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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Vibrador único controlado. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado Los generadores controlados en general y los vibradores individuales en particular son realizados con mayor frecuencia por radioaficionados en microcircuitos estándar de los grupos AG y GG. Mientras tanto, las implementaciones no estándar de tales generadores, además de optimizar el diseño, a veces predeterminan la aparición de una serie de nuevos efectos y propiedades interesantes de un dispositivo en particular como un todo. Sin embargo, existen muy pocas publicaciones sobre este tema en Radio y otra literatura popular. El autor de este artículo comparte su experiencia en el dominio de vibradores individuales controlados construidos de acuerdo con un esquema no trivial. Descrito en [1] (esquema - en la Fig. 8, a) un solo vibrador en el gatillo tiene una gama bastante amplia de capacidades, pero también tiene algunas desventajas. En primer lugar, la carga del condensador C1 se produce a través de la resistencia de salida del disparador. En la fig. 1a muestra un fragmento del circuito de este vibrador único con circuitos de ajuste de tiempo, la resistencia de salida Rout se muestra condicionalmente fuera del disparador. Cambiar la ruta afecta la duración del pulso generado. En segundo lugar, el tiempo para restaurar el voltaje en el capacitor a un nivel predeterminado es largo (en relación con la duración del pulso generado). En tercer lugar, no hay funcionalidad para el control electrónico de la duración del pulso de salida, lo que reduce el alcance del nodo.
Considere los circuitos de carga y descarga del capacitor C1 en un solo vibrador. En la etapa de formación del intervalo de tiempo tо, el capacitor se carga desde 0 (más precisamente, desde el voltaje residual) hasta el voltaje umbral Uthr a través del circuito: salida positiva de la fuente de alimentación - Rout-R1-C1-cable común. En la etapa de recuperación, el capacitor se descarga de Upor a 0, primero a través del diodo VD1 y la resistencia de salida Rout, y al final, cuando se cierra el diodo VD1, a través de la resistencia R1. El diodo se cierra casi por completo cuando el voltaje a través de él cae por debajo de 0,5...0,6 V, y el capacitor termina de descargarse con la misma constante de tiempo que cuando se formó el intervalo de tiempo. Por lo tanto, con requisitos más estrictos para el voltaje residual en el capacitor, el tiempo de recuperación aumenta, lo que limita la tasa de repetición de pulso permisible para un error de recuperación dado. Por supuesto, el tiempo de recuperación se puede reducir significativamente para llevar el capacitor a su estado original mediante el uso de un transistor de descarga adicional, pero esto complicará y aumentará el costo del diseño. Resulta que es posible reducir el tiempo de recuperación de un solo vibrador y ampliar su funcionalidad sin complicarlo de una forma bastante sencilla. En un solo vibrador según el esquema de la Fig. 1, b hay el mismo número de piezas, pero el terminal derecho de la resistencia R1 está conectado al cable de alimentación positivo. Aquí, la impedancia de salida del disparador no afecta el tiempo de carga del capacitor C1. El condensador C1 se carga desde el voltaje Ud en el diodo VD1 a Uth a lo largo del circuito: el cable de alimentación positivo-resistencia R1-condensador C1-cable común, y se descarga - de Uth a Ud a través del diodo VD1-resistencia de salida Rout. Así, en un solo vibrador según el esquema de la Fig. 1b, en primer lugar, no hay efecto de la resistencia de salida del disparador en el intervalo de tiempo generado y, en segundo lugar, se excluye la segunda parte de la etapa de recuperación (descarga del condensador a través de la resistencia), que aumenta el tiempo total de recuperación. De hecho, después de la finalización de la formación de un período de tiempo dado por un solo vibrador, el diodo sigue siendo una corriente abierta que fluye a través de la resistencia R1. La resistencia del diodo permanece baja, lo que proporciona una recuperación rápida del voltaje inicial a través del capacitor. Es cierto que esto aumenta un poco el consumo de energía del vibrador individual en modo de espera. En la fig. 2 muestra los diagramas de voltaje en la entrada R del disparador en la etapa de recuperación para un solo vibrador según el circuito de la fig. 1a (curva 1) y la Fig. 1b (curva 2). En ambos casos, la descarga del condensador al voltaje de cierre del diodo UD (para un diodo de silicio, alrededor de 0,5 ... 0,6 V) prácticamente termina en el momento t1. Para el segundo caso, la recuperación casi termina aquí, por lo que el tiempo de recuperación está cerca de t1-t0.
