Реферат: Проектирование автоматического устройства
предельное напряжение -.........В.
2.Автоколебательный мультивибратор на базе
ИЛЭ И -НЕ.
2.1. Общие сведения. Принцип действия. Методика
расчёта.
Автоколебательный мультивибратор (далее АМ) генерирует последовательность прямоугольных импульсов с заданной длительностью, амплитудой и частотой повторения.
Рассмотрим методику проектирования АМ с перекрёстными резисторно - ёмкостными обратными связями на элементах И – НЕ. В состав мультивибратора входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ И - НЕ DD1.1 и DD1.2, резисторы R1 и R2 , конденсаторы C1 и C
(рис.2.1).
При использовании m - входовых ИЛЭ И - НЕ ТТЛ (m -1) незадействованных входов подключается к источнику питающего напряжения через резистор 1 кОм или объединяются все m входов (при m 
3), т.к. объединение входов при m > 3 приводит к снижению входных сопротивлений элементов (в m раз). При заземлении хотя бы одного из входов ИЛЭ будет постоянно находиться в единичном состоянии.
При работе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы DD1.1 и DD1.2 поочерёдно находятся в единичном и нулевом состояниях. Время пребывания инверторов в нулевом или единичном состоянии определяется временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2 . Если ИЛЭ DD1.1 находится в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t =0), то конденсатор С1 заряжен током, протекающим через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R1 . Этот ток, как и входной ток ИЛЭ DD1.2,пренебрежимо мал и не оказывает существенного влияния на процесс заряда конденсатора. По мере заряда конденсатора C1 , входное напряжение UВХ2 инвертора DD1.2 уменьшается по экспоненциальному закону с постоянной времени t1 , стремясь к нулевому уровню. Когда напряжение UВХ2 достигнет порогового напряжения U
, ниже которого дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к уменьшению выходного напряжения инвертора ТТЛ, в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, при котором состояния элементов DD1.1 и DD1.2 изменяются на противоположные (t = t1) . Скачкообразное уменьшение выходного напряжения UВЫХ1 вызывает уменьшение входного напряжения UВХ2 , что приводит к быстрому разряду конденсатора C1 , а затем к его перезаряду вытекающим током DD1.2 через резистор R1 . Входное напряжение UВХ2 при этом возрастает до значения UВХ (t
), определяемого моментом окончания процесса заряда конденсатора C2 с постоянной времени t2 в противоположной ветви мультивибратора (t= =t2 ).
Таким образом, процессы периодически повторяются, и на выходах ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 формируется два изменяющихся в противофазе импульсных напряжения с длительностями t U1 и t U2 .
Так как на протяжении всего времени заряда конденсатора С2 (С1 ) и перезаряда конденсатора С1 (С2 ) ИЛЭ DD1.2 (DD1.1) должен находится в единичном состоянии, его входное напряжение UВХ2 (UВХ1 ) не должно превышать порогового уровня U , следовательно, сопротивление времязадающего резистора R1 (R2 ) должно быть достаточно малым. При этом необходимо вычислить минимальное и максимальное значение резисторов R1 и R2 .
Максимально допустимое значение резистора вычисляется по следующему неравенству:
R < R1 ВХ *[( I1 ВХ * R1 ВХ / U ) - 1] - 1 (2.1)
Если при выборе сопротивления навесных резисторов R1 и R2 ограничиваться выражением (2.1), то при определённых условиях в мультивибраторе может наступить жёсткий режим возбуждения, когда после включения источника питающего напряжения оба инвертора оказываются в единичном состоянии. Для устранения такого режима необходимо выполнить условие:
R > R1 ВХ * [( I1 ВХ *R1 ВХ / U
- 1] - 1 (2.2)
При выполнении (2.2) рабочие точки обоих ИЛЭ оказываются на динамических участках передаточных характеристик и, следовательно, даже небольшое различие в коэффициентах усиления К приводит к одному из двух квазиустойчивых состояний, когда на выходе одного ИЛЭ устанавливается высокий уровень выходного напряжения, а на выходе другого — низкий. Самовозбуждение мультивибратора в этом случае будет мягким.
Длительности импульсов на выходе мультивибратора можно определить по следующим выражениям:
t
(R1 + R1 ВЫХ )*С1 *ln 
t
(R2 + R1 ВЫХ )* С2 * ln 
Выходные импульсы рассматриваемого мультивибратора по форме близки к прямоугольным. Отношение амплитуд переднего и заднего фронтов выходного напряжения определяется соотношением:
UПФ / UЗФ = R / (R + R
)
где R = R1 для ИЛЭ DD1.1., R = R2 для ИЛЭ DD1.2.
Скважность генерируемых импульсов:
Q = 1 + tU2 / tU1
Если t =t ,то C
=C.
Расчёт автоколебательного мультивибратора.
Произведем расчёт автоколебательного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ серии К155:
Проверяем условия :
R < R1 ВХ *[(I 1 ВХ * R1 ВХ / U )-1] 
= 230,47(Ом)