Obvody s více vibrátory odkazují na speciální typ elektronických obvodů slouží k generování pulzních signálů. Tyto pulzní signály mohou být obdélníkové nebo čtvercové. Obecně produkují výstup ve dvou stavech: vysoký nebo nízký. Specifickou charakteristikou multi-vibrátorů je použití pasivních prvků, jako je rezistor a kondenzátor, k určení stavu výstupu.
Obvody multivibrátoru
Typy multivibrátorů
na. Monostabilní multivibrátor : Monostabilní multivibrátor je typ multivibrátorového obvodu, jehož výstup je pouze v jednom stabilním stavu. Je také známý jako jednorázový multivibrátor. V monostabilním multivibrátoru je doba trvání výstupního impulzu určena časovou konstantou RC a udává se jako: 1,11 * R * C
b. Stabilní multivibrátor : Stabilní vibrátor je obvod s oscilačním výstupem. Nepotřebuje žádné externí spouštění a nemá stabilní stav. Je to typ regeneračního oscilátoru.
C. Bistabilní multivibrátor : Bistabilní vibrátor je obvod se dvěma stabilními stavy: vysokým a nízkým. Obecně je nutný přepínač pro přepínání mezi vysokým a nízkým stavem výstupu.
Tři typy obvodů s více vibrátory
1. Používání tranzistorů
A. Monostabilní multivibrátor
Monostabilní obvod s více vibrátory
Ve výše uvedeném obvodu je při absenci externího spouštěcího signálu základna tranzistoru T1 na úrovni země a kolektor má vyšší potenciál. Proto je tranzistor odpojen. Základna tranzistoru T2 však získává kladné napájecí napětí z VCC přes rezistor a tranzistor T2 je řízen k nasycení. A protože je výstupní kolík připojen k zemi přes T2, je na logicky nízké úrovni.
Když je spouštěcí signál aplikován na základnu tranzistoru T1, začne vodit, jak se zvyšuje jeho základní proud. Jak tranzistor vede, jeho kolektorové napětí klesá. Současně se napětí T2 kondenzátoru začne vybíjet. To způsobí, že potenciál na základním terminálu T2 poklesne a nakonec bude T2 odpojen. Vzhledem k tomu, že výstupní kolík je nyní přímo připojen k kladnému napájení přes rezistor: Vout je na logicky vysoké úrovni.
Po nějaké době, kdy je kondenzátor zcela vybitý, se začne nabíjet přes odpor. Potenciál na svorce základny tranzistoru T2 se začíná postupně zvyšovat a nakonec je T2 řízen k vedení. Výstup je tedy opět na logicky nízké úrovni nebo je obvod zpět do stabilního stavu.
b. Bistabilní multivibrátor
Bistabilní multivibrátorový obvod
Výše uvedený obvod je bistabilní multivibrátorový obvod se dvěma výstupy, který definuje dva stabilní stavy obvodu.
Zpočátku, když je spínač v poloze A, je základna tranzistoru T1 na zemním potenciálu, a proto je odpojena. Zároveň je základna tranzistoru T2 na poměrně vyšším potenciálu, začíná vodit. To způsobí, že výstupní pin 1 bude přímo připojen k zemi a Vout1 bude na logicky nízké úrovni. Výstupní pin2 na kolektoru T1 je připojen přímo k Vcc a Vout2 je na logicky vysoké úrovni.
Nyní, když je spínač v poloze B, jsou akce tranzistoru obráceny (T1 vede a T2 je odpojen) a výstupní stavy jsou obráceny.
C. Astabilní multivibrátor
Astabilní multivibrátorový obvod
Výše uvedený obvod je obvod oscilátoru. Předpokládejme, že zpočátku je tranzistor T1 ve vedení a T2 je přerušený. Výstup 2 je na logické úrovni a výstup 1 je na logické nízké úrovni. Když se kondenzátor c2 začne nabíjet přes R4, potenciál na bázi T2 se začne postupně zvyšovat, dokud T2 nezačne vést. Tím se snižuje jeho kolektorový potenciál a postupně se potenciál na základně T1 začíná snižovat, dokud není zcela odříznut.
Nyní, když se C1 nabíjí přes R1, začíná potenciál na základně tranzistoru T1 růst a nakonec je veden k vedení a celý proces se opakuje. Výstup se tedy neustále opakuje nebo osciluje.
Kromě použití BJT, jiné typy tranzistorů se také používají v obvodech s více vibrátory.
2. Používání logických bran
na. Monostabilní multivibrátor
Mono-stabilní multivibrační obvod
Zpočátku je potenciál přes rezistor na úrovni země. To znamená nízký logický signál ke vstupu brány NOT. Výstup je tedy na logicky vysoké úrovni.
Protože oba vstupy brány NAND jsou na logicky vysokých úrovních, výstup je na logicky nízké úrovni a výstup obvodu zůstává ve stabilním stavu.
Nyní předpokládejme, že jednomu ze vstupů brány NAND je dán signál nízké logiky, druhý vstup je na vysoké logické úrovni, výstup brány je logika 1, tj. Kladné napětí. Protože existuje potenciální rozdíl napříč R, VR1 je na logicky vysoké úrovni a podle toho je výstup brány NOT logický 0. Protože je tento logicky nízký signál přiváděn zpět na vstup brány NAND, jeho výstup zůstává na logice 1 a napětí kondenzátoru se začíná postupně zvyšovat. To zase způsobí pokles potenciálu na rezistoru, tj. VR1 začne postupně klesat a v jednom bodě se sníží, takže na vstup brány NOT se přivede logický signál nízké a výstup je opět na logickém vysokém signálu. Časové období, po které výstup zůstává ve stabilním stavu, je určeno časovou konstantou RC.
b. Astabilní multivibrátor
Astabilní multivibrační obvod
Zpočátku, když je dáno napájení, kondenzátor není nabitý a na vstup brány NOT je přiveden logický nízký signál. To způsobí, že výstup bude na logicky vysoké úrovni. Protože tento signál vysoké logiky je přiváděn zpět do brány AND, jeho výstup je na logice 1. Kondenzátor se začne nabíjet a vstupní úroveň brány NOT se zvyšuje, dokud nedosáhne prahové hodnoty logické výšky, a výstup je logicky nízký.
