri döndüğü bir zaman tabanı üreteci kullanılır. Bu işlem sırasında meydana gelirScanning. Bir katot ışın tüpü ve ayrıca bir resim tüpü aynı prensipte çalışır. Işın ekranın üzerinde bir taraftan diğerine (genellikle soldan sağa) sapar ve aynı noktaya geri döner.
Bu fenomen şöyle adlandırılır Trace ve Retrace. Kirişin ekran üzerinde soldan sağa sapmasına denir.Tracekirişin sağdan sola dönüşü ise Retrace veya Fly back. Genellikle bu geri izleme görünmez. Bu işlem, kullanılan RC komponentler yardımıyla sapmanın zaman periyodunu ayarlayan testere dişi dalga üreteci yardımı ile yapılır.
Testere dişi bir dalganın parçalarını anlamaya çalışalım.
Yukarıdaki sinyalde çıktının doğrusal olarak arttığı süre şöyle adlandırılır: Sweep Time (TS) ve sinyalin başlangıç değerine dönmesi için geçen süre şöyle adlandırılır Restoration Time veya Fly back Time veya Retrace Time (Tr). Bu zaman dilimlerinin her ikisi birlikte, Zaman tabanı sinyalinin bir döngüsünün Zaman periyodunu oluşturur.
Aslında, elde ettiğimiz bu Süpürme gerilimi dalga biçimi, bir tarama devresinin pratik çıktısıdır, oysa ideal çıktı, yukarıdaki şekilde gösterilen testere dişi dalga biçimi olmalıdır.
Zaman Temeli Oluşturucu Türleri
İki tür Zaman Tabanlı Oluşturucu vardır. Onlar -
Voltage Time Base Generators - Zamanla doğrusal olarak değişen bir çıkış voltajı dalga formu sağlayan bir zaman tabanlı jeneratör, Voltaj Zaman Baz Üreticisi olarak adlandırılır.
Current Time Base Generator - Zamanla doğrusal olarak değişen bir çıkış akımı dalga biçimi sağlayan bir zaman tabanı üreteci, Geçerli Zaman tabanı Üreticisi olarak adlandırılır.
Uygulamalar
Zaman Tabanı Üreteçleri, CRO'larda, televizyonlarda, RADAR ekranlarında, hassas zaman ölçüm sistemlerinde ve zaman modülasyonunda kullanılır.
Süpürme Sinyallerinin Hataları
Tarama sinyallerini oluşturduktan sonra, bunları iletme zamanı gelmiştir. İletilen sinyal, doğrusallıktan sapmaya maruz kalabilir. Oluşan hataları anlamak ve düzeltmek için, meydana gelen yaygın hatalar hakkında biraz bilgi sahibi olmamız gerekir.
Doğrusallıktan sapma üç farklı şekilde ifade edilir. Onlar -
- Eğim veya Süpürme Hızı Hatası
- Yer Değiştirme Hatası
- İletim Hatası
Bunları detaylı olarak tartışalım.
Eğim veya Süpürme Hızı Hatası (e s )
Süpürme voltajı zamanla doğrusal olarak artmalıdır. Süpürme voltajının zamanla değişim hızı sabit olmalıdır. Doğrusallıktan bu sapma şu şekilde tanımlanır:Slope Speed Error veya Sweep Speed Error.
Eğim veya Süpürme hızı hatası s =$\frac{difference \: in\: slope\: at \: the\: beginning\: and\: end\: of\: sweep}{initial \: value \:of \: slope}$
$$= \frac{\left (\frac{\mathrm{d} V_0}{\mathrm{d} t} \right )_{t = 0} - \left( \frac{\mathrm{d} V_0}{\mathrm{d} t} \right)_{t = T_s}}{\left( \frac{\mathrm{d} V_0}{\mathrm{d} t}\right )_{t = 0}}$$
Yer Değiştirme Hatası (e d )
Doğrusallığın önemli bir kriteri, gerçek süpürme gerilimi ile gerçek taramanın başlangıç ve bitiş noktalarından geçen doğrusal tarama arasındaki maksimum farktır.
Bu, aşağıdaki şekilden anlaşılabilir.
Yer değiştirme hatası ed olarak tanımlanır
e d =$\frac{(actual\: speed)\thicksim (linear\: sweep \: that\: passes\: beginning \: and \: ending\: of\: actual\: sweep)}{amplitude\: of\: sweep\: at\: the \: end\: of\: sweep\: time}$
$$= \: \frac{(V_s - V′_s)_{max}}{V_s}$$
Burada V in gerçek süpürme ve V' in doğrusal tarama olup.
İletim Hatası (e t )
Bir süpürme sinyali bir yüksek geçiş devresinden geçtiğinde, çıkış aşağıda gösterildiği gibi girişten sapar.
Bu sapma, iletim hatası olarak ifade edilir.
İletim Hatası = $\frac{(input)\: \thicksim \:(output)}{input\: at \: the\: end\: of\: the\: sweep}$
$$e_t = \frac{V′_s − V}{V′_s}$$
Burada V' in giriş ve V, s , t = T, süpürme yani sonunda çıkış s .
Doğrusallıktan sapma çok küçükse ve tarama voltajı t cinsinden doğrusal ve ikinci dereceden terimlerin toplamı ile yaklaşık olarak tahmin edilebilirse, yukarıdaki üç hata şu şekilde ilişkilidir:
$$e_d = \frac{e_s}{8} = \frac{e_t}{4}$$
$$e_s = 2e_t = 8e_d$$
Süpürme hızı hatası, yer değiştirme hatasından daha baskındır.
İki tür zaman tabanı üreteci olduğu konusunda bir fikrimiz olduğu için, bu zaman tabanlı üreteç devrelerinin temel devrelerini öğrenmeye çalışalım.
Gerilim Zaman tabanlı Jeneratör
Zamanla doğrusal olarak değişen bir çıkış voltajı dalga formu sağlayan bir zaman bazlı jeneratör, Voltaj Zaman Baz Üreticisi olarak adlandırılır.
Temel gerilim zaman temel üretecini anlamaya çalışalım.
Basit Gerilim Zaman Tabanlı Jeneratör
Temel bir basit RC zaman tabanlı jeneratör veya bir Rampa üreteci veya bir tarama devresi, seri bağlı bir direnç R 2 yoluyla V CC üzerinden şarj eden bir kapasitör C'den oluşur . Tabanı R 1 direnci üzerinden bağlanan bir BJT içerir . Kondansatör direnç üzerinden şarj olur ve transistör üzerinden deşarj olur.
Aşağıdaki şekil basit bir RC tarama devresini göstermektedir.
Pozitif giden bir voltaj darbesinin uygulanmasıyla, transistör Q doygunluğa kadar AÇIK hale gelir ve kapasitör, Q ve R 1'den V CE'ye (sat) hızla boşalır . Giriş darbesi sona erdiğinde, Q KAPALI konuma geçer ve kapasitör C şarj olmaya başlar ve bir sonraki giriş darbesine kadar şarj olmaya devam eder. Bu işlem, aşağıdaki dalga formunda gösterildiği gibi tekrar eder.
