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無線電子工学および電気工学の百科事典 パルスエクステンダー。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
情報伝送システムでは、ランダムな変動の影響を軽減したり、自動化機器を制御するために、短いパルスから一定時間の幅の広いパルスを取得する必要がある場合があります。 このタスクは、待機中のマルチバイブレーター (単一バイブレーター) を使用して簡単に実装できます。 シングル バイブレータは、外部制御信号の作用により単一のパルスを生成するトリガー回路です。 これは、生成されたパルスがトリガーの持続時間を超えていることを意味します。 原則として、パルス形成にはアナログまたはデジタルの XNUMX つの方法のいずれかが使用されます。 最も単純な方法はアナログです。コンデンサを再充電するプロセスが使用されます。
米。 1.9 シュミットトリガを使用したワイドパルスシェイパー このような回路の例を図に示します。 1.9. このワンショットが正しく動作するには、入力トリガー パルスの持続時間が、コンデンサが完全に放電されるのに十分な長さである必要があります。 トリガパルスの終了後、コンデンサは抵抗を介して電源電圧まで充電されます。 この場合、電圧が Upor に達するとすぐに、要素 D2.1 が切り替わります。 この場合、出力パルスの持続時間 (ti) は、タイミング回路に取り付けられた容量と抵抗の定格によって決まります。 簡略化された式を使用して、パルス持続時間を大まかに計算できます。
米。 1.10. MOSマイクロ回路の入力における許容可能な信号レベルの領域 スイッチングしきい値 (Uthr) の電圧値の広がりを考慮して、パルス幅は tmin=0,4RC から tmax=1,11RC までの値を取ることができます。 通常、単一の振動子は 0,69 つのハウジング (水晶) からの LE を使用します。 この場合、Unop 散乱は重要ではないことが判明し、ti=1.11RC を取得できます。 この比率は、ほとんどの回路でパルス持続時間を決定するために使用されます。 1.18...XNUMX。 電圧図は、出力パルスの形成プロセスを説明します。 同じ図に示されている回路はロジックが類似しており、テスト ポイントで同じ電圧パターンを持っています。
米。 1.11。 XNUMXつのタイミング回路を備えたシングルバイブレータ
米。 1.12。 RSフリップフロップに基づくシングルバイブレータ
米。 1.13。 入力信号の前面にある単一のバイブレーター
米。 1.14。 シングルバイブレーター
米。 1.15。 トリガー信号終了後のパルスシェイパー
図1.16パルスフォーマー
図1.17パルスフォーマー
米。 1.18 XNUMX つのタイミング回路を備えた単一バイブレータ 最も単純なバージョン (図 1.9) とは異なり、図に示す回路は次のとおりです。 1.11 ... 1.14 は入力パルスの持続時間の影響を受けにくいため、機器で最も広く使用されています。 スキーム、図。 1.9、1.15 ... 1.17 では、再開プロパティが固有です。つまり、出力パルスの形成中に別のトリガーが発生した場合、生成されたパルスの継続時間のカウントダウンが最後のトリガーの終わりから再び開始されます。 回路で使用されているダイオードは、容量の再充電プロセスを加速し、LE 出力でのインパルス ノイズの可能性を低減します。 LE の出力抵抗が計算の精度に影響を与えず、出力に過負荷をかけないようにするには、抵抗 R1 の公称値が少なくとも 10 ... 20 kOhm である必要があります。 計算で実装静電容量を無視するため、最小静電容量 C1 は 200 ～ 600 pF にすることができます。 一定時間の高温安定性を得るには、R1 の値は 200 kΩ 未満である必要があり、コンデンサは 1 μF を超えてはなりません。 電解コンデンサを使用すると、時間間隔の不安定性が増大します。 生成されるパルスの持続時間に対する Unop 値の広がりの影響を軽減するには、1 つのタイミング回路を備えた回路を使用できます (図 18)。 両方のタイミング回路の時定数が同じ場合、Unop 値の最大広がりが 0Upit から 33Upit の場合、生成されるパルスの持続時間の変化は 0,69% を超えません。 RS トリガーでの単一バイブレーターの実行、図。 9 および 1 により、19 つの別個のトリガー入力 (パルスの立ち上がりエッジ) が可能になり、出力で直接パルスと反転パルスを即座に受信できるようになります。 RS トリガー シングル バイブレータのもう 1 つの利点は、ゆっくりと変化する入力電圧からトリガーできることです。
