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无线电电子与电气工程百科全书 脉冲扩展器。 无线电电子电气工程百科全书
在信息传输系统中，为了减少随机波动的影响，以及控制自动化设备，往往需要从短脉冲中获得一定持续时间的较宽脉冲。 使用等待的多谐振荡器（单振荡器）可以轻松实现此任务。 单振子是在外部控制信号作用下产生单个脉冲的触发电路。 这意味着生成的脉冲超过了触发的持续时间。 通常，使用两种脉冲形成方法之一：模拟或数字。 最简单的是模拟 - 使用电容器再充电的过程。
米。 1.9 使用施密特触发器的宽脉冲整形器 这种电路的一个例子如图 1.9 所示。 2.1. 为了正确操作这一单触发，输入触发脉冲的持续时间必须足够长以使电容器完全放电。 触发脉冲结束后，电容器通过电阻器充电至电源电压。 在这种情况下，一旦电压达到 Upor，元件 DXNUMX 将切换。 在这种情况下，输出脉冲 (ti) 的持续时间取决于计时电路中安装的电容和电阻的额定值。 您可以使用简化的公式来粗略计算脉冲持续时间：
米。 1.10. MOS 微电路输入端可接受信号电平的区域 考虑到开关阈值 (Uthr) 电压值的分布，脉冲持续时间可以取从 tmin=0,4RC 到 tmax=1,11RC 的值。 通常，单个振动器使用来自一个外壳（晶体）的 LE。 在这种情况下，Unop 散布结果是微不足道的，并且可以取 ti=0,69RC。 该比率用于确定大多数电路中的脉冲持续时间，如图 1.11 所示。 1.18...XNUMX。 电压图解释了输出脉冲的形成过程。 同图中所示的电路在逻辑上相似并且在测试点处具有相同的电压模式。
米。 1.11。 带一个定时电路的单振子
米。 1.12。 基于RS触发器的单振子
米。 1.13。 输入信号前面的单振子
米。 1.14。 单振子
米。 1.15。 触发信号结束后的脉冲整形器
图 1.16 脉冲形成器
图 1.17 脉冲形成器
米。 1.18 带两个定时电路的单振子 与最简单的版本（图 1.9）不同，图 1.11 所示的电路1.14 ... 1.9 对输入脉冲的持续时间不敏感，这就是它们在设备中应用最广泛的原因。 方案，图。 1.15, 1.17 ... XNUMX，重启属性是固有的，即如果在输出脉冲形成期间出现另一个触发，则生成脉冲的持续时间将从最后一次触发结束时重新开始倒计时。 电路中使用的二极管加速了电容的充电过程，从而降低了 LE 输出处出现脉冲噪声的可能性。 为了使 LE 的输出电阻不影响计算精度，也不使输出过载，电阻器 R1 的标称值必须至少为 10 ... 20 kOhm。 为了在计算中忽略安装电容，最小电容 C1 可以为 200 ... 600 pF。 为了获得时间间隔的高温稳定性，R1 的值应< 200 kΩ，并且电容器不应超过 1 μF。 电解电容的使用增加了时间间隔的不稳定性。 为了减少Unop值的扩展对生成脉冲持续时间的影响，可以使用具有两个定时电路的电路（图1）。 如果两个定时电路的时间常数相同，那么Unop值最大展宽从18Upit到0Upit时，生成脉冲持续时间的变化不超过33%。 在 RS 触发器上执行单个振动器，图 0,69。 9. 1 和 19. 1，使得可以有两个独立的触发输入（在脉冲的前沿），以及在输出处立即接收直接脉冲和反相脉冲。 RS 触发的单振动器的另一个优点是能够通过缓慢变化的输入电压进行触发。
米。 1.19。 等待多谐振荡器：a) 在 D 触发器上； b) 在 JK 触发器上，c) 当功率变化时稳定性更高
图 1.20。 具有增加的输出脉冲斜率的备用多谐振荡器 a) 在 D 触发器上； b) 在 JK 触发器上 施加到输入 S 的触发脉冲的持续时间必须小于生成的脉冲的持续时间（禁止输入 S 和 R 处同时出现 log.“1”的模式）。 在输入 C 处，触发脉冲的持续时间可以是任意的。 二极管VD1通过触发输出加速电容器的放电，并允许您增加触发脉冲的频率（它的使用减少了电路的恢复时间）。 生成脉冲的持续时间大约为 ti=0,69R1C1。 电阻R1的最小值受触发器最大允许输出电流的限制，可在20 kΩ ... 10 MΩ范围内变化，而脉冲持续时间将变化500次。 同时改变 R1 和 C1 的值可以让您在四个数量级内调整脉冲持续时间。 方案如图。 当电源电压变化时，1.19v提供更稳定的脉冲（类似的电路也可以组装在JK触发器上）。 为了增加输出脉冲衰减的陡度，图 1.20 所示的方案1，但其中电容器C1.18必须是无极性的。 在这种情况下，在与图 2 中的电路相同的 RC 电路值下生成脉冲的持续时间。 XNUMX，结果大约是XNUMX倍多。
图 1.21。 具有更高稳定性的备用多谐振荡器 与图 1.19 所示的相比，改变电源电压时稳定性更好。 1 提供了两个触发器上的单振动器电路的选项，图 21。此外，在这种情况下，连接负载不会影响生成脉冲的持续时间。 该电路由两个具有公共触发输入的单个振动器组成，但在独立的输出处生成不同持续时间的脉冲。 输出 5 处的脉冲几乎不依赖于电源电压。
