Chips de lógica. Parte 5 - Um vibrador

O esquema de um único vibrador e o princípio de sua operação de acordo com o diagrama de tempo.

Em artigo anterior Foi informado sobre multivibradores feitos em um chip lógico K155LA3. Essa história seria incompleta, se não mencionar mais um tipo de multivibrador, o chamado vibrador único.

Vibrador único

Um único vibrador é um único gerador de pulsos. A lógica de seu trabalho é a seguinte: se um pulso curto é aplicado à entrada de um tiro único, então um pulso é gerado em sua saída, cuja duração é dada por uma corrente RC.

Depois que esse pulso termina, o disparo único entra no estado de espera do próximo pulso de disparo. Por esse motivo, um único vibrador é chamado de multivibrador em espera. O circuito mais simples de vibrador único é mostrado na Figura 1. Na prática, além deste circuito, várias dezenas de variedades de vibrador único são usadas.

Figura 1. O vibrador único mais simples.

A Figura 1a mostra um único circuito vibrador e a Figura 1b mostra seus diagramas de temporização. O único vibrador contém dois elementos lógicos: O primeiro deles é usado como um elemento 2N-NOT, enquanto o segundo é ligado de acordo com o circuito do inversor.

3o disparo único é iniciado usando o botão SB1, embora seja apenas para fins educacionais. Na verdade, um sinal de outros microcircuitos pode ser aplicado a esta entrada. Um indicador LED, também mostrado no diagrama, também é conectado à saída para indicar o status. Obviamente, não faz parte de um único vibrador, portanto pode ser omitido.

O capacitor C1 selecionou grande capacidade. Isso é feito para que o pulso tenha uma duração suficiente para indicação com um dispositivo indicador com uma grande inércia. A capacitância mínima do capacitor em que ainda é possível detectar um pulso com um comparador de 50 μF, a resistência do resistor R1 está na faixa de 1 ... 1,5 kOhm.

Para simplificar o circuito, seria possível ficar sem o botão SB1, fechando a saída de 1 chip em um fio comum. Mas, com essa solução, às vezes ocorrem avarias na operação do one-shot devido ao ressalto do contato. Uma discussão detalhada desse fenômeno e métodos para lidar com ele serão discutidos um pouco mais adiante na descrição dos contadores e um medidor de frequência.

Depois que o one-shot é montado e a energia é aplicada, medimos a tensão nas entradas e saídas de ambos os elementos. A saída 2 do elemento DD1.1 e a saída 8 do elemento DD1.2 devem ser altas e a saída do elemento DD1.1 deve ser baixa. Portanto, podemos dizer que, no modo de espera, o segundo elemento, a saída, está no estado único e o primeiro no estado zero.

Agora conectar um voltímetro na saída do elemento DD1.2 - o voltímetro mostrará um nível alto. Depois, observando a seta do dispositivo, pressione brevemente o botão SB1. a flecha desvia rapidamente para quase zero.

Após cerca de 2 segundos, ele também retornará nitidamente à sua posição original. Isso indica que o dispositivo indicador mostrou um pulso de nível baixo. Nesse caso, o LED também acenderá através da saída do elemento DD1.2. Se você repetir esse experimento várias vezes, os resultados deverão ser os mesmos.

Se mais um paralelo estiver conectado ao capacitor - com uma capacidade de 1000 μF, a duração do pulso na saída triplicará.

Se o resistor R1 for substituído por um valor variável de cerca de 2 Kom, girando-o, é possível alterar a duração do pulso de saída até certo ponto. Se você desaparafusar o resistor para que sua resistência se torne inferior a 100 ohms, o disparo único simplesmente para de gerar pulsos.

A partir das experiências realizadas, podem ser tiradas as seguintes conclusões: quanto maior a resistência do resistor e a capacitância do capacitor, maior o tempo gerado por um pulso de disparo único.Nesse caso, o resistor R1 e o capacitor C1 são um circuito RC de temporização, do qual depende a duração do pulso gerado.

Se a capacitância do capacitor e a resistência do resistor forem significativamente reduzidas, por exemplo, ao colocar um capacitor com capacidade de 0,01 μF, simplesmente não é possível detectar pulsos com indicadores na forma de um voltímetro ou mesmo um LED, pois eles serão muito curtos.

A Figura 1b mostra os diagramas de tempo da operação de um único vibrador. Eles ajudarão a entender o seu trabalho.

No estado inicial de espera, a entrada 1 do elemento DD1.1 não está conectada em nenhum lugar, pois os contatos do botão ainda estão abertos. Tal estado, como foi escrito nas partes anteriores do nosso artigo, não passa de uma unidade. Mais frequentemente, essa entrada não é deixada “travar” no ar e, através de um resistor com resistência de 1 KΩ, é conectada ao circuito de alimentação de + 5V. Esta conexão atenua a interferência de entrada.

Na entrada do elemento DD1.2, o nível de tensão é baixo, devido ao resistor R1 conectado a ele. portanto, na saída do elemento DD1.2, haverá um nível correspondentemente alto, que vai para a entrada do elemento DD1.1, que é o topo do circuito. Portanto, nas duas entradas DD1.1, um nível alto, que fornece um nível baixo na saída, e o capacitor C1 é quase completamente descarregado.

Quando o botão é pressionado, a entrada 1 do elemento DD1.1 é fornecida com um pulso de disparo de baixo nível, mostrado no gráfico superior. Portanto, o elemento DD1.1 entra em um único estado. Neste momento, uma frente positiva aparece em sua saída, a qual é transmitida através do capacitor C1 para a entrada do elemento DD1.2, o que faz o último passar da unidade para o zero. O mesmo zero está presente na entrada 2 do elemento DD1.1, portanto ele permanecerá no mesmo estado após a abertura do botão SB1, ou seja, mesmo no final do pulso de disparo.

Uma queda de tensão positiva na saída do elemento DD1.1 através do resistor R1 carrega o capacitor C1, razão pela qual a tensão no resistor R1 diminui. Quando essa tensão é reduzida para um limite, o elemento DD1.2 passa para o estado da unidade e o DD1.1 muda para zero.

Com este estado dos elementos lógicos, o capacitor será descarregado através da entrada do elemento DD1.2 e da saída DD1.1. Assim, o one-shot retornará ao modo de espera para o próximo pulso de disparo, ou simplesmente ao modo de espera.

No entanto, ao realizar experimentos com um único vibrador, não se deve esquecer que a duração do pulso de disparo deve ser menor que a saída. Se o botão for simplesmente mantido pressionado, será impossível esperar por pulsos na saída.

Boris Aladyshkin

Continuação do artigo: Chips de lógica. Parte 6