Ein Mehrvibrator ist ein elektronischer Stromkreis, der verwendet ist, um eine Vielfalt von einfachen Zwei-Staaten-Systemen wie Oszillatoren, Zeitmesser und Zehensandalen durchzuführen. Es wird durch zwei ausführlicher erläuternde Geräte (Transistoren, Elektrontuben oder andere Geräte) quer-verbunden durch Widerstände oder Kondensatoren charakterisiert. Der Name "Mehrvibrator" wurde auf die Version des freischwingenden Oszillators des Stromkreises am Anfang angewandt, weil seine Produktionswellenform an Obertönen reich war.

Es gibt drei Typen von Mehrvibrator-Stromkreisen abhängig von der Stromkreis-Operation:

• astabil, in dem der Stromkreis in jedem Staat nicht stabil ist — schaltet es ständig von einem Staat bis den anderen um. Es verlangt keinen Eingang wie ein Uhr-Puls.
• monostabil, in dem der Staaten stabil ist, aber der andere Staat ist nicht stabiler (Übergangsprozeß). Ein Abzug veranlasst den Stromkreis, in den nicht stabilen Staat einzugehen. Nach dem Eingehen in den nicht stabilen Staat wird der Stromkreis zum stabilen Zustand nach einer Satz-Zeit zurückkehren. Solch ein Stromkreis ist nützlich, für eine Timing-Periode der festen Dauer als Antwort auf ein Außenereignis zu schaffen. Dieser Stromkreis ist auch bekannt als ein Derjenige-Schuss.
• bistable, in dem der Stromkreis in jedem Staat stabil ist. Der Stromkreis kann von einem Staat bis anderen durch ein Außenereignis oder Abzug geschnipst werden.

Mehrvibratoren finden Anwendungen in einer Vielfalt von Systemen, wo Quadratwellen oder zeitlich festgelegte Zwischenräume erforderlich sind. Zum Beispiel, vor dem Advent von preisgünstigen einheitlichen Stromkreisen, haben Ketten von Mehrvibratoren Gebrauch als Frequenzteiler gefunden. Ein freischwingender Mehrvibrator mit einer Frequenz einer Hälfte zu einem Zehntel der Bezugsfrequenz würde sich zur Bezugsfrequenz genau schließen lassen. Diese Technik wurde in frühen elektronischen Organen verwendet, um Zeichen von verschiedenen Oktaven genau in der Melodie zu behalten. Andere Anwendungen haben frühe Fernsehsysteme eingeschlossen, wo die verschiedene Linie und Rahmenfrequenzen synchronisiert durch ins Videosignal eingeschlossene Pulse behalten wurden.

Geschichte

Der klassische Mehrvibrator-Stromkreis (hat auch einen Teller-verbundenen Mehrvibrator genannt), wird zuerst von H. Abraham und E. Bloch in der Veröffentlichung 27 des French Ministère de la Guerre, und in Annales de Physique 12, 252 (1919) beschrieben. Es ist ein Vorgänger des Abzugs von Eccles-Jordan ist auf diesen Stromkreis ein Jahr später zurückzuführen gewesen.

Astabiler Mehrvibrator

Ein astabiler Mehrvibrator ist ein verbessernder Stromkreis, der aus zwei ausführlicher erläuternden Stufen besteht, die in einer positiven Feed-Back-Schleife durch zwei kapazitiv-widerspenstige Kopplungsnetze verbunden sind. Die ausführlicher erläuternden Elemente können Verbindungspunkt oder Feldwirkungstransistoren, Vakuumtuben, betriebliche Verstärker oder andere Typen des Verstärkers sein. Das Beispiel-Diagramm zeigt bipolar Verbindungspunkt-Transistoren.

Der Stromkreis wird gewöhnlich in einer symmetrischen Form als ein quer-verbundenes Paar gezogen. Zwei Produktionsterminals können an den aktiven Geräten definiert werden, die Ergänzungsstaaten haben werden; man wird Hochspannung haben, während der andere niedrige Stromspannung, (außer während der kurzen Übergänge von einem Staat bis den anderen) hat.

