שבבי היגיון. חלק 5 - ויברטור אחד

ערכת הוויברטור היחיד ועיקרון פעולתו על פי תרשים הזמן.

בתוך מאמר קודם הוסבר על multivibrators שנעשו על שבב לוגי K155LA3. סיפור זה לא יהיה שלם אם לא נזכר עוד סוג של מולטיברטור, מה שמכונה ויברטור יחיד.

ויברטור יחיד

ויברטור יחיד הוא מחולל דופק יחיד. ההיגיון בעבודתו הוא כדלקמן: אם מוחל דופק קצר על הקלט של זריקה בודדת, נוצר דופק ביציאתו, אשר משך הזמן ניתן על ידי שרשרת RC.

לאחר סיום הדופק, הזריקה היחידה עוברת למצב המתנה של דופק ההדק הבא. בגלל זה, ויברטור בודד נקרא לרוב multivibrator המתנה. מעגל הרטט היחיד הפשוט ביותר מוצג באיור 1. בפועל, בנוסף למעגל זה, משתמשים בכמה עשרות זנים של ויברטור יחיד.

איור 1. הויברטור הפשוט ביותר.

איור 1a מציג מעגל ויברטור יחיד, ואיור 1b מציג את דיאגרמות התזמון שלו. הוויברטור הבודד מכיל שניים אלמנטים לוגיים: הראשון מהם משמש כאלמנט 2N-NOT, ואילו השני מופעל על פי מעגל המהפך.

3צילום בודד מתחיל באמצעות כפתור SB1, אם כי זה מיועד רק למטרות חינוכיות. למעשה, ניתן להפעיל אות ממעגלי מיקרו אחרים על קלט זה. מחוון לד, המוצג גם בתרשים, מחובר גם לפלט כדי לציין את המצב. כמובן שזה לא חלק מוויברטור בודד, כך שניתן להשמיט אותו.

קבל C1 בחר בקיבולת גדולה. זה נעשה כך שלדופק יש פרק זמן מספיק לאינדיקציה עם מכשיר מצביע שיש לו אינרציה גדולה. הקיבול המינימלי של הקבל בו עדיין ניתן לאתר דופק עם מד חיוג 50 μF, ההתנגדות של הנגד R1 היא בטווח 1 ... 1.5 kOhm.

על מנת לפשט את המעגל ניתן יהיה לעשות זאת ללא כפתור SB1, ולסגור את הפלט של שבב 1 לחוט משותף. אבל עם פיתרון כזה, תקלות בפעולת הזריקה האחת יופיעו לעיתים בגלל הקפצת מגע. דיון מפורט בתופעה זו ובדרכי הטיפול בה יידון מעט בהמשך בתיאור הדלפקים ומד התדרים.

לאחר הרכבת הזריקה האחת, וההספק מופעל, אנו מודדים את המתח בכניסות ויציאות של שני האלמנטים. בפלט 2 של האלמנט DD1.1 ובפלט 8 של האלמנט DD1.2 צריכה להיות רמה גבוהה, וביציאת האלמנט DD1.1 - נמוכה. לכן, אנו יכולים לומר שבמצב המתנה האלמנט השני, הפלט, נמצא במצב היחיד, והראשון במצב אפס.

עכשיו חבר מד מתח בפלט האלמנט DD1.2 - מד מתח יראה רמה גבוהה. לאחר מכן, תוך התבוננות בחץ המכשיר, לחץ לחיצה קצרה על הכפתור SB1. החץ חורג במהירות כמעט לאפס.

לאחר כשתי שניות הוא גם יחזור בחדות למקומו המקורי. זה מצביע על כך שמכשיר המצביע הראה דופק ברמה נמוכה. במקרה זה הנורית תידלק גם דרך הפלט של אלמנט DD1.2. אם תחזור על ניסוי זה מספר פעמים, התוצאות צריכות להיות זהות.

אם מקביל אחד נוסף מחובר לקבל - בהספק של 1000 מיקרוגרם, משך הדופק ביציאה ישולש.

