Multivibratori

Materie:Altro
Categoria:Elettronica

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Testo

MULTIVIBRATORI
I multivibratori sono dei circuiti a reazione positiva che possono assumere solo due stati (livello alto di tensione e livello basso di tensione). Si distinguono in:
1. Bistabili – detti anche flip-flop sono caratterizzati da due stati stabili in cui possono permanere indefinitamente; il passaggio da uno stato all’altro avviene quando al circuito è applicato un impulso di comando (impulso di Trigger). Sono impiegati per generare forme d’onda impulsive e come circuiti di memoria.
2. Monostabili – caratterizzati da uno stato stabile e uno quasi stabile. A seguito di un impulso di comando (impulso di Trigger) il multivibratore passa dallo stato stabile allo stato quasi stabile, in cui permane per un intervallo di tempo determinato dai valori dei parametri del circuito, e quindi torna allo stato stabile. Sono impiegati per generare impulsi rettangolari di durata determinata.
3. Astabili – caratterizzati da due stati, fra i quali il circuito oscilla automaticamente, con frequenza determinata dai valori dei parametri del circuito, senza intervento di impulsi di comando esterni. Sono impiegati per generare impulsi di clock e segnali periodici.
GENERATORE DI ONDA QUADRA
Si ottiene un generatore di onda quadra (multivibratore astabile) collegando all’uscita del trigger di Schmitt un ramo di temporizzazione RC e applicando la tensione del condensatore all’ingresso invertente del comparatore.
Supponiamo inizialmente che l’uscita sia alta, cioè v0 = V+sat. Il condensatore si carica tendendo a V+sat, con costante di tempo τ = RC. Quando vc salendo raggiunge la tensione di soglia superiore del trigger Vs1 = β V+sat , il trigger commuta portando l’uscita al livello basso V-sat. Il condensatore tende ad invertire la polarità della sua tensione tendendo a V-sat con costante di tempo invariata; giunto al valore di tensione pari alla soglia inferiore Vs2 = β V-sat commuta portandosi al valore alto e così di seguito ciclicamente.
Vediamo l’andamento della tensione sul condensatore vc e della tensione di uscita v0:
vc
Vs1
Vs2
v0
V+sat
V-sat
T1 T2
Le tensioni di soglia valgono:
L’equazione generale di carica di una capacità C, con costante di tempo τ=RC, è:
Dopo un tempo T2 si avrà:
quindi
quindi
Per simmetria T1=T2
Quindi:
Se si vogliono ottenere dei livelli di uscita inferiori a quelli imposti dall’operazionale si usano due zener:
Per regolare il duty cicle si usa:
la presenza dei diodi rende la costante di carica distinta da quella di scarica, regolando i potenziometri si può agire sul duty cicle; se si vuole mantenere costante la frequenza, una resistenza deve aumentare della stessa quantità di cui l’altra diminuire. Per operare a frequenza costante è conveniente:
GENERATRE DI RAMPA
La tecnica più usata consiste nell’imporre ad un condensatore una carica a corrente costante; si ha:

Per generare un segnale a rampa si usa l’integratore ad operazionale a cui si impone una tensione di ingresso a gradino:
Inizialmente l’operazionale lavora in zona lineare (amplificatore) e la v- = v+ (massa virtuale). In R scorre una corrente costante che va a caricare il condensatore C. Così . Poiché , l’uscita cala linearmente . Una volta raggiunto V-sat, v0 si mantiene costante, l’operazionale non è più in zona lineare, non c’è più la condizione di massa virtuale, cioè v- ≠ v+, C continua la sua carica esponenzialmente con costante di tempo RC e v- sale esponenzialmente a E. Per avere un segnale a rampa si interrompe la carica del condensatore prima che arrivi a V-sat, solitamente tramite una chiusura di un interruttore elettronico posto in parallelo a C. In questo modo C si scarica velocemente e v0 riparte da zero.

Una successione di rampe crea una forma d’onda detta a dente di sega, questo segnale è usato per lo spostamento orizzontale del fascio elettronico nei tubi catodici (oscilloscopi e ricevitori TV).
GENERATORE D’ONDA TRIANGOLARE
Si usa un circuito con un integratore alimentato da un comparatore (trigger di Schmitt non invertente):
Supponiamo l’uscita v’0 del trigger inizialmente alta (V+sat), il condensatore si carica a corrente costante e l’uscita v0 dell’integratore scende secondo la relazione , quando v0 arriva alla soglia inferiore del trigger di Schmitt, l’uscita v’0 commuta al livello basso V-sat . La corrente I inverte il suo verso e la rampa v0 cambia verso . Quando la tensione salendo arriva alla soglia superiore del trigger , si ha una nuova commutazione v’0 va al livello alto e v0 scende ecc.. Per i valori di commutazione, si ha:
Vi sono dei limiti di frequenza sia inferiori che superiori imposti dagli operazionali presenti nel circuito.
Monostabile con operazionale
Uno schema è il seguente:
è derivato dall’astabile, la presenza di D1 impedisce a C1 di caricarsi ad una tensione superiore a VD e quindi dimensionato il circuito in modo che Vs1 > VD l’uscita con V0 = Vsat+ è stabile. Per avere commutazione ed avere in uscita V0L si deve applicare all’ingresso non invertente dell’operazionale una tensione minore della VD di D1; anziché applicare direttamente l’impulso si usa un derivatore formato da R4C2 ottenendo polarità negativa durante il fronte di discesa di vi . Il D2 elimina gli impulsi positivi del derivatore. Una volta commutato a Vsat- tramite l’impulso di trigger vi , C1 si carica negativamente e raggiunge Vs2 , l’amplificatore operazionale commuta al livello stabile Vsat+ . Prima di applicare un nuovo impulso si deve aspettare che il condensatore si ricarichi a VD ( altrimenti l’uscita Vsat- avrebbe durata diversa). Per ridurre il tempo di carica che riduce la frequenza max degli impulsi di ingresso, si può applicare R5D3; se R5

Esempio



  


  1. vito

    mi piace moltissimoo e spero di trovare altre lezioni ..XD