暂态时间可控单稳电路

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对于普通的单稳电路,其暂态时间是固定的,它仅由电路的参数决定,不随触发脉冲而变化。为了使其暂态时间可控,我们曾设计了两种单稳电路,经长期使用性能稳定,工作可靠,现将电路及其工作原理介绍如下。

宽脉冲输出式单稳电路

在我们的实际工作中,有时需要这样一种电路,即当外界送来触发脉冲时,单稳电路进入某种暂稳状态,此后触发脉冲不断地触发,其稳态便不断地保持,直至触发脉冲停止以后,单稳电路才开始返回原来的稳定状态。这样,单稳电路便输出一个宽脉冲,且其宽度主要由外界触发脉冲的数目来决定。

如用在铁路上的一种电源开关电路,就是一个宽脉冲输出式单稳电路,见图1。它的功能是:在没有火车通过时,电源处于关断状态,当列车到来时,单稳电路就把电源打开,红外线测轴温仪器开始工作,列车短开机时间短,列车长则开机时间长,当列车过完后,它又自动恢复到关机状态。

图1
图1 🔍原图 (676×379)

图中的M是一个磁头,用来产生触发脉冲。若把磁头M装在红外线测轴温仪器前方十几米处的铁轨侧面,当车轮不断地经过时,它便产生一连串的脉冲。正向脉冲送到BG\(_{1}\)的基极,可使BG1饱和导通。因BG\(_{1}\)的集电极为低电位,故使BG2截止。此时电源U\(_{C}\)可经R4、D\(_{2}\)向电容C1充电,经过时间t充后,其充电电压达到一定数值后,BG\(_{3}\)便进入饱和导通状态,于是继电器J吸合,接通电源使红外线测轴温仪器工作,这就是前面所说的某种暂稳状态。此后,列车不断地通过,触发脉冲不断地产生,使电容C1不断地充电,继电器便继续保持在吸合状态。当列车过完后,因无触发脉冲而使BG\(_{1}\)截止,BG1集电极的高电位可使BG\(_{2}\)饱和导通。此时电源将停止向C1充电,经过时间t放后,当电容C\(_{1}\)的放电电流不足以使BG3导通时,则继电器J释放,于是电源关断停止供电。单稳电路又返回到原来的稳定状态。

为了使暂稳状态能够保持,必须在电容器放电未完之前,就来第二个触发脉冲以对电容充电,即要求脉冲的重复周期小于电容放电的时间t放。

比例式单稳电路

有些情况,要求单稳电路输出的脉冲宽度正比于触发脉冲的宽度,图2所示电路即可实现此功能,而且脉冲展宽的倍率连续可调。

图2
图2 🔍原图 (722×335)

图中用了一块5G14574,它含有四个特性相同的电压比较器。所谓比较器,就是在其一个输入端加上基准电平,在其另一个输入端加上信号,当信号电平超过基准电平时,比较器的输出状态便发生翻转。

把信号输入到第一只比较器的同名端,当信号电平超过反相端电平(U\(_{R1}\))时,比较器便输出一个经过整形的矩形脉冲,此脉冲经过二极管向电容充电。脉冲过后,电容又向电阻R放电。于是,电容器上的电压波形成为充电放电式的三角波形。此三角波形又输向第二极。若适当地设置第二级的基准电平(UR2),便可以随意地调整输出脉冲的宽度。当U\(_{R2}\)的电平较低时,三角波的大部分电平都可超过UR2,此时输出的脉冲较宽。反之,当U\(_{R2}\)的电平较高时,输出的脉冲较窄。这种单稳电路把输出脉冲展宽的倍率可由UR2调节。

如果输入的脉冲很宽,则电容器上充到的电平就高,其放电的时间也就较长,于是比例式单稳输出的脉冲也随之变宽。反之,若输入的脉冲较窄,则电容器上充到的电平就低,其放电的时间也就较短,于是比例式单稳输出的脉冲也随之变窄。若电路中的参数选择适当,输出脉冲的宽度便可正比于输入脉冲的宽度。(袁友兴)