R 2 R 1. i + AOP. i - i C. Figure 1 : astable à base d AOP. suppose que le condensateur C est initialement déchargé, V = 0. R s sat sat h.

Transcription

1 Un mulivibraeur es un circui qui possède deux éas de foncionnemen. Selon la sabilié de ces éas, on disingue : Mulibraeur asable ; Mulibraeur monosable. A. Mulivibraeurs à base d AOP : I. Mulivibraeur asable :. Schéma : Le monage de base de ce oscillaeur es le suivan : ε i - AOP S i - i Figure : asable à base d AOP. Foncionnemen : Á = 0, on qu on s = sa suppose que le condensaeur es iniialemen déchargé, = 0. = = =. s sa sa h i c S - i c Figure La loi des mailles auour de l AOP donne : i = 0, or i c. d = d où : d d c. = s = sa, don la soluion s écri = λ. e sa où d ( = 0) = 0 = λ sa λ = sa. Finalemen : ( ) sa e = Donc le condensaeur se charge exponeniellemen à ravers pour aeindre. s sa M r BENGMAIH - -

2 ( ) roî, lorsqu elle aeinh = sa, < e il y a basculemen de s à sa. Soi ce insan ; ce pendan la nouvelle valeur de devien : = sa = b La loi des mailles donne : i = 0, or i c. d = d où d s ( ) d c. = s = sa, don la soluion s écri = λ. e sa où d ( = ) = = λ λ =. Finalemen : ( ) ( ) h sa h sa ( ) h sa sa = e. es une décharge du condensaeur pour aeindre à l infin - sa. Mais lorsque ( ) aein b = sa ; > e la sorie bascule à sa à l insan. e pendan = sa = h, e se charge via pour aeindre sa. d c. = s = sa, don la soluion s écri = λ. e sa où d ( = ) = = λ λ =. Finalemen : ( ) ( ) b sa sa b ( ) roî, lorsqu elle aeinh = sa Soi ce insan ; ainsi un nouveau cycle peu recommencer.. hronogrammes : - ( ) sa b sa = e., < e il y a basculemen de s à sa. H = sa B = sa S Sa - Sa Figure 4. alcul de la période de l asable : L éa bas du signal s de à : ( ) b sa ( ) = ( h sa ) e sa = b = ln h sa M r BENGMAIH - -

3 h sa sa = ln = ln b sa sa L éa hau du signal s de à : ( ) ( ) ( ) sa b sa = = ln = e h La période es: = ( ) ( ) = ln. emarque : Dans ce cas le rappor cycliqueδ = = 0%. sa sa = ln.. ε i - AOP S ε i - AOP S - - i i Figure 4 : asable à fréquence variable e rappor cyclique fixe. ε i - AOP D S - P D i Figure : asable à fréquence fixe e rappor cyclique variable. II. Mulivibraeur monosable : Ean iniialemen à l éa sable, une impulsion de commande le fai passer à l éa insable puis, le monage revien de lui-même à l éa sable au bou d un emps dépendan du circui e appelé durée du monosable.. Schéma : M r BENGMAIH - -

4 - ε i - AOP i S U réf >0 Figure : Monosable à base d AOP sa > réf. Foncionnemen : En l absence d une impulsion de commande, = i = 0, e à l éa sable aucun couran ne circule dans le circui, e =. Alors selon réf, deux cas son possibles : si réf > 0, alors > s = sa si réf < 0, alors < s = sa. Pour nore éude réf > 0. Si = i = 0 alors = réf ou le emps c es l éa sable. Pour faire basculer le monage, il fau appliquer une impulsion sur l enrée inverseuse de l A.O.P supérieure à réf. Á, impulsion appliquée < s = sa. Puis disparaî. emarque : On sai que le condensaeur n adme pas de variaion brusque à ses bornes. réf Figure Figure 8 M r BENGMAIH - 4 -

5 Soi un échelon aprés avan = réf. Alors à =, = réf réf d où le couran i circule dans le sens posiif. Le condensaeur va se charger via, mais lorsque aein 0 : > s = sa Á ce momen de basculemen : réf i sa = = Figure 9 > =. On a > le couran i circule dans le sens inverse le condensaeur se décharge via ( réf ) pour aeindre 0. Lorsque aein réf, (i=0) le monage rerouve son éa iniial sable.. hronogrammes : - s sa réf sa réf réf sa S Sa - Sa Figure 0 emarque : s es revenue à son éa sable après, mais il fau aendre que, - e s soien revenues à l éa de dépar pour pouvoir donner une nouvelle impulsion. ( = à τ) 4. alcul de la durée du monosable : du du On a : i =, alors : = réf. d d M r BENGMAIH - -