Transistör AÇIK konuma geldiğinde, kapasitörün hızlı bir şekilde boşalması için düşük dirençli bir yol sağlar. Transistör KAPALI durumdayken, denkleme göre kondansatör üssel olarak V CC besleme voltajına şarj olacaktır.
$$V_0 = V_{CC}[1 - exp(-t/RC)]$$
Nerede
- V O = t anında kapasitör boyunca anlık gerilim
- V CC = besleme gerilimi
- t = alınan zaman
- R = seri direnç değeri
- C = kapasitörün değeri
Şimdi farklı zaman tabanı üreteçleri hakkında bilgi edinmeye çalışalım.
Az önce tartıştığımız devre, çıkışı voltaj şeklinde sunduğu için bir voltaj zaman bazlı jeneratör devresidir.
Geçerli Zaman tabanı Üreticisi
Zamanla doğrusal olarak değişen bir çıkış akımı dalga biçimi sağlayan bir zaman tabanı üreteci, Geçerli Zaman tabanı Üreticisi olarak adlandırılır.
Temel şimdiki zaman tabanı üretecini anlamaya çalışalım.
Basit Bir Akım Zaman tabanı Üreticisi
Basit bir RC zaman tabanlı üreteci veya bir Ramp üreteci veya bir tarama devresi, bir ortak tabanlı konfigürasyon transistöründen ve biri emitörde ve diğeri kollektörde bulunan iki dirençten oluşur. V CC , transistörün toplayıcısına verilir. Temel bir rampa akım üretecinin devre şeması aşağıda gösterildiği gibidir.
Ortak taban konfigürasyonunda bağlanmış bir transistörün toplayıcı akımı, yayıcı akımıyla doğrusal olarak değişir. Verici akımı sabit tutulduğunda, toplayıcı akımı da çok daha küçük toplayıcı temel voltaj değerleri dışında sabit değere yakın olacaktır.
Giriş voltajı V i transistörün tabanına uygulandığında, emiter akımını i E üreten yayıcıda görünür ve bu, V i sıfırdan tepe değerine yükseldikçe doğrusal olarak artar. Kollektör akımı, yayıcı akımı arttıkça artar, çünkü i C , i E'ye çok yakındır .
Yük akımının anlık değeri
$$i_L i_C \thickapprox (v_i - V_{BE})/R_E$$
Giriş ve çıkış dalga formları aşağıda gösterildiği gibidir.
Bir önyükleme süpürme üreteci, çıkışı geri besleme yoluyla girişe geri beslenen bir zaman bazlı üreteç devresidir. Bu, devrenin giriş empedansını artıracak veya azaltacaktır. Bu süreçbootstrapping sabit şarj akımı elde etmek için kullanılır.
Bootstrap Time Base Generator'ün Oluşturulması
Önyükleme kayışı zaman temel üreteci devresi iki transistörden oluşur, bir anahtar görevi gören Q 1 ve bir verici takipçisi olarak hareket eden Q 2 . Transistör Q 1 , tabanında bir giriş kondansatörü C B ve V CC'den bir R B direnci kullanılarak bağlanır . Transistör Q kolektörü 1 transistörün Q tabanına bağlanır 2 . Q'nun toplayıcısı 2 V bağlı CC kendi vericisi bir rezistans R donatılmışken, D çıkışı alındığı boyunca.
Bir diyod D olan anot V bağlanır alınır CC katot kapasitörü Cı bağlıyken 2 çıkışına bağlanır. Diyodun D katodu da bir kapasitör C'ye bağlanmış olan bir direnç R bağlanır 1 . Bu C 1 ve R, Q 2'nin tabanı ve Q 1'in toplayıcısı aracılığıyla bağlanır . C 1 kondansatörü boyunca görünen voltaj, V o çıkış voltajını sağlar .
Aşağıdaki şekil önyükleme kayışı zaman tabanı üretecinin yapısını açıklamaktadır.
Bootstrap Time Base Generator'ün Çalışması
T = 0'da geçit dalga formunun uygulanmasından önce, transistör V CC'den R B'ye kadar yeterli temel sürücü aldığı için , Q 1 AÇIK ve Q 2 KAPALI. Kapasitör C 2 , diyot D aracılığıyla V CC'ye yüklenir. Ardından, Q 1'in tabanına bir Monostabil Multivibratörün geçiş dalga formundan gelen negatif bir tetikleme darbesi uygulanır ve bu, Q 1'i KAPALI duruma getirir . C 2 kondansatörü artık deşarj olur ve C 1 kondansatörü rezistör R aracılığıyla şarj olur. C 2 kondansatörü büyük bir kapasitans değerine sahip olduğundan, voltaj seviyeleri (şarj ve deşarj) daha yavaş bir oranda değişir. Bu nedenle, Q 2 çıkışındaki rampa üretimi sırasında yavaş bir şekilde boşalır ve neredeyse sabit bir değeri korur .
Rampa süresi sırasında, diyot D ters eğimlidir. Kapasitör C 2 küçük bir akım tedarik etmektedir C1 kondansatör C 1 şarj etmek. Kapasitans değeri yüksek olduğu için akım sağlasa da şarjında fazla bir fark yaratmaz. Rampa süresinin sonunda Q 1 AÇIK hale geldiğinde , C 1 hızlı bir şekilde başlangıç değerine boşalır. Bu voltaj, V O boyunca görünür . Sonuç olarak, diyod D ileri tekrar yönlendirilir alır ve kapasitör Cı 2 C şarj sırasında kaybolan küçük bir ücret kurtarmak için bir akım darbesi alır 1 . Artık devre başka bir rampa çıkışı üretmeye hazırdır.
Kapasitör C2 C1 kapasitörüne bir miktar geri besleme akımı sağlamaya yardımcı olan bir boot strapping capacitor sabit akım sağlayan.
Çıkış Dalga Formları
Çıkış dalga biçimleri aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi elde edilir.
Girişte verilen darbe ve çıkışa katkıda bulunan C 1 kapasitörünün şarj ve deşarjını ifade eden V C1 voltajı yukarıdaki şekilde gösterilmiştir.
Avantajı
Bu önyükleme kayışı rampa jeneratörünün ana avantajı, çıkış voltajı rampasının çok doğrusal olması ve rampa genliğinin, besleme voltajı seviyesine ulaşmasıdır.
Transistör Miller zaman tabanlı jeneratör devresi popüler Miller integratorsüpürme dalga formu üreten devre. Bu çoğunlukla yatay saptırma devrelerinde kullanılır.
Miller zaman tabanlı jeneratör devresinin yapısını ve çalışmasını anlamaya çalışalım.
Miller Sweep Generator İnşaatı
Miller zaman tabanlı jeneratör devresi, girişi Schmitt geçit jeneratör devresinden alınan ilk aşamada bir anahtar ve bir zamanlama devresinden oluşur. Amplifikatör bölümü, üç aşamalı, birincisi biremitter follower, ikinci bir amplifier ve üçüncüsü de bir emitter follower.