אם הנגד R1 מוחלף בערך משתנה של בערך 2 קום, אז על ידי סיבובו, ניתן לשנות את משך דופק הפלט במידה מסוימת. אם אתה מסיר את הנגד כך שההתנגדות שלו תהיה פחות מ 100 אוהם, הצילום היחיד פשוט מפסיק לייצר פולסים.

מהניסויים שבוצעו ניתן להסיק את המסקנות הבאות: ככל שההתנגדות של הנגד וקיבול הקבל גדול יותר, כך זמן הנוצר על ידי דופק חד-יומי ארוך יותר.במקרה זה, הנגד R1 והקבל C1 הם מעגל RC לתזמון עליו תלוי משך הדופק הנוצר.

אם הקיבול של הקבל וההתנגדות של הנגד מופחתים משמעותית, למשל, על ידי הצבת קבל עם הספק של 0.01 μF, פשוט לא ניתן לאתר פולסים עם אינדיקטורים בצורה של מד מתח או אפילו LED, מכיוון שהם יתבררו כקצרים מאוד.

איור 1b מציג את דיאגרמות התזמון של ויברטור יחיד. הם יעזרו להבנת עבודתו.

במצב ההמתנה הראשוני, קלט 1 של אלמנט DD1.1 אינו מחובר לשום מקום, מכיוון שאנשי הקשר של הכפתור עדיין פתוחים. מדינה כזו, כפי שנכתבה בחלקים הקודמים של מאמרנו, איננה אלא יחידה. לעתים קרובות יותר, קלט כזה לא נותר "לתלות" באוויר, ובאמצעות נגן עם התנגדות של 1 KΩ, הוא מחובר למעגל הכוח + 5V. חיבור זה מקטין את הפרעות הקלט.

בכניסה של האלמנט DD1.2, רמת המתח נמוכה, בגלל הנגד R1 המחובר אליו. לפיכך, ביציאה של האלמנט DD1.2 תהיה רמה גבוהה בהתאמה, שתעבור לכניסה של האלמנט DD1.1, שהוא החלק העליון במעגל. לכן בשתי הכניסות DD1.1 רמה גבוהה, המעניקה רמה נמוכה בפלט שלה, והקבל C1 כמעט ומשוחרר לחלוטין.

עם לחיצה על הכפתור, קלט 1 של אלמנט DD1.1 מסופק עם דופק טריגר ברמה נמוכה, המוצג בתרשים העליון. לכן האלמנט DD1.1 נכנס למצב יחיד. ברגע זה מופיעה חזית חיובית ביציאה, המועברת דרך הקבל C1 לכניסה של האלמנט DD1.2, מה שגורם לאחרון לעבור מאחדות לאפס. אותו אפס קיים בכניסה 2 של אלמנט DD1.1, כך שהוא יישאר באותו מצב לאחר פתיחת כפתור SB1, כלומר אפילו בסוף הדופק המפעיל.

ירידת מתח חיובית ביציאת האלמנט DD1.1 דרך הנגד R1 מטעינה את הקבל C1, וזו הסיבה שהמתח בנגן R1 יורד. כאשר מתח זה מופחת לסף, האלמנט DD1.2 עובר למצב היחידה, ו- DD1.1 עובר לאפס.

במצב זה של רכיבי ההיגיון, הקבל ישוחרר דרך הכניסה של האלמנט DD1.2 והפלט DD1.1. כך, הצילום היחיד יחזור למצב המתנה לדופק ההדק הבא, או פשוט למצב המתנה.

עם זאת, בעת ביצוע ניסויים עם ויברטור בודד, אין לשכוח כי משך הדופק המפעיל חייב להיות פחות מהתפוקה. אם הכפתור פשוט נלחץ, אי אפשר יהיה לחכות לפולסים כלשהם בפלט.

בוריס אלאדישקין

המשך המאמר: שבבי היגיון. חלק 6