Laboratorium Elektroniki
	Przerzutniki monostatabilne.

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.Przebieg ćwiczenia.

A. Przerzutnik monostabilny quasi statyczny.

Dla C=47nF.

B. Przetwornik monostabilny scalony.

C. Przerzutnik monostabilny ze wzmacniaczem operacyjnym.

D. Przerzutnik monostabilny z elementów logicznych typu NAND.

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.

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.

Do budowy uniwibratora można wykorzystać scalony wzmacniacz operacyjny. W stanie początkowym wzmacniacz znajduje się w nasyceniu i napięcie na wyjściu jest dodatnie, równe w przybliżeniu napięciu zasilania. Stan ten jest podtrzymywany przez dodatnie sprzężenie zwrotne (rezystory R₉, R₁₀). Dioda D₁ jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, napięcie na kondensatorze jest bliskie zeru. Podanie ujemnego impulsu na wejście nieodwracające wzmacniacz a spowoduje przejście układu w stan niestabilny. Napięcie na wyjściu osiąga wartość ujemną. Dioda D₁ jest w tym czasie spolaryzowana w kierunku wstecznym. Jeżeli napięcie na kondensatorze osiągnie wartość βu_wy , Przy czym β=R₁₀/(R₁₀+R₉), to układ powraca do stanu początkowego. Amplituda impulsu wyjściowego maże być ograniczona przez dołączenie do wyjścia diod Zenera.

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.

U[V]

We=5V/cm

5

t=1ms/cm

PP1=2V/cm

0.8

t=1ms/cm

-4.2

0.5

PP2=1V/cm

Wy1=2V/cm

5

t=1ms/cm

t=1ms/cm

5

Wy2=2V/cm

t=1ms/cm

U[V]

We=5V/cm

5

t=1ms/cm

4.8

PP=2V/cm

0.8

0.4

t=1ms/cm

-1.6

Wy2=2V/cm

0.8

t=1ms/cm

Wy1=2V/cm

t=1ms/cm

-0.8

U[V]

We=5V/cm

5

t=0.2ms/cm

PP1=2V/cm

0.6

t=0.2ms/cm

1.6

PP2=2V/cm

0.6

-0.4

t=0.2ms/cm

-1.6

Wy=5V/cm

-3.6

5

t=0.2ms/cm

-5

t=0.2ms/cm

We=5V/cm

U[V]

5

t

4

1.2

PP3=2V/cm

0.8

t

2.4

PP1=2V/cm

PP

0.8

t

1.4

PP2=2V/cm

t

---