Bir yayıcı izleyici devresi genellikle bir Buffer amplifier. Birlow output impedance ve bir high input impedance. Düşük çıkış empedansı, devrenin ağır bir yük sürmesine izin verir. Yüksek giriş empedansı, devrenin önceki devresini yüklememesini engeller. Son verici takipçisi bölümü önceki amplifikatör bölümünü yüklemeyecektir. Bu nedenle amplifikatör kazancı yüksek olacaktır.
Q'nun tabanı arasına yerleştirilen Kapasitör C 1 ve Q yayıcı 3 zamanlama kondansatördür. R ve C değerleri ve V BB voltaj seviyesindeki değişim tarama hızını değiştirir. Aşağıdaki şekil bir Miller zaman tabanı üretecinin devresini göstermektedir.
Miller Sweep Generator'ün Çalışması
Schmitt tetikleme jeneratörünün çıkışı negatif bir darbe olduğunda, transistör Q 4 AÇIK konuma gelir ve yayıcı akımı R 1 üzerinden akar . Verici negatif potansiyeldedir ve aynısı D diyotunun katotuna uygulanır, bu da onu ileri doğru önyargılı hale getirir. Burada C kondansatörü baypas edildiği için şarj edilmiyor.
Tetikleme darbesinin uygulanması, Schmitt geçidi çıkışını yüksek yapar ve bu da transistör Q 4'ü KAPATIR. Şimdi, Q 4'ün vericisine 10v'luk bir voltaj uygulanır ve bu da akımın R 1 içinden akmasını sağlar ve bu da diyot D'yi ters taraflı yapar. Transistör Q olarak 4 kesme olduğu, kondansatör C V şarj olur BB R içinden ve Q'nun emitere bir özet tarama çıkış sağlar 3 . Kondansatör C , taramanın sonunda D ve transistör Q 4 yoluyla deşarj olur .
Kapasitans C 1'in etkisi göz önüne alındığında, eğim hızı veya süpürme hızı hatası,
$$e_s = \frac{V_s}{V} \left( 1- A + \frac{R}{R_i} + \frac{C}{C_i} \right )$$
Uygulamalar
Miller süpürme devreleri, birçok cihazda en yaygın kullanılan entegratör devresidir. Yaygın olarak kullanılan bir testere dişi jeneratörüdür.
Unijunction Transistor, tek bir PN bağlantısına sahip olan, ancak yine de bir diyotu olmayan böyle bir transistördür. Unijunction Transistör veya basitçeUJTnormal bir transistörün aksine bir yayıcıya ve iki tabana sahiptir. Bu bileşen özellikle negatif direnç özelliği ve gevşeme osilatörü olarak uygulanmasıyla ünlüdür.
UJT'nin yapımı
Yüksek dirençli n-tipi silikondan bir çubuğun temel yapıyı oluşturduğu düşünülmektedir. Her iki uçta da baz olmak üzere iki Ohmik kontak çizilir. Emitör haline gelen alüminyum çubuk benzeri bir yapı üzerine eklenmiştir. Bu yayıcı, baz 2'ye yakın ve baz 1'e biraz uzaktır. Bunların her ikisi de bir PN bağlantısı oluşturmak için birleşir. Tek bir PN bağlantısı mevcut olduğundan, bu bileşene birUnijunction transistor.
Bir iç direnç olarak adlandırılan intrinsic resistanceDirenç değeri çubuğun katkı konsantrasyonuna bağlı olan çubuğun içinde bulunur. UJT'nin yapısı ve sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.
Sembolde, yayıcı eğimli bir okla gösterilir ve kalan iki uç, tabanları gösterir. UJT, diyot ve bir miktar direnç kombinasyonu olarak anlaşıldığından, UJT'nin iç yapısı, UJT'nin çalışmasını açıklamak için eşdeğer bir diyagramla gösterilebilir.
UJT'nin Çalışması
UJT'nin çalışması eşdeğer devresi ile anlaşılabilir. Emitörde uygulanan voltaj V E olarak gösterilir ve iç dirençler sırasıyla 1 ve 2 bazlarında R B1 ve R B2 olarak gösterilir. Dahili olarak mevcut olan her iki direnç birlikte adlandırılırintrinsic resistance, R BB olarak belirtilmiştir . RB1'deki voltaj V 1 olarak gösterilebilir . Devrenin çalışması için uygulanan dc voltajı V BB'dir .
UJT eşdeğer devresi aşağıda verildiği gibidir.
Başlangıçta voltaj uygulanmadığında,
$$V_E = 0$$
Daha sonra V BB gerilimi R B2 üzerinden uygulanır . Diyot D ters yönde olacaktır. Diyot üzerindeki voltaj, yayıcı diyotun bariyer voltajı olan VB olacaktır. V BB uygulamasına bağlı olarak , A noktasında bir miktar voltaj görünür. Dolayısıyla, toplam voltaj V A + V B olacaktır .
Şimdi, eğer yayıcı voltajı V E yükseltilirse, akım I E diyot D içinden akar. Bu akım, diyotu ileri doğru yönlendirir. Taşıyıcılar indüklenir ve R B1 direnci azalmaya devam eder. Bu nedenle, V B1 anlamına gelen R B1 boyunca potansiyel de azalır.
$$V_{B1} = \left( \frac{R_{B1}}{R_{B1} + R_{B2}} \right )V_{BB}$$
V BB sabit olduğundan ve R B1 kanalın doping konsantrasyonundan dolayı minimum değerine düştüğü için V B1 de azalır.
Aslında, dahili olarak mevcut olan dirençler, birlikte intrinsic resistance, R BB olarak belirtilmiştir . Yukarıda belirtilen direnç şu şekilde gösterilebilir:
$$R_{BB} = R_{B1} + R_{B2}$$
$$\left( \frac{R_{B1}}{R_{BB}} \right ) = \eta$$
Η sembolü, uygulanan toplam direnci temsil etmek için kullanılır.
Bu nedenle, V B1'deki voltaj şu şekilde temsil edilir:
$$V_{B1} = \eta V_{BB}$$
Yayıcı voltajı şu şekilde verilir:
$$V_E = V_D + V_{B1}$$
$$V_E = 0.7 + V_{B1}$$
V D , diyot üzerindeki voltajdır.
Diyot öne doğru eğildikçe, karşısındaki voltaj 0.7v olacaktır. Yani bu sabittir ve V B1 azalmaya devam eder. Dolayısıyla V E azalmaya devam ediyor. V V olarak adlandırılabilecek en düşük değere düşer.Valley voltage. UJT'nin AÇIK konuma geldiği voltaj,Peak VoltageV P olarak gösterilir .
VI UJT'nin Özellikleri
Şimdiye kadar tartışılan kavram, aşağıda gösterilen aşağıdaki grafikten açıkça anlaşılmaktadır.
Başlangıçta V E sıfır olduğunda, VE'nin değeri bir noktaya ulaşana kadar bir miktar ters akım IE akar.
$$V_E = \eta V_{BB}$$
Bu, eğrinin Y eksenine temas ettiği noktadır.