Operation

Der Stromkreis hat zwei stabile Zustände, die sich wechselweise mit der maximalen Übergang-Rate wegen des "beschleunigenden" positiven Feed-Backs ändern. Es wird durch die Kopplungskondensatoren durchgeführt, die sofort Stromspannungsänderungen übertragen, weil sich die Stromspannung über einen Kondensator nicht plötzlich ändern kann. In jedem Staat wird ein Transistor eingeschaltet, und der andere wird ausgeschaltet. Entsprechend, völlig beladene Kondensatorentladungen (führen R-Gespräch), langsam so das Umwandeln der Zeit in eine sich exponential ändernde Stromspannung. Zur gleichen Zeit belädt der andere leere Kondensator schnell so Wiederherstellung seiner Anklage (die ersten Kondensatortaten als ein zeitsetzender Kondensator, und das zweite bereitet sich vor, diese Rolle im folgenden Staat zu spielen). Die Stromkreis-Operation basiert auf der Tatsache, dass der vorwärtsbeeinflusste Grundemitter-Verbindungspunkt des eingeschalteten bipolar Transistors einen Pfad für die Kondensatorwiederherstellung zur Verfügung stellen kann.

Staats-1 (wird Q1, Q2 eingeschaltet, wird ausgeschaltet):

Am Anfang wird der KondensatorC1 (in den vorherigen Staats-2) zur Macht-Versorgungsstromspannung V mit der in der Abbildung 1. Q1 gezeigten Widersprüchlichkeit völlig beladen ist auf und verbindet den linken positiven Teller von C1, um sich zu gründen. Da sein rechter negativer Teller mit der Q2-Basis verbunden wird, wird eine maximale negative Stromspannung (-V) auf die Q2-Basis angewandt, die Q2 fest davon behält. C1 beginnt, sich (Rückseite zu entladen, die stürmt) über den hoch-widerspenstigen Grundwiderstand R2, so dass sich die Stromspannung seines rechten Tellers (und an der Basis von Q2) vom unter der Erde (-V) zu +V erhebt. Da Q2 Grundemitter-Verbindungspunkt rückwärts beeinflusst wird, wirkt er auf den Exponentialprozess nicht ein (R2-C1 Integrierung des Netzes wird ausgeladen). Gleichzeitig belädt C2, der völlig entladen und sogar ein bisschen zu 0.6 V (in den vorherigen Staats-2) schnell beladen wird, über den niedrig-widerspenstigen Sammler-Widerstand R4 und Q1 vorwärtsbeeinflusster Grundemitter-Verbindungspunkt (weil R4 weniger ist als R2, stürmt C2 schneller als C1). So stellt C2 seine Anklage wieder her und bereitet sich auf die folgenden Staats-2 vor, wenn er als ein zeitsetzender Kondensator handeln wird. Q1 wird am Anfang durch das "Zwingen" C2 zum R3 Strom hinzugefügter Aufladungsstrom fest gesättigt; schließlich stellt nur R3 den erforderlichen Eingangsgrundstrom zur Verfügung. Der Widerstand R3 wird klein genug gewählt, um Q1 (nicht tief) gesättigt nach C2 zu halten, wird völlig beladen.

Wenn die Stromspannung des C1 rechten Tellers (Q2 Basisspannung) positiv wird und 0.6 V reicht, beginnt Q2 Grundemitter-Verbindungspunkt, einen Teil des R2-Aufladungsstroms abzulenken. Q2 beginnt zu führen, und das fängt den einer Lawine ähnlichen positiven Feed-Back-Prozess wie folgt an. Q2 Kollektorspannung beginnt zu fallen; diese Änderung Übertragungen durch den völlig beladenen C2 zur Q1-Basis und dem Q1 beginnt abzuschneiden. Seine Kollektorspannung beginnt sich zu erheben; diese Änderung wechselt zurück durch den fast leeren C1 zur Q2-Basis über und lässt Q2 mehr so das Unterstützen des anfänglichen Eingangseinflusses auf Q2 Basis führen. So zirkuliert die anfängliche Eingangsänderung entlang der Feed-Back-Schleife und wächst auf eine einer Lawine ähnliche Weise bis schließlich Q1 schaltet aus, und Q2 schaltet ein. Der vorwärtsbeeinflusste Q2 Grundemitter-Verbindungspunkt befestigt die Stromspannung des C1 rechten Tellers an 0.6 V und erlaubt ihm nicht fortzusetzen, sich zu +V zu erheben.