Opět platí, že výstup brány AND je na logicky nízké hodnotě (vstup logické nízké hodnoty se přivádí zpět) a kondenzátor se začne vybíjet, dokud jeho potenciál na vstupu brány NOT nedosáhne logicky nízké prahové hodnoty, a výstup se opět přepne zpět na logicky vysokou hodnotu .
Toto je vlastně typ relaxační oscilátorový obvod .
C. Bistabilní multivibrátor
Nejjednodušší formou bistabilního multivibrátoru je západka SR, realizovaná logickými branami.
Bistabilní multivibrační obvod
Předpokládejme, že počáteční výstup je na logicky vysoké úrovni (Set) a vstupní spouštěcí signál je na logicky nízkém signálu (Reset). To způsobí, že výstup brány NAND 1 bude na logicky vysoké úrovni. Protože oba vstupy U2 jsou na logicky vysoké úrovni, výstup je na logicky nízké úrovni.
Protože oba vstupy U3 jsou na logicky vysoké úrovni, výstup je na logicky nízké úrovni, tj. Reset. Ke stejné operaci dochází u logického vysokého signálu na vstupu a stav obvodu se mění mezi 0 a 1. Jak je vidět, použití logických hradel pro multi-vibrátory jsou ve skutečnosti příklady digitálních logických obvodů.
3. Používání časovačů 555
555 IC časovač je nejčastěji používaným IC pro generování pulsů pulzní šířková modulace , pro obvody multivibrátorů.
A. Monostabilní multivibrátor
Monostabilní obvod s více vibrátory
Pro připojení časovače 555 v monostabilním režimu je mezi vybíjecí kolík 7 a kostru připojen výbojový kondenzátor. Šířka impulzu generovaného výstupu je určena hodnotou odporu R mezi výbojovým kolíkem, Vcc a kondenzátorem C.
Pokud jste si vědomi vnitřních obvodů časovače 555, musíte si být vědomi skutečnosti, že a 555 časovač funguje s tranzistorem, dvěma komparátory a klopným obvodem SR.
Zpočátku, když je výstup na logicky nízkém signálu, je tranzistor T řízen na vedení a pin 7 je uzemněn. Předpokládejme, že na spouštěcí vstup nebo vstup komparátoru je aplikován logický nízký signál, protože toto napětí je menší než 1 / 3Vcc, výstup komparátoru IC jde vysoko, což způsobí reset klopného obvodu tak, že výstup je nyní na logicky nízké úrovni.
Současně se tranzistor vypne a kondenzátor se začne nabíjet přes Vcc. Když napětí kondenzátoru vzroste nad 2/3 Vcc, výstup komparátoru 2 se zvýší, což způsobí nastavení klopného obvodu SR. Výstup je tedy po určité době určené hodnotami R a C opět ve stabilním stavu.
b. Astabilní multivibrátor
Pro připojení časovače 555 v nestabilním režimu jsou piny 2 a 6 zkráceny a mezi piny 6 a 7 je připojen odpor.
Astabilní multivibrátorový obvod
Zpočátku předpokládejme, že výstup klopného obvodu SR je na logicky nízké úrovni. Tím se vypne tranzistor a kondenzátor se začne nabíjet na Vcc přes Ra a Rb takovým způsobem, že najednou vstupní napětí do komparátoru 2 překročí prahové napětí 2 / 3Vcc a výstup komparátoru se zvýší. To způsobí, že klopný obvod SR se nastaví takovým způsobem, že výstup časovače je na logicky nízké hodnotě.
Nyní je tranzistor řízen k nasycení logickým vysokým signálem na své základně. Kondenzátor se začne vybíjet přes Rb, a když napětí tohoto kondenzátoru klesne pod 1/3 Vcc, výstup komparátoru C2 je na logicky vysoké úrovni. Tím se resetuje klopný obvod a výstup časovače je opět na logicky vysoké úrovni.
C. Bistabilní multivibrátor
Bi-stabilní multivibrátorový obvod
Časovač 555 v bistabilním multivibrátoru nevyžaduje použití žádného kondenzátoru, ale mezi zemí a kolíky 2 a 4 se používá přepínač SPDT.
Když je poloha spínače taková, že pin 2 je na zemi spolu s pinem 6, výstup komparátoru 1 je na logicky nízkém signálu, zatímco výstup komparátoru 2 je na logicky vysokém signálu. Tím se resetuje klopný obvod SR a výstup klopného obvodu je logicky nízký. Výstupem časovače je tedy logicky vysoký signál.
Když je poloha přepínače taková, že je pin 4 nebo resetovací pin klopného obvodu uzemněn, je klopný obvod SR nastaven a výstup je logicky vysoký. Výstup časovače je na logicky nízkém signálu. V závislosti na poloze spínače se tak získají vysoké a nízké impulsy.
Jedná se tedy o základní multivibrátorové obvody používané pro generování impulzů. Doufáme, že jste jasně porozuměli multivibrátorům.
Zde je jednoduchá otázka pro všechny čtenáře:
Jaké jsou kromě multivibrátorů další typy obvodů používaných pro generování pulsů?