V E bir voltaja ulaştığında
$$V_E = \eta V_{BB} + V_D$$
Bu noktada, diyot öne doğru eğilir.
Bu noktadaki gerilime V P (Peak Voltage) ve bu noktadaki akıma I P (Peak Current). Grafikte şimdiye kadarki kısım şu şekilde adlandırılır:Cut off region UJT KAPALI durumdayken.
Şimdi, V E daha da arttığında, R B1 direnci ve ardından V 1 voltajı da azalır, ancak içinden geçen akım artar. BuNegative resistance property ve bu nedenle bu bölgeye Negative resistance region.
Şimdi, V E voltajı, daha fazla artışın R B1 boyunca voltajda artışa yol açtığı belirli bir noktaya ulaşır . Bu noktadaki gerilime V V (Valley Voltage) ve bu noktadaki akıma I V (Valley Current). Bundan sonraki bölge olarak adlandırılırSaturation region.
UJT Uygulamaları
UJT'ler en belirgin şekilde gevşeme osilatörleri olarak kullanılır. Faz Kontrol Devrelerinde de kullanılırlar. Ek olarak, UJT'ler dijital devreler için saat, çeşitli cihazlar için zamanlama kontrolü, tristörlerde kontrollü ateşleme ve CRO'da yatay saptırma devreleri için darbeli senkronizasyon sağlamak için yaygın olarak kullanılır.
Bir oscillatorherhangi bir girdi olmaksızın kendi başına bir dalga formu üreten bir cihazdır. Cihazın çalışması için bir miktar dc voltaj uygulanmasına rağmen, giriş olarak herhangi bir dalga formu üretmeyecektir. Bir gevşeme osilatörü, birnon-sinusoidal waveformkendi başına. Bu dalga biçimi genellikle devredeki bir kapasitörün şarj etme ve boşaltma zaman sabitlerine bağlıdır.
İnşaat ve Çalışma
UJT'nin vericisi, gösterildiği gibi bir direnç ve kapasitör ile bağlanır. RC zaman sabiti, gevşeme osilatörünün çıkış dalga biçiminin zamanlamalarını belirler. Her iki taban da birer dirençle bağlanmıştır. DC voltaj kaynağı V BB verilir.
Aşağıdaki şekil bir UJT'nin gevşeme osilatörü olarak nasıl kullanılacağını göstermektedir.
Başlangıçta, kapasitör üzerindeki voltaj sıfırdır.
$$V_c = 0$$
UJT KAPALI durumdadır. DirençR kapasitör için bir yol sağlar C uygulanan voltaj üzerinden şarj etmek için.
Kondansatör gerilime göre şarj olur
$$V = V_0(1 - e^{-t/RC})$$
Kondansatör genellikle şarj olmaya başlar ve maksimum voltaj V BB'ye kadar şarj olmaya devam eder . Ancak bu devrede, kapasitör üzerindeki gerilim UJT'nin AÇIK hale gelmesini sağlayan bir değere ulaştığında (tepe gerilim), kapasitör şarj etmeyi durdurur ve UJT aracılığıyla deşarj olmaya başlar. Şimdi, bu deşarj, UJT'yi KAPALI duruma getiren minimum voltaj (vadi voltajı) olana kadar devam eder. Bu süreç devam eder ve kondansatör üzerindeki voltaj, bir grafikte gösterildiğinde, aşağıdaki dalga formu gözlenir.
Bu nedenle, kapasitörün şarjı ve deşarjı, yukarıda gösterildiği gibi süpürme dalga biçimini üretir. Şarj etme süresi, artan bir tarama üretir ve boşaltma süresi, azalan süpürme üretir. Bu döngünün tekrarı, sürekli bir tarama çıktı dalga biçimi oluşturur.
Çıkış sinüzoidal olmayan bir dalga formu olduğundan, bu devrenin bir gevşeme osilatörü olarak çalıştığı söylenir.
Gevşeme Osilatörünün Uygulamaları
Gevşeme osilatörleri, fonksiyon jeneratörlerinde, elektronik sesli uyarı cihazlarında, SMPS'de, inverterlerde, flaşörlerde ve voltaj kontrollü osilatörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Farklı dalga formu üreticilerine sahip herhangi bir sistemde, hepsinin senkron olarak çalıştırılması gerekir. Senkronizasyon, iki veya daha fazla dalga biçimi üreticisinin döngüdeki bazı referans noktalarına tam olarak aynı anda ulaşmasını sağlama işlemidir.
Senkronizasyon Türleri
Senkronizasyon aşağıdaki iki türden olabilir -
Bire bir temel
Tüm jeneratörler aynı frekansta çalıştırılır.
Hepsi tam olarak aynı anda döngüdeki bir referans noktasına varır.
Frekans bölmeli senkronizasyon
Jeneratörler, birbirlerinin integral katları olan farklı frekansta çalışırlar.
Hepsi tam olarak aynı anda döngüdeki bir referans noktasına varır.
Rahatlama cihazları
Gevşeme devreleri, zamanlama aralığının bir kapasitörün kademeli olarak yüklenmesiyle oluşturulduğu, zamanlama aralığının bir kapasitörün ani boşalması (gevşemesi) ile sonlandırıldığı devrelerdir.
Examples - Multivibratörler, süpürme devreleri, engelleme osilatörleri vb.
UJT gevşeme osilatör devresinde, UJT gibi negatif direnç cihazı AÇIK konuma geldiğinde kapasitörün şarjı durdurduğunu gözlemledik. Kondansatör daha sonra minimum değerine ulaşmak için boşaltılır. Her iki nokta da bir tarama dalga formunun maksimum ve minimum gerilim noktalarını gösterir.
Gevşeme Cihazlarında Senkronizasyon
Tarama dalga biçiminin yüksek voltajı veya tepe voltajı veya arıza voltajının daha düşük bir seviyeye indirilmesi gerekiyorsa, harici bir sinyal uygulanabilir. Uygulanacak bu sinyal, etkisi darbe süresi boyunca tepe gerilimini veya arıza gerilimini düşüren senkronize sinyaldir. Bir senkronizasyon darbesi genellikle yayıcıya veya bir negatif direnç cihazının tabanına uygulanır. Senkronizasyonu sağlamak için düzenli aralıklarla pulslara sahip bir puls dizisi uygulanır.
Eşzamanlı hale getirme sinyal uygulandığında rağmen ilk birkaç darbeleri pulsun genliğinin az çok V daha, ek olarak, darbenin bir olayda tarama sinyali genlik olarak tarama jeneratör üzerinde bir etkisi olacaktır P . Bu nedenle, süpürme üreteci senkronize edilmemiş olarak çalışır. UJT'nin AÇIK konuma geldiği tam an, bir darbenin meydana geldiği an ile belirlenir. Bu, senkronizasyon sinyalinin tarama sinyali ile senkronizasyona ulaştığı noktadır. Bu, aşağıdaki şekilde görülebilir.