Staats-2 (wird Q1, Q2 ausgeschaltet, werden eingeschaltet):

Jetzt wird der KondensatorC2 (in vorherigem Staats-1) zur Macht-Versorgungsstromspannung V mit der in der Abbildung 1. Q2 gezeigten Widersprüchlichkeit völlig beladen ist auf und verbindet den rechten positiven Teller von C2, um sich zu gründen. Da sein linker negativer Teller mit der Q1-Basis verbunden wird, wird eine maximale negative Stromspannung (-V) auf die Q1-Basis angewandt, die Q1 fest davon behält. C2 beginnt, sich (Rückseite zu entladen, die stürmt) über den hoch-widerspenstigen Grundwiderstand R3, so dass sich die Stromspannung seines linken Tellers (und an der Basis von Q1) vom unter der Erde (-V) zu +V erhebt. Gleichzeitig belädt C1, der völlig entladen und sogar ein bisschen zu 0.6 V (in vorherigem Staats-1) schnell beladen wird, über den niedrig-widerspenstigen Sammler-Widerstand R1 und Q2 vorwärtsbeeinflusster Grundemitter-Verbindungspunkt (weil R1 weniger ist als R3, stürmt C1 schneller als C2). So stellt C1 seine Anklage wieder her und bereitet sich auf folgenden Staats-1 vor, wenn es wieder als ein zeitsetzender Kondensator... und so weiter handeln wird. .. (die folgenden Erklärungen sind eine Spiegelkopie des zweiten Teils des Schritts 1).

Mehrvibrator-Periode (Frequenz)

Abstammung

Die Dauer von staatlichem 1 (niedrige Produktion) wird mit der Zeit unveränderliche FERNSTEUERUNG verbunden sein, weil es von der Aufladung von C1 abhängt, und die Dauer von staatlichen 2 (hohe Produktion) mit der Zeit unveränderliche FERNSTEUERUNG verbunden sein wird, weil es von der Aufladung von C2 abhängt. Weil sie dasselbe nicht zu sein brauchen, wird ein asymmetrischer Aufgabe-Zyklus leicht erreicht. Der verlängerte Inhalt enthält unten eine Abstammung der Mehrvibrator-Periode (Frequenz); klicken Sie auf den Show-Knopf, um den Inhalt zu sehen.

Die Stromspannung auf einem Kondensator mit der anfänglichen Nichtnullanklage ist:

:

V_\text {Kappe} (t) = \left ((V_\text {capinit} - V_\text, der {stürmt}) \times e^ {-t / (RC-)-}\\Recht) + V_\text {Aufladung von }\

</Mathematik>

Wenn er

auf C2, kurz bevor schaut, macht Q2 das linke Terminal von C2 an ist an der Grundemitter-Stromspannung von Q1 (V), und das richtige Terminal ist an V ("V" wird hier statt "+V" verwendet, um Notation zu erleichtern). Die Stromspannung über C2 ist V minus V. Der Moment nach Q2 dreht sich, das richtige Terminal von C2 ist jetzt an 0 V, der das linke Terminal von C2 zu 0 V minus (V - V) oder V - V steuert. Von diesem Moment rechtzeitig muss das linke Terminal von C2 zurück bis zu V beladen werden. Wie lange das nimmt, ist Hälfte unserer Mehrvibrator-Schaltungszeit (die andere Hälfte kommt aus C1). In der stürmenden Kondensatorgleichung oben, vertretend:

:V für

: (V - V) für

:V für

läuft hinaus:

:

V_ {\\Text {}\\_ \text {Q1}} = \left (((V_ {\\Text {SEIN, }\\_ \text {Q1}} - V_\text {CC} SEIN) - V_\text {CC}) \times e^ {-t / (RC-)-}\\Recht) + V_\text {CC }\

</Mathematik>

Das Lösen für t läuft hinaus:

:

t = - FERNSTEUERUNG \times \ln\left (\frac {V_ {\\Text {}\\_ \text {Q1}} - V_\text {CC}} {V_ {\\Text {SEIN, }\\_ \text {Q1}} - 2 V_\text {CC} }\\Recht SEIN)

,</Mathematik>

Für diesen Stromkreis, um, V>> V (zum Beispiel zu arbeiten: V=5 V, V=0.6 V), deshalb die Gleichung kann vereinfacht werden zu:

:

t = - FERNSTEUERUNG \times \ln\left (\frac {-v_\text {CC}} {-2 V_\text {CC} }\\Recht)

</Mathematik>

:or

:

t = - FERNSTEUERUNG \times \ln\left (\frac {1} {2 }\\Recht)

</Mathematik>

:or

:

t = FERNSTEUERUNG \times \ln (2)

</Mathematik>

Die Periode jeder Hälfte des Mehrvibrators wird deshalb durch gegeben

t = ln (2) FERNSTEUERUNG.

