単安定マルチバイブレータの解析

1. 回路の機能

ワン・ショット(one shot)と呼ばれることが多いです。
トリガ・パルス(Tn)が入る度に一定の長さ(T₁)のパルスを生成する回路です。
双安定マルチバイブレータは安定点がふたつ、非安定マルチバイブレータは安定点が
0でしたが、単安定マルチバイブレータは安定点がひとつです。
トリガ・パルスが入らないときは安定状態のままです。

動作波形




2. 回路図





3. 単安定マルチバイブレータの動作

1. 単安定マルチバイブレータの基本構成
Tr₁は双安定マルチバイブレータ、 Tr₂は 非安定マルチバイブレータと
同じ形をしています。


2. 安定状態における動作
トリガ・パルスがない状態では、Tr₁のベースにR_B1経由で
電流が流れるためONになります。
Tr₁のコレクター電圧(V_C1)がほぼ0になり、 R_B2に接続された
Tr₂のベース電圧が下がり電流が流れないのでTr₂はOFFとなります。
そうするとTr₂のコレクター電圧はVccとなり、コンデンサC_B1は
(Vcc - 0.6)[V]に充電され、安定状態となります。



3. トリガ・パルスを印加したときの動作
下図のように負のトリガ・パルスによりTr₁のベース電流(I_B1)が 減少すると、
正帰還により短時間にTr₁とTr₂のON/OFFが入れ替わります。



4. 入れ替わった直後の電圧
Tr₂はONなのでコレクタ電圧(V_C2)はほぼ0になります。
コンデンサ(C_B1)の電圧はまだほとんど放電していないので(Vcc-0.6)のままです。
この結果、Tr₁のベース電圧(V_B1)は−(Vcc-0.6)となりマイナスです。
Tr₁はOFFですが、青色の矢印で示したようにR_C1からR_B2を
経由してTr₂のベース電流が流れ、Tr₂はONとなっています。
また、一般的にR_C1≪R_B2であることから、Tr₁の
コレクタ電圧V_C1はほぼVccになります。



5. 入れ替わった後の動作
下図の赤線矢印のように電流が流れ、コンデンサ(C_B1)が放電するのに伴い
トランジスタTr₁のベース電圧がマイナスから次第に上昇し、更にコンデンサが
逆方向へ充電されるので、やがて0.6[V]に接近していきます。



6. パルス幅の時間が経過したときの動作
トランジスタTr₁のベース電圧が0.6[V]に接近するとついに ベース電流(I_B1)が
流れ始めます。そうすると下図にように正帰還がかかり、 短時間にTr₁とTr₂の
ON/OFFが再び入れ替わります。これで、出力パルスが終了し、
次のトリガ・パルス(Tn)が来るまで安定状態のままです。



7. パルス幅の計算
非安定マルチバイブレータ の場合と同様に、Tr₁のベース電圧の上昇カーブは
下図のようになり、R_B1とC_B1との時定数で決まります。


なのでパルス幅(T₁)は
T₁ ≒ 0.7 * C_B1 * R_B1


8. トリガー回路
双安定マルチバイブレータと同様にTr₁のベースに印加する方法と
コレクタに印加する方法があります。
詳細は双安定マルチバイブレータの項を
参照してください。




4. 今後の課題

1. とくになし。

5. 参考文献

1. パルス回路の設計(昭和56年(1981) 第20版(改訂10版)) P-102〜105 単安定マルチバイブレータ、猪飼國夫著、CQ出版社



6. 関連項目

1. トランジスタ・パルス回路の解析− 双安定マルチバイブレータ
2. トランジスタ・パルス回路の解析− 非安定マルチバイブレータ
3. トランジスタ・パルス回路の解析− CR微分回路、RC積分回路