米。 1.19。 待機中のマルチバイブレータ: a) D フリップフロップ上。 b) JK フリップフロップ上、c) 電力変化時の安定性が向上
図1.20。 出力パルススロープが増加したスタンバイマルチバイブレータ a）Dトリガー上。 b）JKフリップフロップ 入力 S に適用されるトリガ パルスの持続時間は、生成されたパルスの持続時間より短くなければなりません (入力 S と R にログ「1」が同時に存在するモードは禁止されています)。 入力 C では、トリガーパルスの持続時間は任意です。 ダイオード VD1 は、トリガ出力を介してコンデンサの放電を加速し、トリガ パルスの周波数を上げることができます (ダイオード VD0,69 を使用すると、回路の回復時間が短縮されます)。 生成されるパルスの持続時間は約 ti=1R1C1 です。 抵抗 R20 の最小値はトリガの最大許容出力電流によって制限され、10 kΩ ～ 500 MΩ の範囲で変更でき、パルス幅は 1 回変化します。 R1 と CXNUMX の値を同時に変更することで、パルス幅を XNUMX 桁以内で調整できます。 図のスキーム。 1.19v は、電源電圧が変化したときに、より安定したパルスを提供します (同様の回路を JK フリップフロップで組み立てることもできます)。 出力パルスの減衰の急峻性を高めるために、図に示すスキームを使用します。 1.20 では、コンデンサ C1 は無極性でなければなりません。 この場合、図の回路と同じRC回路の値で生成されるパルスの持続時間は次のようになります。 1.18だと約2倍になっていることが分かります。
図1.21。 安定性を高めたスタンバイマルチバイブレータ 図に示したものと比較して、電源電圧を変更した場合の安定性が向上しています。 1.19 では、1 つのトリガーでの単一バイブレータ回路のオプションが提供されています (図 21)。さらに、この場合、負荷を接続しても、生成されるパルスの持続時間には影響しません。 この回路は、共通のトリガー入力を持つ 5 つの単一バイブレーターで構成されていますが、独立した出力で異なる持続時間のパルスを生成します。 出力 XNUMX のパルスは電源電圧にほとんど依存しません。
米。 1. 遅延パルス整形器の 22 方式。 待機中のユニバーサル単一バイブレータは、この目的のために特別に設計されたマイクロ回路上に作成できます（図1a）。 22 つの 564AG1 (1561AG1) パッケージには 1 つの単一バイブレータがあり、入力での制御信号の組み合わせに応じて、立ち上がりエッジ (入力 S2) または立ち下がりエッジ (S0) で通常のトリガを行う特性があり、また、必要に応じて再起動してください。 入力 R は他の入力に対して優先され、信号 Q=XNUMX の値を設定します (入力 R が使用されない場合、+Upit に接続されます)。 生成された信号の持続時間 (ti、Q=1) は、対応する外部 RC 回路によって設定されます: С>0,5 uF の場合、ti=0,01RC。 ハンドブック [L8] に記載されている図を使用すると、より正確に決定できます。
米。 1. 23 再起動機能を備えたスタンバイ トリガー マルチバイブレータ。
米。 1. 24 再起動機能付きスタンバイ マルチバイブレータ。 インターバルの形成中に次の入力パルスが到着した場合に、トリガで単一バイブレータを再起動する必要がある場合は、図の回路が使用されます。 1.23 では、トリガー信号の終わりからカウントダウンを開始することで、出力パルスの持続時間を長くすることができます。 同様のスキームを図に示します。 1. 24. 入力時にログが有効な場合。 「0」の場合、コンデンサは電源電圧の値（対数「1」）に充電されます。 コンデンサを放電するのに十分な持続時間のトリガー パルスが到着すると、トリガーが反転してパルスを生成します。 入力信号の終了後のこのパルスの持続時間は、コンデンサを対数レベルまで充電するのに必要な時間によって決まります。 「1」。