En el primer caso, el capacitor debe descargarse casi a cero, pero debido al hecho de que después del momento t1, el diodo se cierra, la descarga se retrasa e incluso después del tiempo R1C1, el voltaje en el capacitor será igual a 0,6 / e ~ 0,2V (e es la base del logaritmo natural). Por lo tanto, el tiempo de recuperación aquí es mucho más largo. Vibrador individual según el esquema de la fig. 1b tiene otra ventaja significativa: la salida de la resistencia R1 no se puede energizar desde el cable de alimentación positivo, sino, por ejemplo, desde una fuente con voltaje ajustable, lo que permite controlar electrónicamente la duración del pulso cambiando el voltaje en la salida de la resistencia. El esquema de un vibrador único controlado se muestra en la fig. 3, y características de control - en la fig. 4, curva 1.
Tenga en cuenta que si los valores de la constante de tiempo del circuito RC de vibradores individuales son iguales de acuerdo con la Fig. 1a y 3 y Ucontrol = Upit la duración t0 del pulso de salida del segundo es ligeramente menor que el del primero. La razón de esto es que el condensador C1 del segundo vibrador individual no se carga desde cero, sino desde algún voltaje inicial Ud, por lo que el condensador se cargará hasta Upor en menos tiempo. El intervalo de valores de tensión de control debe cumplir la condición: Upr < Ucontrol < Upit (1), que corresponde a la curva 1 en la fig. 4. En los casos en que dicho intervalo resulte inconveniente, puede extenderse a 0 < Ucontrol < Upit (2) introduciendo otra resistencia, R2, de aproximadamente la misma clasificación, como se muestra en la Fig. 5. La característica de control para este caso se muestra en la fig. 4, curva 2. Si el vibrador individual está controlado por un amplificador operacional, eligiendo R1=3R2, el intervalo de control puede extenderse a -Upit < Ucontrol < +Upit (3) - esta opción se ilustra con la curva 3 en la Fig. 4. Si es necesario hacer un solo vibrador listo para usar, hecho de acuerdo con el esquema de la Fig. 1,a, basta con introducirle una resistencia adicional, como R1, en la fig. 5. Para guardar la duración del pulso en Ucontrol = Upit, es necesario que la resistencia de R1 y R2 conectados en paralelo (según la Fig. 5) sea igual a la resistencia R1 en el nodo inicial: esta es la condición (4).
Cabe señalar que en los vibradores individuales según la Fig. Las resistencias 1, b, 3 y 5 sirven para establecer una determinada corriente que carga el condensador C1. Esta corriente puede ser proporcionada en ausencia de resistencias por una fuente externa de corriente de control, recogida, por ejemplo, en transistores pnp. Tal solución permite implementar una dependencia inversamente proporcional de la duración del pulso generado en la corriente de control. Valores nominales de resistencias de vibradores individuales según el esquema de la fig. 3 y 5, se permite variar en un amplio rango, desde 10 kOhm o más, capacitores, desde 100 pF o más. Para brindar la posibilidad de aumentar la capacitancia del capacitor, es necesario conectar otra resistencia en serie con el diodo, lo que limita la corriente de descarga del capacitor. La duración del pulso en Ucontrol = Upit, teniendo en cuenta la condición (4), debe estimarse de acuerdo con las relaciones descritas en [1]. El vibrador único controlado considerado requiere 1/2 del paquete de microcircuitos para su implementación, y el descrito, por ejemplo, en [2] (en la Fig. 2) requiere 3/4 del paquete. En general, el disparador RS para un solo vibrador se puede implementar en varios elementos lógicos y nodos de tecnología digital [3]. La conexión de dos vibradores individuales en un anillo permite implementar un generador de pulsos controlado por dos entradas con una amplia superposición en frecuencia y ciclo de trabajo. Literatura
Autor: A.Samoilenko, Klin, región de Moscú
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