Przerzutniki monostabilne

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi układami przerzutników monostabilnych, ich funkcjonowaniem i metodami pomiaru napięć w układzie.

2. Schematy badanych układów.

1. przerzutnik monostabilny ze wzmacniaczem operacyjnym:

2. przerzutnik monostabilny z elementów logicznych NAND:

3. przerzutnik monostabilny quasisymetryczny:

3. Wnioski.

Przerzutniki monostabilne to układy posiadające tylko jeden stan stabilny. Po wytrąceniu przerzutnika ze stanu stabilnego może przez pewien czas panować na wyjściu stan niestabilny, lecz układ zawsze powróci do stanu pierwotnego. Czas trwania stanu niestabilnego jest określany przez parametry elementów układu, a w szczególności czas ten może być regulowany.

Przerzutnik monostabilny ze wzmacniaczem operacyjnym generuje impuls zbliżony do sygnału prostokątnego. Dzieje się tak, ponieważ WO pracuje jako komparator - czyli na jego wyjściu może istnieć tylko jedno z dwóch napięć +15V lub -15V. W stanie stabilnym na wyjściu panuje napięcie +15V. Po podaniu dodatniego impulsu na wejście, napięcie na wyjściu nieodwracającym spada poniżej zera i na wyjściu pojawia się -15V. Jednocześnie rozpoczyna się ładowanie kondensatora C i gdy na wejściu odwracającym WO pojawi się napięcie niższe od panującego na wejściu nieodwracającym, to zadziała komparator i na wyjście podane zostanie ponownie napięcie +15V, tym samym układ powróci do stanu stabilnego.

Przebieg charakterystyki w punkcie PP1 obrazuje napięcie na odwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego (napięcie na kondensatorze). Wykres z PP2 ukazuje, jak zmienia się napięcie na rezystancji kolektora w układzie wyzwalania. Charakterystyczny schodek powstaje podczas rozładowywania kondensatora.

Przerzutnik monostabilny zbudowany z elementów logicznych NAND, także posiada w swoim układzie kondensator, który po podaniu na wejście impulsu dodatniego zostaje przeładowany wysterowując drugą bramkę, na której wyjściu pojawia się stan niski (niestabilny). Stan ten trwa, dopóki kondensator nie rozładuje się przez opornik R do napięcia odpowiadającego poziomowi logicznemu `0'. Wtedy na wyjście powraca stan stabilny.

Przerzutnik quasisymetryczny zbudowany jest na dwóch tranzystorach typu NPN. W stanie stabilnym jeden z tranzystor T2 jest załączony, T1 wyłączony. Przy podaniu na wejście impulsu ujemnego tranzystor T2 zostaje zablokowany, a T1 załącza się. Następuje przeładowanie kondensatora C i rozpoczyna się proces ładowania. Trwa on tak długo, dopóki na bazie tranzystora T2 napięcie nie osiągnie wartości 0,6V i tranzystor ten zacznie się załączać (proces załączania tranzystora T2 trwa znacznie dłużej niż wyłączanie). Po załączeniu się tranzystora T2, zostaje zablokowany T1, a układ wraca do stanu stabilnego. Z powodu nieliniowości tranzystora (ponowne załączanie T2) wygenerowany impuls nie jest kształtu prostokątnego.

Wpływ na czas trwania stanu niestabilnego mają elementy RC badanych układów. Ustawienie wartości maksymalnej regulowanej rezystancji powoduje skrócenie czasu trwania stanu niestabilnego, natomiast jej zmniejszenie ten czas wydłuża. Odwrotny wpływ posiada pojemność - jej małe wartości dają krótki czas niestabilności, a jej zwiększenie czas ten wydłuża.

4. Literatura:

-Baranowski J. “Półprzewodnikowe układy impulsowe i cyfrowe”

-Kalisz J. “Podstawy elektroniki cyfrowej”

-Tietze M. , Schenk Ch. “Układy półprzewodnikowe”

---