Temat ćwiczenia: Przerzutniki monostabilne.

1. Wstęp.

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i zasadę działania przerzutników monostabilnych zbudowanych na wzmacniaczu operacyjnym, układzie scalonym, elementach logicznych i tranzystorach unipolarnych. Po przeanalizowaniu tych układów poznanie praktycznego zastosowania w bardziej skomplikowanych układach elektroniki cyfrowej.

2. Schematy układów.

1. Przerzutnik monostabilny z elementów logicznych typu NAN

2. Przerzutnik monostabilny scalony

3. Przerzutnik monostabilny quasisymetryczny

4. Przerzutnik monostabilny ze wzmacniaczem operacyjnym (tego nie zdążyliśmy zbadać).

3. Wnioski.

Przerzutniki monostabilne, nazywane też uniwibratorami, mają jeden stan równowagi trwałej. Pozostają w tym stanie tak długo, aż pojawi się impuls wyzwalający. Impuls taki powoduje przejście ze stanu stabilnego do stanu niestabilnego. Po określonym czasie, zależnych od stałych czasowych układu, uniwibrator powraca do stanu stabilnego.

Przerzutniki monostabilne wytwarzają więc impulsy jednorazowe, których kształt, amplituda i czas trwania nie zależą od impulsów wyzwalających. Z tego powodu są często stosowane do normalizowania kształtów impulsów, np. w urządzeniach cyfrowych. Wykorzystuje się je również jako układy opóźniające o nastawianym czasie opóźnienia.

Najprostszy uniwibrator jest modyfikacją przerzutnika astabilnego. Modyfikacja ta polega na zmianie początkowych warunków pracy obu elementów wzmacniających, np. przez zastosowanie różnych polaryzacji, powodujących np. przewodzenie jednego tranzystora i nieprzewodzenie drugiego. Czas narastania impulsu zależy od parametrów kondensatora, a czas opadania od stałej czasowej R₁C₁. Dla prawidłowej pracy układu konieczne jest, aby odstęp czasu t_w między impulsami wyzwalającymi nie był zbyt krótki

t_w ≥(4 ÷5)C₁R₁

Rezystor R₂ poprawia kształt impulsu wyjściowego. W praktyce przerzutniki monostabilne realizuje się w inny sposób, wykorzystując różne obwody sprzężenia zwrotnego. Najczęściej jedno z tych sprzężeń łączy kolektor jednego tranzystora z bazą drugiego przez kondensator, drugie zaś tworzy wspólny rezystor w obwodzie emiterowym.

Innymi badanymi przerzutnikami był przerzutnik na układzie scalonym UCY74121 i na elementach logicznych typu NAND. W przerzutniku scalanym czas trwania stanu niestabilnego zależny jest od stałej czasowej wewnątrz układu. W naszym przypadku dokładnie trwa ten stan połowę trwania stanu wysokiego na wejściu układu. Natomiast w układzie na bramkach logicznych czas ten wynosi 1/3 trwania stanu wysokiego na wejściu.

Podsumowując:

Impuls przerzutnika monostabilnego quasisymetrycznego zależy od rezystancji i pojemności. Wraz ze wzrostem rezystancji zauważamy wzrost długości trwania czasu impulsu monostabilnego. Przy zmniejszeniu rezystancji, zmniejszeniu ulega czas trwania impulsu.

Impuls przerzutnika monostabilnego scalonego zależy od rezystancji i częstotliwości.

Gdy rezystancja wzrasta to czas trwania impulsu wzrasta. Natomiast częstotliwość jest raczej mniejsza niż czas trwania impulsu.

WYKAZ LITERATURY

[1] Horowitz P.; Hill W.: Sztuka elektroniki. Warszawa, 1999.

[2] Baranowski J.: Półprzewodnikowe układy impulsowe i cyfrowe. WNT 1976

[3] Chwaleba A.; Moeschke B.; Płoszajski G.: Elektronika. WSP. Warszawa, 1998.

4

---