Pulse-circuits-bistable-multivibrator
パルス回路-双安定マルチバイブレーター
双安定マルチバイブレータには、* 2つの安定状態*があります。 回路は2つの安定状態のいずれかに留まります。 外部トリガーパルスが与えられない限り、その状態で継続します。 このマルチバイブレーターは、フリップフロップ*とも呼ばれます。 この回路は、単に *Binary と呼ばれます。
双安定マルチバイブレーターにはいくつかのタイプがあります。 次の図に示すとおりです。
双安定マルチバイブレーターの構築
負荷抵抗R〜L1〜およびR〜L2〜を備えた2つの同様のトランジスタQ〜1〜およびQ〜2〜は、互いにフィードバック接続されています。 ベース抵抗R〜3〜とR〜4〜は共通のソースV〜BB〜に接続されています。 フィードバック抵抗R〜1〜およびR〜2〜は、 Commutating Capacitors として知られるコンデンサC〜1〜およびC〜2〜によってシャントされます。 トランジスタQ〜1〜は、コンデンサC〜3〜を介してベースにトリガー入力を与えられ、トランジスタQ〜2〜は、コンデンサC〜4〜を介してベースにトリガー入力を与えられます。
コンデンサC〜1〜およびC〜2〜は、*トランジション時間*を短縮するため、*スピードアップコンデンサ*とも呼ばれます。
次の図は、自己バイアス型双安定マルチバイブレータの回路図を示しています。
双安定マルチバイブレーターの動作
回路がオンに切り替わると、Astableのような回路の不均衡により、トランジスタの1つ、たとえばQ〜1〜がオンになり、トランジスタQ〜2〜がオフになります。 これは、双安定マルチバイブレータの安定状態です。
トランジスタQ〜1〜のベースに負のトリガーを印加するか、トランジスタQ〜2〜のベースに正のトリガーパルスを印加することにより、この安定状態は変化しません。 したがって、トランジスタQ〜1〜のベースでの負のパルスを考慮して、これを理解しましょう。 その結果、コレクタ電圧が増加し、トランジスタQ〜2〜を順方向にバイアスします。 Q〜1〜のベースに印加されるQ〜2〜のコレクタ電流、逆バイアスQ〜1〜、およびこの累積動作により、トランジスタQ〜1〜がオフになり、トランジスタQ〜2〜がオンになります。 これは、マルチバイブレーターのもう1つの安定した状態です。
ここで、この安定状態を再度変更する必要がある場合、トランジスタQ〜2〜で負のトリガーパルスまたはトランジスタQ〜1〜で正のトリガーパルスが適用されます。
出力波形
Q〜1〜およびQ〜2〜のコレクターでの出力波形と、Q〜W〜およびQ〜2〜のベースで与えられたトリガー入力を次の図に示します。
利点
双安定マルチバイブレーターを使用する利点は次のとおりです-
- 邪魔されない限り、前の出力を保存します。
- 回路設計は簡単です
デメリット
双安定マルチバイブレータの欠点は次のとおりです-
- 2種類のトリガーパルスが必要です。
- 他のマルチバイブレーターよりも少し高価です。
アプリケーション
双安定マルチバイブレータは、パルス生成や、バイナリ情報のカウントや保存などのデジタル操作などのアプリケーションで使用されます。
固定バイアスバイナリ
固定バイアスバイナリ回路はAstable Multivibratorに似ていますが、単純なSPDTスイッチがあります。 2つのトランジスタは、2つの抵抗でフィードバック接続されており、一方のコレクタが他方のベースに接続されています。 以下の図は、固定バイアスバイナリの回路図を示しています。
操作を理解するために、スイッチが位置1にあると考えてみましょう。 これで、ベースが接地されるため、トランジスタQ〜1〜はオフになります。 出力端子のコレクタ電圧V〜O1〜はV〜CC〜に等しくなり、トランジスタQ〜2〜がオンになります。 端子V〜O2〜の出力はLOWになります。 これは安定した状態であり、外部トリガーによってのみ変更できます。 スイッチを位置2に変更すると、トリガーとして機能します。
スイッチが変更されると、トランジスタQ〜2〜のベースが接地され、オフ状態になります。 V〜O2〜のコレクタ電圧はV〜CC〜に等しくなり、トランジスタQ〜1〜に印加されてオンになります。 これは他の安定状態です。 トリガーは、SPDTスイッチの助けを借りてこの回路で実現されます。