Zusammenfassung

Durch die Gesamtperiode der Schwingung wird gegeben:

T = t + t

ln (2) R C + ln (2) R C

\frac {1} {\\ln (2) \cdot (R_2 C_1 + R_3 C_2) }\

\approx \frac {1} {0.693 \cdot (R_2 C_1 + R_3 C_2)} </Mathematik>

wo...

• f ist Frequenz im Hertz.
• R und R sind Widerstand-Werte in Ohm.
• C und C sind Kondensatorwerte in Farad.
• T ist die Periode (In diesem Fall, die Summe von zwei Periode-Dauern).

Für den speziellen Fall wo

• t = t (50-%-Aufgabe-Zyklus)
• R = R
• C = C

\frac {1} {\\ln (2) \cdot 2RC }\

\approx \frac {0.721} {FERNSTEUERUNG} </Mathematik>

Produktionspulsgestalt

Die Produktionsstromspannung hat eine Gestalt, die einer Quadratwellenform näher kommt. Es wird unten für den Transistor Q1 betrachtet.

Während Staats-1 wird Q2 Grundemitter-Verbindungspunkt rückwärts beeinflusst, und der KondensatorC1 wird vom Boden "losgehakt". Die Produktionsstromspannung des eingeschalteten Transistors Q1 Änderungen schnell von hoch bis niedrig seit dieser niedrig-widerspenstigen Produktion werden durch eine hohe Scheinwiderstand-Last geladen (hat die Reihe KondensatorC1 und den hoch-widerspenstigen Grundwiderstand R2 verbunden).

Während Staats-2 wird Q2 Grundemitter-Verbindungspunkt vorwärtsbeeinflusst, und der KondensatorC1 wird zum Boden "angehakt". Die Produktionsstromspannung des ausgeschalteten Transistors Q1 Änderungen exponential von niedrig bis hoch seit dieser relativ hohen widerspenstigen Produktion wird durch eine niedrige Scheinwiderstand-Last (die Kapazität C1) geladen. Das ist die Produktionsstromspannung des RC-Integrierungsstromkreises.

Um sich der erforderlichen Quadratwellenform zu nähern, müssen die Sammler-Widerstände niedriger Widerstand sein. Die Grundwiderstände müssen niedrig genug sein, um die Transistoren am Ende der Wiederherstellung (R) sättigen zu lassen.

Anfängliche Macht

Wenn der Stromkreis zuerst angetrieben wird, wird kein Transistor eingeschaltet. Jedoch bedeutet das, dass in dieser Bühne sie hohe Basisspannungen und deshalb eine Tendenz sowohl haben werden einzuschalten, und unvermeidliche geringe Asymmetrien bedeuten werden, dass einer der Transistoren erst ist, um einzuschalten. Das wird den Stromkreis in einen der obengenannten Staaten schnell stellen, und Schwingung wird folgen. In der Praxis kommt Schwingung immer für praktische Werte von R und C vor.

Jedoch, wenn der Stromkreis mit beiden Basen hoch für den längeren provisorisch gehalten wird, als er für beide Kondensatoren nimmt, um völlig zu stürmen, dann wird der Stromkreis in diesem stabilen Zustand, mit beiden Basen an 0.6 V, beiden Sammlern an 0 V und beiden Kondensatoren beladen umgekehrt zu 0.6 V bleiben. Das kann beim Anlauf ohne Außeneingreifen vorkommen, wenn R und C beide sehr klein sind.

Frequenzteiler

Ein astabiler Mehrvibrator kann zu einer Außenkette von Pulsen synchronisiert werden. Ein einzelnes Paar von aktiven Geräten kann verwendet werden, um eine Verweisung durch ein großes Verhältnis jedoch zu teilen, die Stabilität der Technik ist infolge der Veränderlichkeit der Macht-Versorgung und der Stromkreis-Elemente schwach; ein Abteilungsverhältnis 10 ist zum Beispiel leicht vorzuherrschen, aber nicht zuverlässig. Ketten von bistable Zehensandalen stellen voraussagbarere Abteilung auf Kosten von aktiveren Elementen zur Verfügung.