Nerede,
- T P , nabız sinyalinin zaman periyodudur
- T O , tarama sinyalinin zaman periyodudur
- V P , Tepe veya arıza voltajıdır
- V V , Valley veya Maintaining voltajıdır
Senkronizasyon elde etmek için darbe zamanlama aralığı TP süpürme jeneratörünün süresinden daha az olmalıdır TO, böylece tarama döngüsünü erken sonlandırır. Darbe zamanlama aralığı ise senkronizasyon elde edilemez.TPsüpürme jeneratörü T zaman diliminden daha fazla bir O ve aynı zamanda T da pals genlik durağan bozulması ve toplama gerilimi arasındaki boşluğu doldurmak için yeteri kadar büyük değildir, eğer p az olduğuTO.
Tarama Devrelerinde Frekans Bölünmesi
Önceki başlıkta, aşağıdaki koşullar sağlandığında senkronizasyonun sağlandığını gözlemledik. Onlar
T P <T O
Darbenin genliği her döngüyü erken bitirmek için yeterli olduğunda.
Bu iki koşulu karşılayarak, senkronizasyon sağlanmış olsa da, senkronizasyon zamanlaması ile ilgili taramada sık sık ilginç bir modelle karşılaşabiliriz. Aşağıdaki şekil bu noktayı göstermektedir.
Senkronizasyondan sonra taramanın V ' S genliğinin , senkronize edilmemiş V S genliğinden daha az olduğunu gözlemleyebiliriz . Ayrıca taramanın zaman periyodu T O darbenin zaman periyoduna göre ayarlanır ancak arada bir döngü bırakılır. Bu, bir tarama döngüsünün iki darbe döngüsüne eşit yapıldığı anlamına gelir. Senkronizasyon, her alternatif döngü için elde edilir.
$$T_o > 2T_P$$
Tarama zamanlaması T O , T S ile sınırlandırılır ve genliği V ' S'ye düşürülür .
Her ikinci darbe, tarama döngüsü ile eşzamanlı olarak yapıldığından, bu sinyal, 2 faktörü ile frekans bölünmesi sergileyen bir devre olarak anlaşılabilir. Bu nedenle, frekans bölme devresi, senkronizasyon ile elde edilir.
Bir osilatör, bir alternating voltage veya current by its own, herhangi bir girdi uygulanmadan. Bir Osilatörün biramplifier ve ayrıca bir feedbackçıktıdan. Sağlanan geri besleme, çıkış sinyalinin kısmı ile birlikte, çıkış sinyalinde giriş sinyaliyle aynı fazda olan bir bileşen içeren rejeneratif geri besleme olmalıdır. Sinüzoidal olmayan bir çıktı oluşturmak için rejeneratif bir geri bildirim kullanan bir osilatör,Relaxation Oscillator.
UJT gevşeme osilatörünü zaten gördük. Diğer bir gevşeme osilatörü tipi, Engelleme osilatörüdür.
Osilatörü Engelleme
Engelleyen bir osilatör, dar darbeler veya tetikleme darbeleri üretmek için kullanılan bir dalga formu üretecidir. Çıkış sinyalinden geri bildirim alırken, bir döngüden sonra geri bildirimi önceden belirlenmiş belirli bir süre boyunca bloke eder. Bu özelliğiblocking the output olurken an oscillator, osilatörü engelleyen adı alır.
Bir bloke osilatörünün yapımında, transistör bir amplifikatör olarak kullanılır ve transformatör geri bildirim için kullanılır. Burada kullanılan transformatör birPulse transformer. Darbe transformatörünün sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.
Darbe Trafosu
Darbe transformatörü, yüke dikdörtgen elektrik enerjisi darbeleri kaynağını bağlayan bir transformatördür. Bakliyatların şeklini ve diğer özelliklerini değiştirmeden korumak. Geniş bantlı transformatörlerdir.minimum attenuation ve sıfır veya minimum phase change.
Transformatörün çıkışı, bağlanan kapasitörün şarjına ve deşarjına bağlıdır.
Rejeneratif geri bildirim, darbe transformatörü kullanılarak kolaylaştırılmıştır. Darbe transformatörünün sargı polariteleri doğru seçilerek çıkış aynı fazdaki girişe geri beslenebilir. Osilatörün bloke edilmesi, bir kapasitör ve bir darbe transformatörü kullanılarak yapılan serbest çalışan bir osilatördür ve periyodik darbeler üreten görev döngüsünün çoğu için kesilen tek bir transistördür.
Engelleme osilatörünü kullanarak Kararlı ve Tek Durağan işlemler mümkündür. Ancak Bistable operasyon mümkün değildir. Onların üzerinden geçelim.
Monostabil Engelleme Osilatörü
Bloke edici osilatör, durumunu değiştirmek için tek bir darbeye ihtiyaç duyarsa, buna Monostable bloke edici osilatör devresi denir. Bu Monostabil engelleme osilatörleri iki tipte olabilir. Onlar
- Temel zamanlamalı monostabil engelleme osilatörü
- Verici zamanlamalı monostabil bloke osilatörü
Bunların her ikisinde de, bir zamanlama direnci R, transistörün tabanına yerleştirildiğinde temel zamanlama devresi haline gelen ve transistörün vericisine yerleştirildiğinde emitör zamanlama devresi haline gelen kapı genişliğini kontrol eder.
Net bir anlayışa sahip olmak için, Monostable Multivibrator temel zamanlamanın çalışmasını tartışalım.
Transistör Tetiklemeli Monostabil engelleme osilatörü, Temel zamanlama ile
Bir transistör, geri besleme için bir darbe transformatörü ve transistörün tabanındaki bir direnç, temel zamanlamalı bir transistörle tetiklenen Monostabil bloke osilatörünün devresini oluşturur. Burada kullanılan darbe transformatörü, dönüş oranına sahiptir.n: 1 temel devrenin olduğu yer nkollektör devresindeki her dönüş için döner. Darbe süresini kontrol eden transistörün tabanına seri olarak bir direnç R bağlanır.
Başlangıçta transistör KAPALI durumdadır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, VBB sıfır veya çok düşük olarak değerlendirilir ve bu önemsizdir.
Cihaz KAPALI olduğu için kollektördeki voltaj V CC'dir . Ancak kollektöre negatif bir tetikleyici uygulandığında voltaj düşer. Transformatörün sargı polariteleri nedeniyle, taban gerilimi yükselirken kollektör gerilimi düşer.
Tabandan yayıcıya voltaj, kesme voltajından daha büyük olduğunda, yani
$$V_{BE} > V_\gamma$$
Daha sonra küçük bir taban akımı gözlenir. Bu, kollektör voltajını azaltan kolektör akımını yükseltir. Bu eylem, toplayıcı akımını artıran ve kolektör voltajını daha da düşüren daha da birikir. Rejeneratif geri bildirim eylemiyle, döngü kazancı artarsa, transistör hızla doygunluğa girer. Ancak bu istikrarlı bir durum değil.
