Моностабильные мультивибраторы

Мы уже видели один пример использования моностабильного мультивибратора:детектор импульсов, используемый в схеме триггеров, для включения защелкивающейся части на короткое время, когда входной сигнал часов переходит с низкого на высокий или с высокого на низкий. .

Детектор импульсов классифицируется как моностабильный мультивибратор, потому что он имеет только один стабильное состояние. Автор стабильный , Я имею в виду состояние вывода, при котором устройство может фиксироваться или удерживаться вечно, без внешнего воздействия.

Защелка или триггер, будучи бистабильным устройством, могут удерживаться в состоянии «установлен» или «сброс» в течение неопределенного периода времени. После установки или сброса он будет продолжать фиксироваться в этом состоянии, если не будет предложено изменить его с внешнего входа.

С другой стороны, моностабильное устройство может оставаться в одном конкретном состоянии неограниченное время. Другое его состояние может удерживаться только на мгновение при срабатывании внешнего входа.

Механической аналогией моностабильного устройства может быть кнопочный переключатель с мгновенным контактом, который пружиной возвращается в свое нормальное (стабильное) положение, когда давление сбрасывается с его кнопочного привода.

Точно так же стандартный настенный (тумблерный) переключатель, такой как тот, который используется для включения и выключения света в доме, является бистабильным устройством. Он может фиксироваться в одном из двух режимов:включен или выключен.

Все моностабильные мультивибраторы синхронизированы устройств. То есть их нестабильное выходное состояние будет сохраняться только в течение определенного минимального количества времени, прежде чем вернуться в свое стабильное состояние.

В полупроводниковых моностабильных схемах эта функция синхронизации обычно достигается за счет использования резисторов и конденсаторов, используя экспоненциальную скорость зарядки RC-цепей.

Компаратор часто используется для сравнения напряжения на зарядном (или разряжающемся) конденсаторе с постоянным опорным напряжением и выходом включения / выключения компаратора, используемым для логического сигнала.

В релейной логике задержки по времени достигаются с помощью реле с выдержкой времени, которое может быть построено с использованием полупроводниковых / RC цепей, подобных только что упомянутой, или механических устройств задержки, которые препятствуют немедленному перемещению якоря реле.

Обратите внимание на конструкцию и работу схемы детектора импульсов в релейной логике:

Независимо от того, как долго входной сигнал остается высоким (1), выходной сигнал остается высоким только в течение 1 секунды, а затем возвращается в свое нормальное (стабильное) низкое состояние.

Для некоторых приложений необходимо иметь моностабильное устройство, которое выдает более длинный импульс, чем входной импульс, который его запускает.

Рассмотрим следующую схему релейной логики:

Когда входной контакт замыкается, TD ₁ контакт немедленно замыкается и остается закрытым в течение 10 секунд после размыкания входного контакта. Независимо от того, насколько короток входной импульс, выходной сигнал остается высоким (1) ровно 10 секунд после того, как входной сигнал снова становится низким.

Такой моностабильный мультивибратор называется одноразовым . . В частности, это перезапуск однократный, поскольку отсчет времени начинается после того, как входной сигнал переходит в низкое состояние, а это означает, что несколько входных импульсов с интервалом в 10 секунд друг от друга будут поддерживать постоянный высокий выходной сигнал:

Одно из применений для повторного срабатывания одноразового выстрела - это применение дебаунсера с одним механическим контактом. Как видно из приведенной выше временной диаграммы, выходной сигнал будет оставаться высоким, несмотря на «отскок» входного сигнала от механического переключателя.

Конечно, в реальной схеме защиты коммутатора вы, вероятно, захотите использовать временную задержку намного меньшей продолжительности, чем 10 секунд, поскольку вам нужно только «отсканировать» импульсы, которые находятся в диапазоне миллисекунд.

Что, если бы нам нужен был только 10-секундный импульсный выход с синхронизацией по времени от схемы релейной логики, независимо сколько входных импульсов мы получили или насколько они могут быть долговечными? В этом случае нам нужно будет подключить схему детектора импульсов к схеме однократной задержки с перезапуском, например:

Реле задержки времени TD ₁ подает импульс включения на катушку реле задержки времени TD ₂ на произвольно короткий момент (в этой схеме не менее 0,5 секунды каждый раз при срабатывании входного контакта). Как только TD ₂ находится под напряжением, нормально закрытый, закрытый по времени TD ₂ Последовательный контакт с ней предотвращает катушку TD ₂ от повторного включения до истечения времени ожидания (10 секунд).

Это фактически делает его невосприимчивым к дальнейшим срабатываниям входного переключателя в течение этого 10-секундного периода.

Только после TD ₂ тайм-аут делает нормально закрытый, закрытый по времени TD ₂ Последовательный контакт с ним позволяют катушку TD ₂ чтобы снова получить энергию. Этот тип однократной стрельбы называется невозвратным . одноразовый.

Одноразовые мультивибраторы как с перезапуском, так и без перезапуска находят широкое применение в промышленности для срабатывания сирен и машинной последовательности, где прерывистый входной сигнал дает выходной сигнал установленного времени.

ОБЗОР:

• моностабильный мультивибратор имеет только одно стабильное выходное состояние. Другое состояние вывода может поддерживаться только временно.
• Моностабильные мультивибраторы, иногда называемые одноразовыми . , бывают двух основных типов: с возможностью повторного запуска и безвозвратный .
• Одноразовые схемы с очень короткими настройками времени могут использоваться для устранения неполадок «грязные» сигналы, создаваемые контактами механического переключателя.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Схема таймера - таблица моностабильного мультивибратора