米。 1. 22 种延迟脉冲整形器方案。 可以在专门为此目的设计的微电路上制作等待通用的单振动器（图1a）。 在一个 22AG564 (1AG1561) 封装中，有两个单振荡器，根据输入端控制信号的组合，它们具有在前沿（输入 S1）或后沿（S1）上正常触发的特性，并且还可以必要时重新启动。 输入 R 相对于其他输入具有优先级，并且设置信号 Q=2 的值（如果不使用输入 R，则将其连接到 +Upit）。 生成信号的持续时间（ti，Q=1）由相应的外部 RC 电路设置：ti=0,5RC（对于 С>0,01 uF）。 手册[L8]中给出的图表可以更精确地确定。
米。 1. 23 具有重启功能的备用触发多谐振荡器。
米。 1. 24 具有重启功能的备用多谐振荡器。 如果要求单振子在触发时重新启动，在间隔形成期间下一个输入脉冲到来时，则采用图1.23所示的电路。 1 允许您通过从触发信号末尾开始倒计时来增加输出脉冲的持续时间。 类似的方案如图 24 所示。 0. 1. 当日志在输入时有效。 “1”，电容器充电至电源电压值（log“XNUMX”）。 当触发脉冲到达且持续时间足以使电容器放电时，触发器将翻转并生成脉冲。 输入信号结束后，该脉冲的持续时间由将电容器充电至对数电平所需的时间决定。 “XNUMX”。
米。 1.25 等待多谐振荡器，输出脉冲前端的陡度增加。 与上面的电路相比，该电路（图 1.25）允许您在触发输出处获得更陡峭的信号前沿。该电路的第二个优点是，在生成的脉冲结束时，电容器通过二极管从 U 电平或再充电到功率电平 (E ) 因此，下一个触发脉冲可以显着缩短，同时保持零恢复时间 第二种方法 获得所需持续时间的脉冲与计数器的使用相关 - 数字单振动器 当时间间隔必须非常大或对形成的间隔的稳定性有很高要求时使用它们。在这种情况下，获得的最小持续时间仅受所用元件速度的限制，并且最大持续时间可以是任意的（与使用 RC 电路的电路不同）。
米。 1. 可编程计数器上的 26 个数字单次脉冲。 数字单振动器的工作原理是基于输入信号打开触发器，并在计数器转换因子确定的时间间隔后关闭。 在单个振动器中使用具有可切换分频比的计数器，图 1.26。 564，允许你获得任意持续时间的冲动。 15IE 3 芯片由五个减法计数器组成，其计数器模块通过并行加载二进制代码数据进行编程。 将数字加载到计数器需要三个周期，因此可以设置分频系数 N>2 [LXNUMX]。
该表显示了取决于M值的最大可能分频比。对于M=0的值，禁止计数。 输入 S 处的信号控制周期 (0) 和单次 (1) 计数模式。 模块M不同值的二进制代码取自表1.3（#-账户禁止，x-任意状态，log.“0”或“1”）。 微电路的总体分频系数由以下公式确定： N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 . 当使用具有时钟频率的石英自振荡器的数字单振子时，输出脉冲持续时间具有更高的稳定性，这使得它们能够用于测量仪器。
米。 1.27。 具有增强的时间间隔稳定性的数字单次拍摄
米。 1.28。 数字单振子 上图。 图 1.27 显示了使用计数器获取脉冲的最简单电路的示例。 单个振动器的操作由图中所示的图解说明。 图 1.27 和 1.28 所示电路的一个常见缺点是与主振荡器相位的任意性相关的随机误差 在发射时。 该误差可达时钟频率的周期，并随着振荡器频率和计数器转换因子的增加而减小。 这个缺点可以通过图1.28的电路来消除。 XNUMX（当出现触发脉冲时发生器打开）。 在初始状态下，计数器D2/3(4)的输出具有对数电压。 “1”，禁用 D1.1、D1.2 上的振荡器操作。 触发脉冲重置计数器 D2，其输出 D2 / 3 将是一个日志。 “0”直到他数数的那一刻直到出现在D2 / 3日志上。 “1”。 由于输出脉冲的形成总是从主振荡器的相同状态开始，因此排除了脉冲持续时间的随机误差，但该电路还有另一个缺点：当电源打开时，它会在输出（在给定间隔内）。 如果在输出脉冲形成期间存在另一个触发（所生成脉冲的持续时间的倒计时重新开始），则该方案具有重新启动的特性。
图 1.29。 单振荡器，输出脉冲的持续时间与时钟发生器的频率同步 图 1.29 所示电路在触发脉冲到达输入端时在输出端提供一个信号，该信号的持续时间等于时钟频率的周期 (T=1/ft)。 通过石英稳定发生器频率 (ft)，该电路可用作高度稳定的单振荡器。 出版：irls.narod.ru
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，其中E是电路的电源电压； Uthr - 使用阈值电平（图 1.10）来切换元件。
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