Daha sonra küçük bir taban akımı gözlenir. Bu, kollektör voltajını azaltan kolektör akımını yükseltir. Bu eylem, toplayıcı akımını artıran ve kolektör voltajını daha da düşüren daha da birikir. Rejeneratif geri bildirim eylemiyle, döngü kazancı artarsa, transistör hızla doygunluğa girer. Ancak bu istikrarlı bir durum değil.
Transistör doygunluğa girdiğinde kollektör akımı artar ve taban akımı sabittir. Artık kollektör akımı yavaş yavaş kapasitörün şarjına başlar ve trafodaki voltaj azalır. Transformatör sargı polariteleri nedeniyle, baz voltajı artar. Bu da temel akımı azaltır. Bu kümülatif eylem, transistörü devrenin kararlı durumu olan kesme durumuna sokar.
output waveforms aşağıdaki gibidir -
Ana disadvantageBu devrenin en önemli özelliği, çıkış Darbe genişliğinin sabit tutulamamasıdır. Kollektör akımının olduğunu biliyoruz
$$i_c = h_{FE}i_B$$
H FE sıcaklığa bağlı olduğundan ve darbe genişliği bununla doğrusal olarak değiştiğinden, çıkış darbe genişliği sabit olamaz. Ayrıca h FE , kullanılan transistöre göre değişir.
Her neyse, bu dezavantaj, direnç yayıcıya yerleştirilirse ortadan kaldırılabilir, bu da çözümün emitter timing circuit. Yukarıdaki durum oluştuğunda, transistör, verici zamanlama devresinde KAPALI konuma geçer ve böylece kararlı bir çıktı elde edilir.
Kararlı Engelleme Osilatörü
Bloke edici osilatör, durumunu otomatik olarak değiştirebilirse, buna Astable bloke osilatör devresi denir. Bu Kararsız engelleme osilatörleri iki tipte olabilir. Onlar
- Diyot kontrollü Astable bloke osilatör
- RC kontrollü Astable bloke osilatör
Diyot kontrollü Astable bloke osilatöründe, kollektöre yerleştirilen bir diyot, bloke edici osilatörün durumunu değiştirir. RC kontrollü Astable bloke osilatöründe, bir zamanlama direnci R ve kapasitör C, darbe zamanlamalarını kontrol etmek için emitör bölümünde bir ağ oluşturur.
Net bir anlayışa sahip olmak için, Diyot kontrollü Astable bloke osilatörünün çalışmasını tartışalım.
Diyot kontrollü Astable bloke osilatör
Diyot kontrollü Astable engelleme osilatörü, kolektör devresinde bir darbe transformatörü içerir. Transformatör ikincil ve transistörün tabanı arasına bir kondansatör bağlanır. Transformatör primer ve diyot, kollektöre bağlanır.
Bir initial pulse İşlemi başlatmak için transistörün toplayıcısında verilir ve oradan no pulses are requiredve devre bir Astable Multivibratör gibi davranır. Aşağıdaki şekil, diyot kontrollü Astable bloke osilatörünün devresini göstermektedir.
Başlangıçta transistör KAPALI durumdadır. Devreyi başlatmak için kollektöre negatif bir tetikleme darbesi uygulanır. Anotu kollektöre bağlı olan diyot, ters taraflı durumda olacak ve bu negatif tetik darbesinin uygulanmasıyla KAPALI olacaktır.
Bu darbe, darbe transformatörüne uygulanır ve sargı polariteleri nedeniyle (şekilde gösterildiği gibi), herhangi bir faz dönüşümü olmaksızın aynı miktarda voltaj indüklenir. Bu voltaj, kapasitörden tabana doğru akar ve baz akımına katkıda bulunur. Bu temel akım, kesme gerilimini geçtiğinde Q 1 transistörünü AÇIK konuma iten bazdan yayıcıya bir miktar voltaj geliştirir . Şimdi, Q 1 transistörünün kollektör akımı yükselir ve hem diyota hem de transformatöre uygulanır. Başlangıçta KAPALI olan diyot şimdi AÇIK hale gelir. Transformatör birincil sargılarına indüklenen voltaj, kapasitörün şarj olmaya başladığı transformatör ikincil sargısına bir miktar voltaj indükler.
Kondansatör şarj olurken herhangi bir akım vermeyeceği için temel akım i B'nin akışı durur. Bu, Q 1 transistörünü KAPATIR. Dolayısıyla durum değişti.
Şimdi, AÇIK olan diyotun üzerinde bir miktar voltaj vardır ve bu, ikincil transformatöre indüklenen primer transformatöre uygulanır. Şimdi akım, kapasitörün boşalmasını sağlayan kapasitörden geçer. Bu nedenle baz akımı i B , transistörü tekrar AÇIK hale getirerek akar. Çıkış dalga formları aşağıda gösterildiği gibidir.
Diyot, transistörün durumunu değiştirmesine yardımcı olduğundan, bu devre diyot kontrollüdür. Ayrıca, tetikleme darbesi yalnızca başlatma anında uygulandığından, devre kendi başına durumunu değiştirmeye devam ederken, bu devre bir Kararlı osilatördür. Bu nedenle diyot kontrollü Astable bloke osilatör adı verilir.
Başka bir devre türü, transistörün yayıcı kısmında R ve C kombinasyonunu kullanır ve buna RC kontrollü Astable bloke osilatör devresi denir.
Şimdiye kadar farklı Darbe devreleriyle karşılaştık. Zaman zaman, bu tür darbe girişlerinin uygulanmasını belirli zaman dönemleriyle sınırlama ihtiyacı duyuyoruz. Bize bu açıdan yardımcı olan devre,Sampling gate circuit. Bunlar aynı zamandalinear gates veya transmission gates veya selection circuits.
Bu örnekleme kapıları, belirli bir zaman aralığında iletim sinyalinin seçilmesine yardımcı olur, bunun için çıkış sinyali giriş sinyali ile aynıdır veya aksi takdirde sıfırdır. Bu zaman periyodu, bircontrol signal veya selection signal.
Numune Alma Kapıları
Bir Örnekleme geçidi için çıkış sinyali, seçilen bir zaman aralığında giriş sinyaliyle aynı veya orantılı olmalı ve aksi takdirde sıfır olmalıdır. Bu seçilen zaman periyodu şu şekilde adlandırılır:Transmission Period ve diğer zaman dilimi olarak adlandırılır Non-transmission Period. Bu, bir kullanılarak seçilircontrol signalV C ile gösterilir . Aşağıdaki şekil bu noktayı açıklamaktadır.
Kontrol sinyali V Herhangi Cı V olan 1 , örnekleme kapısı kapatılır ve V zaman Cı- V olan 2 , bu açıktır. Darbe genişliği T g , geçit darbesinin uygulandığı zaman periyodunu gösterir.
Numune Alma Kapısı Türleri
Örnekleme kapılarının türleri şunları içerir:
Unidirectional sampling sgates- Bu tür örnekleme kapıları, pozitif veya negatif giden darbeleri içlerinden geçirebilir. Diyotlar kullanılarak inşa edilmişlerdir.