6 réf u = réf i s ei =. Or : ( ) réf d ( ) d ( réf ( ) i s ) = réf = réf d d d d = réf ( ) ( ) = réf. d d d τ =. Il vien que : τ réf d = = λ λ = On pose : ( ) =.d où : ( ) Á =, ( ) D où : ( ) réf sa réf sa = réf sae ( ) τ On a : =, alors à = ; ( ). réf sae ( ) τ = = 0 réf ( ) = λe τ. sa Finalemen on obien : = = τ ln. réf B. Mulivibraeurs à base de circuis : I. Présenaion du composan : Le es un circui inégré uilisé dès que la noion de emps es imporane dans un monage. Le es un circui inégré à la fois rès connu e rès simple. Il s'agi d'un imer en boîier DIL 8: il compore donc deux rangées de 4 paes. Le foncionne aussi bien en asable ou monosable e ne requier que rois composans périphériques, deux résisances e un condensaeur. Il es cependan disponible en diverses versions (don la référence IM en echnologie MOS). Le es un double en boîier DIL 4. La masse Déclenchemen Sorie emise à zéro 4 8 cc Décharge omparaeur onrôle de ension Décharge omparaeur onrôle de ension emise à zéro Sorie cc Décharge onrôle de ension emise à zéro Déclenchemen 9 Sorie La masse 8 Déclenchemen Figure : Brochage des e. On reiendra d'abord que le peu êre alimené sous une ension coninue comprise enre 4, e e qu'il peu débier un couran avoisinan la valeur, rès conforable, de 00 M r BENGMAIH - -

7 ma. En mode asable, il es capable de foncionner à une fréquence maximale de 00 khz. La précision (iming error) es rès bonne, surou en mode monosable (emporisaeur). Le schéma inerne du es le suivan : 8 r= kω 4 r i ε i ε AOP - AOP - S e se Q I c r Figure : schéma inerne du II. Foncionnemen du en mode asable (free running, en anglais) : Soi le schéma du en mode asable. I c 8 4 NE S i U 0nF Figure M r BENGMAIH - -

8 8 4 r= kω U (AOP) r i ε i ε AOP - AOP - S e se Q I c S - (AOP) r Figure 4 Le condensaeur es supposé iniialemen déchargé ; Uc (0) = 0. ( AOP) = Uc(0) = 0 < ( AOP) = cc S = 0 Q = 0 s = cc ( AOP) = cc > ( AOP) = Uc(0) = 0 = si Q=0 es bloqué Ic = 0. Ean donné que les AOP son considérés comme parfais ; alors i = = 0. Alors le condensaeur se rouve dans le circui suivan : (AOP) U - (AOP) Figure ( ) Le condensaeur se charge, via e. Suivan la loi : U ( ) = cc.( e ) c M r BENGMAIH - 8 -

9 Lorsque la ension aux bornes de aein cc, ( AOP) = Uc(0) = cc > ( AOP) = cc S = Q = s = 0 ( AOP) = cc < ( AOP) = Uc (0) = cc = 0 si Q= es suré Esa 0. La sorie du premier comparaeur passe à e commande la bascule sur "se". La sorie de cee bascule qui, à l'origine, éai à 0, passe à. e qui rend le ransisor passan. e ransisor cour-circuie alors le condensaeur en dérivan vers la masse son couran de charge. Le condensaeur se décharge via la broche e : la ension à ses bornes diminue. Lorsque celle-ci aura aein cc, ( AOP) = Uc(0) = cc < ( AOP) = cc S = 0 Q = 0 s = cc ( AOP) = cc > ( AOP) = Uc (0) = cc = si Q=0 es bloqué Ic = 0. La sorie du second comparaeur passera à, ce qui acionnera la bascule, don la sorie passera aussiô de à 0. onséquence: le ransisor es bloqué e ne s'oppose plus à la charge du condensaeur. Le condensaeur recommence de se charger e nous nous rerouvons dans la siuaion iniiale. Lorsque la ension aux bornes de aein cc, ( AOP) = Uc(0) = cc > ( AOP) = cc S = Q = s = 0 ( AOP) = cc < ( AOP) = Uc (0) = cc = 0 si Q= es suré Esa 0. D où un nouveau cycle peu recommencer. hronogrammes : cc s Uc 4 cc cc Figure M r BENGMAIH - 9 -

10 Dans cee configuraion, la période des créneaux du signal s es donnée par la formule: = ( ).ln () La durée du niveau hau (ou ) vau: H = ( ).ln () e la durée du niveau bas (ou 0) vau: B = ( ).ln () Il en résule que le rappor cyclique (duy cycle, en anglais), défini comme le quoien de la durée du niveau hau par la durée oale du cycle, es donné par:. Il sera donc rès voisin de 0 % (d'où un signal quasi symérique) si es beaucoup plus peie que. emarques : A noer que la résisance es souven remplacée par un ajusable, ce qui perme de faire varier rès aisémen la période du signal, e par conséquen sa fréquence. M r BENGMAIH - 0 -

11 D NE S NE S i i U 0nF U 0nF =. ln ; =. ln H B ( ) =. ln ; =. ln H α = B ( ) : r a p p o r f ix e =. ln : p é r io d e v a ria b le Figure P 8 4 D D NE S i U 0nF ( ) B ( ) ( ). ln : période fixe = kp. ln ; = k P. ln H = P α kp P = : rappor cyclique variable Figure 8 III. Foncionnemen du en mode monosable (one sho) : Le peu ou aussi bien foncionner en mode monosable, c'es-à-dire comme un emporisaeur. Une brève impulsion négaive sur son enrée (rigger) va déclencher, en sorie (oupu), un éa hau don la durée dépend des deux composans e. En d'aures ermes, la broche doi êre mise à la masse, par l'inermédiaire d'un bouon-poussoir ou d'un signal exerne adéqua, pour déclencher la emporisaion. M r BENGMAIH - -