Schutzbestandteile

Während nicht grundsätzlich für die Stromkreis-Operation Dioden verbunden der Reihe nach mit der Basis oder dem Emitter der Transistoren erforderlich sind, den Grundemitter-Verbindungspunkt zu verhindern, der in die Rückdepression wird steuert, wenn die Versorgungsstromspannung über die V Durchbruchsstromspannung, normalerweise ungefähr 5-10 Volt für allgemeine Zweck-Silikontransistoren ist. In der monostabilen Konfiguration verlangen nur ein der Transistoren Schutz.

Monostabiler Mehrvibrator-Stromkreis

Im monostabilen Mehrvibrator wird ein widerspenstig-kapazitives Netz (C-R in der Abbildung 1) durch ein widerspenstiges Netz (gerade ein Widerstand) ersetzt. Der Stromkreis kann als ein 1/2 astabiler Mehrvibrator gedacht werden. Q2 Kollektorspannung ist die Produktion des Stromkreises (im Gegensatz zum astabilen Stromkreis, es hat eine vollkommene Quadratwellenform, da die Produktion durch den Kondensator nicht geladen wird).

Wenn ausgelöst, durch einen Eingangspuls wird ein monostabiler Mehrvibrator auf seine nicht stabile Position auf die Dauer von der Zeit umschalten, und dann zu seinem stabilen Zustand zurückkehren. Der Zeitabschnitt monostabiler Mehrvibrator bleibt im nicht stabilen Staat, wird durch t = ln (2) FERNSTEUERUNG gegeben. Wenn die wiederholte Anwendung des Eingangspulses den Stromkreis im nicht stabilen Staat aufrechterhält, wird es einen retriggerable Monostall genannt. Wenn weitere Abzug-Pulse die Periode nicht betreffen, ist der Stromkreis ein non-retriggerable Mehrvibrator.

Für den Stromkreis in der Abbildung 2 im stabilen Zustand wird Q1 abgedreht, und Q2 wird angemacht. Es wird durch die Null oder das negative auf die Q2-Basis angewandte Eingangssignal ausgelöst (mit demselben Erfolg es kann durch die Verwendung eines positiven Eingangssignals durch einen Widerstand zur Q1-Basis ausgelöst werden). Infolgedessen geht der Stromkreis in Staats-1 hinein, der oben beschrieben ist. Nach dem Verfließen der Zeit kehrt es zu seinem stabilen anfänglichen Staat zurück.

Mehrvibrator-Stromkreis von Bistable

Im bistable Mehrvibrator, beide das widerspenstig-kapazitive Netz werden durch widerspenstige Netze (gerade Widerstände oder direkte Kopplung) ersetzt.

Dieser Klinke-Stromkreis ist einem astabilen Mehrvibrator ähnlich, außer dass es kostenlos oder Entladungszeit wegen der Abwesenheit von Kondensatoren gibt. Folglich, wenn der Stromkreis eingeschaltet wird, wenn Q1 auf ist, ist sein Sammler an 0 V. Infolgedessen wird Q2 ausgeschaltet. Das läuft auf mehr als Hälfte +V Volt hinaus, die auf den R4-Verursachen-Strom in die Basis von Q1 so anwenden werden, es darauf behaltend. So bleibt der Stromkreis stabil in einem einzelnen Staat unaufhörlich. Ähnlich bleibt Q2 auf unaufhörlich, wenn er zufällig zuerst eingeschaltet wird.

Die Schaltung des Staates kann über Satz- und mit den Basen verbundene Rücksetzen-Terminals getan werden. Zum Beispiel, wenn Q2 auf ist und Satz einen Augenblick lang niedergelegt wird, schaltet das Q2 davon, und macht Q1 darauf. So wird Satz verwendet, um Q1 auf "zu setzen", und Rücksetzen wird verwendet, um es zu vom Staat "neu zu fassen".

Siehe auch

• Das Blockieren des Oszillators
• RC-Stromkreis
• Abzug von Schmitt

Links

• Java applets das Simulieren der Mehrvibrator-Stromkreise.
• Monostabile auf NAND Toren gestützte Stromkreise sehen das "NICHT Tor astabil" gestützt auf dem RC-Stromkreis