Bidirectional sampling gate- Bu tür örnekleme kapıları, hem pozitif hem de negatif giden darbeleri içlerinden geçirebilir. Diyotlar veya BJT'ler kullanılarak inşa edilirler.
Kullanılan Anahtar Türleri
Numune alma kapıları, seri veya şönt anahtarlar kullanılarak inşa edilebilir. Anahtarın açık veya kapalı olması gereken süre, geçitleme sinyali tarafından belirlenir. Bu anahtarlar, diyotlar ve transistörler gibi aktif elemanlarla değiştirilir.
Aşağıdaki şekil, seri ve şönt anahtarları kullanan örnekleme kapılarının blok şemalarını göstermektedir.
Seri Anahtar kullanarak Örnekleme Geçidi
Bu tür bir anahtarda, S anahtarı kapatılırsa, çıkış girişe tam olarak eşit veya orantılı olacaktır. O zaman periyoduTransmission Period.
S anahtarı açıksa, çıkış sıfır veya toprak sinyali olacaktır. O zaman periyoduNon-transmission Period.
Şönt Anahtar kullanarak Örnekleme Geçidi
Bu tür bir anahtarda, S anahtarı kapatılırsa, çıkış sıfır veya toprak sinyali olacaktır. O zaman periyoduNon-transmission Period.
S anahtarı açıksa, çıkış girişe tam olarak eşit veya orantılı olacaktır. O zaman periyoduTransmission Period.
Örnekleme kapıları, dijital devrelerin mantık kapılarından tamamen farklıdır. Ayrıca darbeler veya voltaj seviyeleri ile temsil edilirler. Ancak bunlar dijital kapılardır ve çıktıları, girdinin tam kopyası değildir. Oysa örnekleme geçidi devreleri, çıkışı girişin tam kopyası olan analog kapılardır.
Önümüzdeki bölümlerde, örnekleme kapılarının türlerini tartışacağız.
Örnekleme kapıları kavramından geçtikten sonra, şimdi örnekleme kapılarının türlerini anlamaya çalışalım. Tek yönlü örnekleme kapıları, pozitif veya negatif giden darbeleri içlerinden geçirebilir. Diyotlar kullanılarak inşa edilmişlerdir.
Tek yönlü bir örnekleme kapısı devresi, bir kapasitör C, bir diyot D ve iki direnç R 1 ve R L'den oluşur . Sinyal girişi kondansatöre verilir ve kontrol girişi R 1 direncine verilir . Çıkış, yük direnci R L üzerinden alınır . Devre aşağıda gösterildiği gibidir.
Bir diyotun işleyişine göre, sadece diyotun anotu diyotun katodundan daha pozitif olduğunda gerçekleşir. Diyotun girişinde pozitif sinyal varsa, iletir. Geçit sinyalinin AÇIK olduğu zaman periyodu iletim periyodudur. Dolayısıyla, giriş sinyalinin iletildiği dönem budur. Aksi takdirde iletim mümkün değildir.
Aşağıdaki şekil, giriş sinyalinin ve kapı sinyalinin zaman periyotlarını gösterir.
Giriş sinyali, şekilde gösterildiği gibi, yalnızca geçidin AÇIK olduğu süre boyunca iletilir.
Sahip olduğumuz devreden,
Diyotun anotu iki sinyalle (V S ve V C ) uygulanır. Anottaki voltaj V P olarak ve katottaki voltaj V N olarak belirtilmişse çıkış voltajı şu şekilde elde edilir:
$$V_o = V_P = (V_S + V_C) > V_N$$
So the diode is in forward biased condition.
$$V_O = V_S + V_1 > V_N$$
Then
$$V_O = V_S$$
When V1 = 0,
Then
$$V_O = V_S + V_1 \: Which \: means \: V_O = V_S$$
Ideal value of V1 = 0.
So, if V1 = 0, the entire input signal appears at output. If the value of V1 is negative, then some of the input is lost and if V1 is positive, additional signal along with input appears at the output.
This whole thing happens during transmission period.
During non-transmission period,
$$V_O = 0$$
As diode is in reverse biased condition
When voltage on anode is less than voltage on cathode,
$$V_S + V_C < 0 \: Volts$$
During non-transmission period,
$$V_C = V_2$$
$$V_S + V_2 < 0$$
Magnitude of V2 should be very high than Vs.
$$|V_2| ≫ V_S$$
Because for the diode to be in reverse bias, the sum of the voltages VS and VC should be negative. VC (which is V2 now) should be as negative as possible so that though VS is positive, the sum of both the voltages should yield a negative result.
Special Cases
Now, let’s see a few cases for different values of input voltages where the control voltage is of some negative value.
Case 1
Let us take an example where VS = 10V and VC = -10v (V1) to -20v (V2)
Now, when these two signals are applied, (VS and VC) then the voltage at anode will be
$$V_P = V_S + V_C$$
As this is about transmission period, only V1 is considered for VC.
$$V_O = (10V) + (-10V) = 0V$$
Hence the output will be a zero, though some amount of input voltage is being applied. The following figure explains this point.
Case 2
Let us take an example where VS = 10V and VC = -5v (V1) to -20v (V2)
Now, when these two signals are applied, (VS and VC) then the voltage at anode will be
$$V_P = V_S + V_C$$
As this is about transmission period, only V1 is considered for VC.
$$V_O = (10V) + (-5V) = 5V$$
Hence the output will be 5 V. The following figure explains this point.
Case 3
Let us take an example where VS = 10V and VC = 0v (V1) to -20v (V2)
Now, when these two signals are applied, (VS and VC) then the voltage at anode will be
$$V_P = V_S + V_C$$
As this is about transmission period, only V1 is considered for VC.
$$V_O = (10V) + (0V) = 10V$$
Hence the output will be a 10 V. The following figure explains this point.
Case 4
Let us take an example where VS = 10V and VC = 5v (V1) to -20v (V2)
Now, when these two signals are applied, (VS and VC) then the voltage at anode will be
$$V_P = V_S + V_C$$
As this is about transmission period, only V1 is considered for VC.
$$V_O = (10V) + (5V) = 15V$$
Hence the output will be a 15 V.
The output voltage gets affected by the control voltage applied. This voltage adds up to the input to produce the output. Hence it affects the output.
The following figure shows the superimposition of both the signals.
We can observe that during the time when only gate voltage is applied, the output will be 5v. When both the signals are applied, VP appears as VO. During the non-transmission period, output is 0v.
As it is observed from the above figure, the difference in the output signals during transmission period and non-transmission period, though (with VS = 0) input signal is not applied, is called as Pedestal. This pedestal can be positive or negative. In this example, we get a positive pedestal in the output.
Effect of RC on Control voltage
If the input signal is applied before the control voltage reaches the steady state, there occurs some distortion in the output.
We get the correct output only when the input signal is given when control signal is 0v. This 0v is the stable value. If the input signal is given before that, distortion occurs.
The slow rise in the control voltage at A is due to the RC circuit present. The time constant which is the result of RC affects the shape of this waveform.
Pros and Cons of Unidirectional Sampling Gates
Let us have a look at the advantages and disadvantages of unidirectional sampling gate.
