Nesinusové oscilátorys klopnými obvody

Nesinusové oscilátory s klopnými obvody

Klopný obvod vznikne spojením dvou tranzistorů, které pracují ve spínacím režimu.

To znamená, že je-li tranzistor zavřený, je na jeho kolektoru téměř plné napájecí napětí, a naopak otevřený tranzistor na svém kolektoru vykazuje napětí téměř nulové.

Spojení je provedeno prvky R nebo C v kladné zpětné vazbě.

Jsou to obvody pro získávání obdélníkových impulzů ze stejnosměrného napětí.

Podle zapojení se klopný obvod může během své činnosti nacházet ve stabilním nebo nestabilním stavu.

STABILNÍ STAV - je takový pracovní režim obvodu, ve kterém setrvává klopný obvod tak dlouho, dokud není vnějším impulzem převeden (překlopen) do druhého stabilního nebo nestabilního stavu.

NESTABILNÍ STAV - je pracovní režim s omezenou dobou trvání, ze kterého se obvod samovolně překlopí zpět do stabilního, nebo do druhého nestabilního stavu.

Podle těchto fyzikálních stavů rozlišujeme tyto klopné obvody:

BISTABILNÍ (BKO) - má dva stabilní stavy a žádný nestabilní stav

MONOSTABILNÍ (MKO) - má jeden stabilní a jeden nestabilní stav

ASTABILNÍ (AKO) - nemá žádný stabilní stav a dva nestabilní stavy .

t (s)

U v

ýst

(s)

L

H

t1

1 SS

t2

2 SS

t3

1 SS

t4

2 SS

t5

1 SS

Vnějšířízení

KO

Vnějšířízení

KO

Vnějšířízení

KO

Vnějšířízení

KO

Vnějšířízení

KO

BISTABILNÍ KLOPNÝ OBVOD

Bistabilní klopný obvod setrvává ve dvou různých stabilních stavech, které lze měnit jen vnějším zásahem.

1 SS

2 SS

In 1 – S( SET )

( Nastavení )

In 2 - R( RESET)

( Nulování )

Q 2Q 1

Po připojení napájení a jsou-li nepřipojeny vstupy In 1 (SET) In 2 (RESET) nastane vnitřní stav klopného obvodu.

a) Q1 = 0 ; Q2 = 1b) Q1 = 1 ; Q2 = 0

Pokud není vnější řízení setrvává obvod v tomto stavu nekonečně dlouhou dobu.

Vnějším řízením (signály na vstupech S a R) dochází k překlopení BKO.

Tyto obvody se proto používají jako paměťové prvky. Obvod si pamatuje informaci 1 bitu (0 nebo 1).BKO mají mnoho variant a provedení. Nejznámější jsou: RS, JK, D a T.

BKO

S R

Q

Q Q 1

Q 2

MONOSTABILNÍ KLOPNÝ OBVOD

Monostabilní klopný obvod má 1 stabilní stav a 1 nestabilní stav.

1 NS

1 SS

In 1

Q 2Q 1

Po připojení napájení nastane stabilní stav klopného obvodu.

Vnějším řízením na vstupu In1 se obvod překlopí do nestabilního stavu, který trvá konečnou dobu.Po skončení nestabilního stavu se obvod opět překlopí do stabilního stavu.

Použití :- pro tvarování impulsů (generátor impulsu definované délky). Vstupní impulsy mají různou délku, výstupní impulsy mají konstantní délku.

- zpožďovací prvek – vstupní impuls se na výstupu objeví s konstantním zpožděním.

MKO

In 1

Q

Q

ASTABILNÍ KLOPNÝ OBVODAstabilní klopný obvod nemá stabilní stav, má dva nestabilní stavy.

U tohoto klopného obvodu dochází k tomu, že se překlápí z jednoho nestabilního stavu do druhého.

1 NS

2 NS

Q 2Q 1

Po připojení napájení nastane první nestabilní stav, který trvá konečnou dobu. Poté dojde k překlopení do druhého nestabilního stavu, který také trvá konečnou dobu.

Skončí-li druhý nestabilní stav, obvod se překlopí opět do prvního nestabilního stavu a tak se činnost opakuje po dobu co je připojeno napájecí napětí tohoto klopného obvodu.

AKOQ

Q

y

t (s)

L

H

T1 T2

Použití : - impulzní generátory; - tónové generátory; - blikače

Multivibrátor je zdroj (generátor) střídavého signálu se sinusovým a nesinusovým průběhem se střídou 1:1.

Střída pro sinusový signál je určena poměrem doby kladné půlperiody a záporné půlperiody.

Střída pro nesinusový signál je určena poměrem doby logické 1 (H) a logické 0 (L).

Schmittův klopný obvod

Jedná se o upravený bistabilní klopný obvod a slouží k úpravě tvaru impulzů.

Jeho základní vlastností je hystereze. To znamená, že jeho výstup je závislý nejen na hodnotě vstupu, ale i na jeho původním stavu. Hystereze, která je jindy nežádoucí, má zde své opodstatnění v tom, že zabraňuje vzniku zákmitů výstupního signálu v okolí střední úrovně spínání.

Citlivost obvodu se nastavuje šíří (velikostí) hystereze.

Hystereze Schmittova klopného obvodu je závislost výstupního signálu (out) na vstupním signálu (in)

Schmittův klopný obvod

Obvod je možno využít i jako jednobitový analogově digitální převodník - komparátor.

• U - vstupní signál

• A bez hystereze

• U - vstupní signál

• B s hysterezí.

Otázky ke zkoušení

1) Co je to klopný obvod.

2) K čemu slouží klopné obvody ?

3) Co je to stabilní stav klopného obvodu.

4) Co je to nestabilní stav klopného obvodu.

5) Jaký jsou druhy klopných obvodů a jaké stavy obsahují ?

6) Jaké jsou vlastnosti a použití bistabilního klopného obvodu ?

7) Jaké jsou vlastnosti a použití monostabilního klopného obvodu ?

8) Jaké jsou vlastnosti a použití astabilního klopného obvodu ?

9) Jaké jsou vlastnosti a použití schmittova klopného obvodu ?

10) Vysvětli a nakresli hysterezi impulsového signálu.

11) Vysvětli a nakresli střídu impulsového signálu.