バイナリ回路に与えられるトリガーには、主に2つのタイプがあります。 彼らです
- 対称トリガー
- 非対称トリガー
シュミットトリガー
議論されるべき別のタイプのバイナリ回路は、*エミッタ結合バイナリ*回路です。 この回路は、*シュミットトリガー*回路とも呼ばれます。 この回路は、その用途にとって特別な種類と見なされます。
この回路の構成の主な違いは、第2トランジスタの出力C〜2〜から第1トランジスタのベースB1への結合が失われ、抵抗R〜e〜を介してフィードバックが得られることです。 この回路は、*正のフィードバック*と*位相反転*を備えているため、*再生回路*と呼ばれます。 BJTを使用したシュミットトリガーの回路は以下のとおりです。
最初はQ〜1〜OFFとQ〜2〜ONがあります。 Q〜2〜のベースに印加される電圧は、R〜C1〜およびR〜1〜を介してV〜CC〜です。 したがって、出力電圧は
V_0 = V _ \ {CC}-（I _ \ {C2} R _ \ {c2}）
Q〜2〜がONであるため、R〜E〜で電圧降下が発生し、（I〜C2〜+ I〜B2〜）R〜E〜になります。 これで、この電圧はQ〜1〜のエミッタに適用されます。 入力電圧が増加し、Q〜1〜がカットイン電圧に達してオンになるまで、出力はLOWのままです。 Q〜1〜をオンにすると、Q〜2〜もオンになると出力が増加します。 入力電圧が上昇し続けると、ポイントC〜1〜およびB〜2〜の電圧は低下し続け、E〜2〜は上昇し続けます。 入力電圧の特定の値で、Q〜2〜はオフになります。 この時点での出力電圧はV〜CC〜であり、入力電圧がさらに増加しても一定のままです。
入力電圧が上昇すると、入力電圧がV〜1〜に達するまで出力はLOWのままです。
V_1 = [V _ \ {CC}-（I _ \ {C2} R _ \ {C2}）]
入力電圧がV〜1〜に等しく、トランジスタQ〜1〜が飽和状態になる値は、 UTP （Upper Trigger Point）と呼ばれます。 電圧がすでにV〜1〜よりも大きい場合、入力電圧がV〜2〜に達するまでそこに留まります。これは低レベル遷移です。 したがって、入力電圧がQ〜2〜がオン状態になるV〜2〜になる値は、 LTP （下位トリガーポイント）と呼ばれます。
出力波形
出力波形は次のように取得されます。
シュミットトリガー回路は*コンパレータ*として機能するため、入力電圧を UTP （上部トリガーポイント）および LTP （下部トリガーポイント）と呼ばれる2つの異なる電圧レベルと比較します。 入力がこのUTPを超える場合、HIGHとみなされ、このLTPを下回ると、LOWとみなされます。 出力は、HIGHの場合は1、LOWの場合は0を示すバイナリ信号になります。 したがって、アナログ信号はデジタル信号に変換されます。 入力が中間値（HIGHとLOWの間）にある場合、前の値が出力になります。
この概念は、*ヒステリシス*と呼ばれる現象に依存しています。 電子回路の伝達特性は、*ヒステリシス*と呼ばれる*ループ*を示します。 出力値は、入力の現在値と過去値の両方に依存することを説明しています。 これにより、シュミットトリガー回路での不要な周波数スイッチングが防止されます。
利点
シュミットトリガー回路の利点は次のとおりです。
- 完全な論理レベルが維持されます。
- メタ安定性の回避に役立ちます。
- パルス調整のために通常のコンパレータよりも優先されます。
デメリット
シュミットトリガーの主な欠点は
- 入力が遅い場合、出力は遅くなります。
- 入力がノイズの多い場合、出力はノイズが大きくなります。
シュミットトリガーのアプリケーション
シュミットトリガー回路は、振幅コンパレータおよび二乗回路として使用されます。 また、パルス調整およびシャープニング回路でも使用されます。
これらはトランジスタを使用したマルチバイブレータ回路です。 同じマルチバイブレータは、オペアンプとIC 555タイマー回路を使用して設計されています。これについては、さらなるチュートリアルで説明します。