Advantages
The circuitry is simple.
Time delay between input and output is too low.
It can be extended to more number of inputs.
No current is drawn during non-transmission period. Hence under quiescent condition, no power dissipation is present.
Disadvantages
There’s interaction between control and input signals (VC and VS)
As the number of inputs increase, the loading on control input increases.
Output is sensitive to control input voltage V1 (upper level of VC)
Only one input should be applied at one instant of time.
Because of slow rise time of the control signal, the output may get distorted, if the input signal is applied before reaching the steady state.
The unidirectional sampling gate circuits that we have discussed so far have a single input. In this chapter, let us discuss a few more unidirectional sampling gate circuits that can handle more than one input signals.
A unidirectional sampling gate circuit consists of the capacitors and resistors of same value. Here two input unidirectional diode sampling gate with two inputs is considered. In this circuit we have two capacitors and two resistors of same value. They are connected with two diodes each.
The control signal is applied at the resistors. The output is taken across the load resistor. The figure below shows the circuit diagram for unidirectional diode sampling gate with more than one input signal.
When the control input is given,
At VC = V1 which is during the transmission period, both the diodes D1 and D2 are forward biased. Now, the output will be the sum of all the three inputs.
$$V_O = V_{S1} + V_{S2} + V_C$$
For V1 = 0v which is the ideal value,
$$V_O = V_{S1} + V_{S2}$$
Here we have a major limitation that at any instant of time, during the transmission period, only one input should be applied. This is a disadvantage of this circuit.
During the non-transmission period,
$$V_C = V_2$$
Both the diodes will be in reverse bias which means open circuited.
This makes the output
$$V_O = 0V$$
The main disadvantage of this circuit is that the loading of the circuit increases as the number of inputs increase. This limitation can be avoided by another circuit in which the control input is given after the input signal diodes.
Pedestal Reduction
While going through different types of sampling gates and the outputs they produce, we have come across an extra voltage level in the output waveforms called as Pedestal. This is unwanted and creates some noise.
Reduction of Pedestal in a Gate circuit
The difference in the output signals during transmission period and non-transmission period though the input signals is not applied, is called as Pedestal. It can be a positive or a negative pedestal.
Hence it is the output observed because of the gating voltage though the input signal is absent. This is unwanted and has to be reduced. The circuit below is designed for the reduction of pedestal in a gate circuit.
When the control signal is applied, during the transmission period i.e. at V1, Q1 turns ON and Q2 turns OFF and the VCC is applied through RC to Q1. Whereas during the nontransmission period i.e. at V2, Q2 turns ON and Q1 turns OFF and the VCC is applied through RC to Q2. The base voltages –VBB1 and –VBB2 and the amplitude of gate signals are adjusted so that two transistor currents are identical and as a result the quiescent output voltage level will remain constant.
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
- Düşük kazancı var
- Kontrol voltajı dengesizliklerine duyarlıdır
- V n (min) aşırı olabilir
- Diyot kapasitans sızıntısı var
Bu özellikleri iyileştirmek için dört diyotlu çift yönlü bir örnekleme kapısı geliştirildi. Şekilde gösterildiği gibi dört diyotlu çift yönlü örnekleme geçidinin devresini yapmak için iki daha fazla diyot ve iki dengeli voltaj + v veya –v eklenerek iki çift yönlü örnekleme kapısı devresi geliştirildi.
Kontrol gerilimleri V C ve –V C sırasıyla D 3 ve D 4 diyotlarını ters çevirir . + V ve –v gerilimleri, sırasıyla D 1 ve D 2 diyotlarını yönlendirir . Dirençleri R aracılığıyla sinyal kaynağı yüküne bağlandığı 2 ve iletken diyotlar D 1 ve D, 2 . D 3 ve D 4 diyotları ters eğimli olduğundan, açıktırlar ve kontrol sinyallerini kapıdan ayırırlar. Dolayısıyla, kontrol sinyallerindeki bir dengesizlik çıkışı etkilemeyecektir.
Uygulanan kontrol voltajları V n ve –V n olduğunda , D 3 ve D 4 diyotları çalışır . P 2 ve P 1 noktaları bu voltajlara kenetlenir, bu da D 1 ve D 2 diyotlarını ters taraflı yapar. Şimdi çıktı sıfır.
İletim sırasında D 3 ve D 4 diyotları KAPALI durumdadır. Devrenin kazancı A tarafından verilir
$$A = \frac{R_C}{R_C + R_2} \times \frac{R_L}{R_L + (R_s/2)}$$
Bu nedenle, kontrol voltajlarının uygulama seçimi, iletimi etkinleştirir veya devre dışı bırakır. Her iki polaritenin sinyalleri geçit girişlerine bağlı olarak iletilir.
Numune Alma Kapılarının Uygulamaları
Örnekleme geçit devrelerinin birçok uygulaması vardır. En yaygın olanları aşağıdaki gibidir -
- Örnekleme kapsamları
- Multiplexers
- Devreleri örnekleyin ve tutun
- Dijital - Analog Dönüştürücüler
- Kıyılmış Stabilizatör Amplifikatörleri
Örnekleme kapısı devrelerinin uygulamaları arasında, Örnekleme kapsam devresi yaygındır. Örnekleme kapsamının blok diyagramı hakkında bir fikir edinmeye çalışalım.
Örnekleme Kapsamı
Örnekleme kapsamında, ekran bir dizi giriş dalga biçimi örneğinden oluşur. Bu örneklerin her biri, dalga formundaki bazı referans noktalarına göre aşamalı olarak geciktirilen bir zamanda alınır. Bu, aşağıda blok diyagramda gösterilen örnekleme kapsamının çalışma prensibidir.
ramp generator ve stair case generatoruygulanan tetik girişlerine göre dalga formlarını üretir. comparator bu sinyallerin her ikisini de karşılaştırır ve daha sonra örnekleme geçidi devresine bir kontrol sinyali olarak verilen çıktıyı üretir.
Kontrol girişi ne zaman ve ne zaman yüksek olursa, sampling gate çıkışa iletilir ve kontrol girişi düşük olduğunda, giriş iletilmez.
Numuneler alınırken, eşit artışlarla kademeli olarak geciktirilen zaman anlarında seçilirler. Örnekler, süresi örnekleme geçidi kontrolünün süresine eşit olan ve genliği örnekleme zamanında giriş sinyalinin büyüklüğü ile belirlenen bir darbeden oluşur. Daha sonra üretilen darbe genişliği düşük olacaktır.
Darbe modülasyonunda olduğu gibi, sinyalin örneklenmesi ve tutulması gerekir. Ancak darbe genişliği düşük olduğundan, bir amplifikatör devresi tarafından yükseltilerekstretch ve daha sonra bir diyot-kapasitör kombinasyon devresine verilir. holdsinyal, bir sonraki örneğin aralığını doldurmak için. Bu devrenin çıkışı,vertical deflection plates ve süpürme devresinin çıkışı, horizontal deflection plates çıkış dalga biçimini görüntülemek için örnekleme kapsamının.