12 8 4 I c NE com i U S 0nF Figure 9 : Schéma du en monosable. 8 4 r= kω U (AOP) r i ε i ε AOP - AOP - S e se Q I c S com r Figure 0 Ea sable : iniialemen déchargé U c (0)= 0 ; e com = cc. ( AOP) = cc > ( AOP) = cc = 0 mémorisaion ( AOP) = cc > ( AOP) = 0 S = 0 S agi-il de mémoriser Q = 0 où Q =? Si Q = 0 ransisor bloqué e condensaeur en charge, donc évoluion de la ension, ce qui n implique pas la sabilié. M r BENGMAIH - -

13 Alors Q = le ransisor es sauré e condensaeur es en cour-circui, donc la ension à ses bornes demeure à 0. e éa rese an qu on n a pas donné l impulsion sur la broche du. Il fau que l impulsion descend en dessous de cc pour pouvoir faire la comparaison suivane : ( AOP) = cc < ( AOP) = cc = Q = 0 bloqué s cc = ( AOP) = cc > ( AOP) = 0 S = 0 L impulsion es rès brève, lorsqu elle disparaî : ( AOP) = cc > ( AOP) = cc = 0 Q = 0 ( mémorisaion) bloqué s = cc ( AOP) = cc > ( AOP) = 0 S = 0 Le ransisor bloqué, favorise la charge du condensaeur, via pour aeindre cc. A = ; il aein cc, d où la comparaison : ( AOP) = cc > ( AOP) = cc = 0 Q = sauré s = 0 ( AOP) = cc < ( AOP) = cc S = La ension en sorie es revenue à l éa iniial, alors que celle aux bornes du condensaeur ne l es plus.il faudra, aendre τ (où τ = ) pour que oues les grandeurs reviennen à l éa sable. cc com cc cc Uc s cc Figure. Mulivibraeurs à base de circuis spécialisés : Les Monosables son des emporisaeurs de coure durée qui permeen de : - endre un signal furif exploiable ; - réer un signal à parir d'un fron. M r BENGMAIH - -

14 e Monosable e s s Ea sable Ea insable Figure Ils peuven êre réalisés à l'aide de circuis analogiques (A.O.P) ou de circuis logiques (L-MOS) I. ircui 4 : Le 4 es un monosable mulivibraeur avec bascules de SHMI en enrées. Enrées Sories A A B Q Q L x H L H x L H L H x x L L H H H x L H H H H H H L x x L Figure 4 e circui possède enrées de commande : Les enrées A e A permeen de déclencher le monosable sur des frons descendans ; L enrée B es suivie d un rigger de Schmi qui perme de déclencher le monosable sur une monée même lene du signal appliqué en B. Les différenes façons d uilisaion de 4 son données à la figure. cc Monosable à,ns ypique ex cc Monosable à 40ns à 8ns ex ex Monosable sans uilisaion de in cc ex ex 4 O 9 4 O 9 4 O 9 in in in : durée de l impulsion calibrée = in ex ln() : durée de l impulsion calibrée = ( in ) ln() Figure II. ircui 4 : e circui possède enrées de commande : ex ex : durée de l impulsion calibrée = ln() ex ex M r BENGMAIH - 4 -

15 A e A acives sur un fron descendan ; B e B acives sur fron monan ; emise à zéro. Figure De plus, ce circui possède la propriéé d êre redéclanchable. «Enrée B» Enrées Sories L A A B B Q Q L x x x x L H x H H x x L H x x x L x L H x x x x L L H H L x H H L x H H x L H H x L H H H H H H H H H H H H L x H H x L H H 0 < Foncionnemen normal De pouvoir êre remis à 0 au cours d un cycle. lear «enrée B» Foncionnemen redéclenché 0 Figure 0 «sorie Q» Foncionnemen normal emise à zéro auomaique Figure 8 III. ircui 4 : M r BENGMAIH - -

16 A B L ex ex / ex & X X/X Q Q es un double monosable redéclanchable acionné par le fron monan du résula de ( A. B. L ). L à «0» provoque une remise à zéro de la bascule. Les enrées ex e ex / ex son non logiques e serven à relier les composans déerminan la durée du monosable. Enrées Sories L A B Q Q L x x L H x H x L H x x L L H H L H H L H Figure 9 I. ircui 48 : Le 48 es un double monosable-mulivibraeur de précision. es un circui MS. e son les quaniés e qui von déerminer la durée de l impulsion en sorie. On alimene le circui en aux bornes e 8 ( en e 0 en 8). Figure 0 Enrées Sories A B L Q Q L H H H x x L L H Durée de l impulsion = kexex DD v 0v v k 0,4 0, 0, M r BENGMAIH - -