LABORATORIUM IMPULSOWYCH UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH
Rok akademicki 2007/2008		TEMAT: Multiwibrator astabilny

1. Wiadomości teoretyczne

Multiwibratory to układy relaksacyjne z rodziny układów przerzutnikowych. Samowzbudne, wytwarzające przebiegi okresowe o kształcie zbliżonym do prostokątnego.

Tworzone są na bazie wzmacniaczy z dodatnim sprzężeniem zwrotnym, dzięki któremu w przerzutnikach zachodzą szybkie procesy przełączania. Coraz częściej buduje się również układy przerzutnikowe z elementami o rezystancji ujemnej. Przerzutniki w układach impulsowych spełniają te samą rolę co generatory harmoniczne w układach przetwarzających sygnały sinusoidalne, czyli są źródłami sygnałów impulsowych. Zasadnicze różnica pomiędzy przerzutnikami a generatorami polega na kształcie wytwarzanych sygnałów, które zależą głównie od właściwości sprzężenia zwrotnego.

Generator harmoniczny (sinusoidalny) posiada słabe selektywne sprzężenie zwrotne. Przerzutniki - silne, szerokopasmowe sprzężenie zwrotne. Przerzutniki posiadają dwa stany równowagi:fazę bierną - stan równowagi trwałej,fazę przerzutu - stan równowagi chwilowej.

Stan równowagi trwałej układu przerzutnikowego nazywamy stabilnym. Utrzymuje się on do momentu wymuszenia fazy przerzutu przez zewnętrzny sygnał wyzwalający.

Stan równowagi chwilowej nazywamy quasi stabilnym, utrzymuje się przez czas określony parametrami układu przerzutnikowego.

Przerzutniki dzieli się na:bistabilne (dwustabilne),monostabilne (jednostabilne) i astabilne.

• Przerzutnik bistabilny posiada dwa stany stabilne. Faza przerzutu i zmiana stanu w tych przerzutnikach może wystąpić jako konsekwencja wytrącenia układu przez zewnętrzny sygnał wyzwalający.

• Przerzutnik monostabilny posiada jeden stan stabilny i jeden quasi stabilny. Faza przerzutu i zmiana stanu stabilnego na quasi stabilny może nastąpić jedynie przez zewnętrzny sygnał wyzwalający. Zmiana ze stanu quasi do stabilnego następuje samoczynnie, po czasie zależnym od parametrów układu.

Przerzutnik astabilny posiada dwa stany quasi stabilne, czas trwania każdego ze stanów jest określony parametrami układu. Multiwibratory astabilne znajdują zastosowanie przede wszystkim jako źródła okresowych przebiegów impulsowych. Ważną dziedziną ich zastosowania są różnego rodzaju przetworniki analogowe i cyfrowe, w których sygnał wejściowy wywołuje modulację parametrów sygnału wyjściowego, najczęściej częstotliwości generacji lub współczynnika wypełnienia.

Rys. 1 Multiwibrator astabilny.

Układ jest jednokondensatorowy; częstotliwość drgań można regulo­wać zmieniając stałą czasową RC lub stosunek R'₂/R'₁, np. za pomocą potencjometru. Zaletą jest otrzymywanie, poza napięciem prostokątnym również piłę (na wyjściu układu całkującego). Współczynnik wypełnienia regulowany jest dla dodatnich i ujemnych napięć wyjściowych, stale czasowe ładowana kondensatora mogą być różne - równe odpowiednio R_AC₁ i R_BC₁.

gdzie:

d - współczynnik wypełnienia

f - częstotliwość

Wobec jednoczesnej regulacji R_A i R_B (w ramach warunku R_A+R_B=R=const.), można w układzie regulować współczynnik wypełnienia d nie zmieniając częstotliwości f. Podobnie, jeżeli regulacja częstotliwości odbywa się przez zmianę stosunku R'₁/R'₂, współczynnik wypełnienia nie zmienia się.

2. Założenia projektowe

Naszym zadaniem było zaprojektować i wykonać:

układ multiwibratora astabilnego

• Z regulowanym współczynnikiem wypełnia

• Z regulowaną częstotliwością w zakresie 500Hz do 2500Hz

generujący na wyjściach:

• 1- impulsy prostokątne

• 2- impulsy trójkątne

Regulację częstotliwości w zadanym zakresie otrzymaliśmy za pomocą zmiany wartości rezystancji potencjometru R5 przy stalej wartości R2.

Regulację współczynnika wypełnienia zaś uzyskaliśmy za pomocą zmiany wartości rezystancji potencjometru R2 przy stalej wartości R5.

2. Symulacje multiwibratora w programie PSPICE.

Rys. 2. Schemat układu Multiwibratora astabilnego w programie PSpice.

Charakterystyki

2.1 Regulacja częstotliwośc w zakresie 500Hz-2500Hz

Ustawienia potencjometrów: R2 - 0.4 , R5 - 1.

Rys.3. Regulacja częstotliwości R2 - 0.4 , R5 - 1.

Ustawienia potencjometrów: R2 - 0.4 , R5 - 0.1.

Rys.4. Regulacja częstotliwości R2 - 0.4 , R5 - 0.1.

2.2 Regulacja współczynnika wypełnienia.

Ustawienia potencjometrów: R2 - 0.1 , R5 - 0.5.

Rys.5. Regulacja częstotliwości R2 - 0.1 , R5 - 0.5.

Ustawienia potencjometrów: R2 - 0.9 , R5 - 0.5.

Rys.6. Regulacja częstotliwości R2 - 0.9 , R5 - 0.5.

­

4. Projekt płytki drukowanej

Rys. 7. Projekt płytki drukowanej w programie Protel.

---