米。 1.25 出力パルスの前部の急峻性を高めた待機マルチバイブレーター。 回路 (図 1.25) では、上記とは対照的に、トリガー出力で信号の急峻なフロントを得ることができます。この回路の XNUMX 番目の利点は、生成されたパルスの終わりに、コンデンサーが急速に放電することです。このため、ゼロ回復時間を維持しながら、次のトリガーパルスを大幅に短くすることができます。 第2の方法 所望の持続時間のパルスを取得するには、カウンター (デジタル シングル バイブレーター) の使用が必要です。これらは、時間間隔を非常に長くする必要がある場合、または形成された間隔の安定性に高い要件が課される場合に使用されます。この場合、取得される最小持続時間はは使用される要素の速度によってのみ制限され、最大持続時間は任意に設定できます (RC 回路を使用する回路とは異なります)。
米。 1. 26 プログラマブル カウンターのデジタル シングル ショット。 デジタル シングル バイブレータの動作原理は、入力信号によってトリガがオンになり、カウンタ変換係数によって決定される時間間隔の後にオフになることに基づいています。 単一のバイブレータ内で切り替え可能な分周比を備えたカウンタの使用、図。 1.26 では、任意の期間のインパルスを取得できます。 564IE 15 チップは 3 つの減算カウンタで構成されており、そのカウンタ モジュールはバイナリ コードでのデータの並列ロードによってプログラムされます。 数値をカウンターにロードするには 2 サイクルかかるため、分周係数 N>XNUMX [LXNUMX] を設定できます。
表は、M の値に応じて可能な最大分周比を示しています。M=0 の値では、カウントは禁止されます。 入力 S の信号は、周期 (0) および単一 (1) カウントのモードを制御します。 モジュール M のさまざまな値のバイナリ コードは表 1.3 から取得されます (# - アカウント禁止、x - 任意の状態、ログ。「0」または「1」)。 マイクロ回路の全体的な分周係数は、次の式で決定されます。 N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 . クロック周波数の水晶自励発振器を備えたデジタルシングル振動子を使用すると、出力パルス幅の安定性が向上し、測定器での使用が可能になります。
米。 1.27。 時間間隔の安定性が強化されたデジタル シングル ショット
米。 1.28。 デジタルシングルバイブレータ 図上。 1.27にカウンタを使ってインパルスを求める最も簡単な回路例を示します。 単体バイブレータの動作を図に示した図で説明します。 図 1.27 と 1.28 に示す回路の共通の欠点は、マスターオシレータの位相の任意性に関連するランダム誤差です。 打ち上げ時。 誤差は最大でクロック周波数の周期まで発生する可能性があり、発振器周波数とカウンタ変換係数が増加するにつれて減少します。 この欠点は図1.28の回路で解消できます。 XNUMX (トリガーパルスが現れるとジェネレーターがオンになります)。 初期状態では、カウンタ D2/3 (4) の出力は対数電圧を持ちます。 「1」は、D1.1、D1.2 での発振器の動作を無効にします。 トリガーパルスはカウンターD2をリセットし、その出力D2/3はログになります。 D0/2ログに登場するまでカウントするその瞬間まで「3」。 「1」。 出力パルスの形成は常にマスターオシレータの同じ状態から開始されるため、パルス持続時間のランダムな誤差は排除されますが、この回路には別の欠点があります。 (指定された間隔内での) 出力。 この方式には、出力パルスの形成中に別のトリガーが発生した場合に再起動する特性があります (生成されたパルスの持続時間のカウントダウンが新たに開始されます)。
図1.29。 出力パルスの持続時間をクロックジェネレーターの周波数と同期させる単一バイブレーター 図 1.29 に示す回路は、トリガ パルスが入力に到着した瞬間に、クロック周波数 (T=1/ft) の周期に等しい持続時間の信号を出力に提供します。 水晶による発生器周波数 (ft) の安定化により、この回路は非常に安定した単一振動子として使用できます。 出版物: irls.narod.ru
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ここで、E は回路の電源電圧です。 Uthr - 要素を切り替えるために使用されるしきい値レベル (図 1.10)。
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