3.1.2 Простейшие схемы подключения и расчёт необходимых параметров
Для правильного подключения светодиода в самом простом случае необходимо подключать его через токоограничивающий резистор.
Пусть имеется светодиод с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Необходимо подключить его к источнику с напряжением 5 вольт.
Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора
R = U гасящее / I светодиода
U гасящее = U питания – U светодиода
U питания = 5 В
U светодиода = 3 В
I светодиода = 20 мА = 0.02 А
R =(5-3)/0.02= 100 Ом = 0.1 кОм
То есть надо взять резистор сопротивлением 100 Ом
Несколько светодиодов подключаем последовательно или параллельно, рассчитывая необходимые сопротивления.
Пусть имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 3 светодиода к источнику 15 вольт.
Производим расчет: 3 светодиода на 3 вольта = 9 вольт, то есть источника 15 В достаточно для последовательного включения светодиодов
Расчет аналогичен предыдущему примеру
R = U гасящее / I светодиода
U гасящее = U питания – N * U светодиода, где N-количество светодиодов
U питания = 15 В
U светодиода = 3 В
I светодиода = 20 мА = 0.02 А
R = (15-3*3)/0.02 = 300 Ом = 0.3 кОм
Пусть имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 4 светодиода к источнику 7 вольт
Производим расчет: 4 светодиода на 3 вольта = 12 вольт, следовательно напряжения источника не достаточно для последовательного подключения светодиодов, поэтому будем подключать их последовательно-параллельно. Разделим их на две группы по 2 светодиода. Теперь надо сделать расчет токоограничивающих резисторов. Аналогично предыдущим пунктам делаем расчет токоограничивающих резисторов для каждой ветви.
R = U гасящее/I светодиода
U гасящее = U питания – N * U светодиода, где N количество светодиодов в данной ветви
U питания = 7 В
U светодиода = 3 В
I светодиода = 20 мА = 0.02 А
R = (7-2*3)/0.02 = 50 Ом = 0.05 кОм
Так как светодиоды в ветвях имеют одинаковые параметры, то сопротивления в ветвях одинаковые.
3.2 Одновибратор на d-триггере
В системах передачи информации для ослабления влияния случайных флуктуаций, а также для управления в устройствах автоматики нередко требуется из коротких импульсов получать более широкие, определенной длительности. Эта задача легко реализуется с помощью ждущего мультивибратора (одновибратора). Одновибратор является триггерной схемой, которая генерирует одиночный импульс под действием внешнего управляющего сигнала. При этом подразумевается, что формируемый импульс превышает длительность запускающего.
Как правило, применяют один из двух методов формирования импульса: аналоговый или цифровой. Наиболее простым является аналоговый — используется процесс перезаряда конденсатора.
Рис. 1 Формирователь широкого импульса с использованием триггера Шмидта
Пример такой схемы показан на рис1. Для правильной работы данного одновибратора необходимо, чтобы длительность входного запускающего импульса была достаточно большой, чтобы конденсатор успел полностью разрядиться. После окончания запускающего импульса конденсатор заряжается через резистор до величины напряжения питания. При этом, как только напряжение достигнет уровня используемого порога U пор — элемент D2.1 переключится. В этом случае длительность выходного импульса (tи) зависит от номиналов установленных емкости и резистора во времязадающей цепи. Упрощенная формула позволяет ориентировочно рассчитать длительность импульса:
tи=R*C*Ln (E/E-Uпор) , где Е — напряжение питания схемы; U пор - уровень используемого порога.
С учетом разброса значений напряжения порога переключения (U пор) длительность импульса может принимать значения от tи мин=0,4RC до tи мax=1,11RC. Обычно в одновибраторах используются ЛЭ ( логические элементы) из одного корпуса (кристалла). В этом случае разброс U nop оказывается незначительным и можно принять tи=0,69RC. Это соотношение используется для определения длительности импульса в большинстве схем.
Применяемые в схемах диоды ускоряют процесс перезаряда емкости, что уменьшает возможности возникновения импульсных помех на выходе ЛЭ.
Чтобы выходное сопротивление ЛЭ не сказывалось на точности расчета, а также не перегружался выход, резистор R1 должен быть номиналом не менее 10... 20 кОм. Чтобы пренебречь при расчетах емкостью монтажа, минимальная емкость С1 может быть 200... 600 пФ. Для получения высокой температурной стабильности временного интервала номинал R1 должен быть < 200 кОм, а конденсатор не более 1,5 мкФ. Использование электролитических конденсаторов увеличивает нестабильность временного интервала.
Длительность подаваемых на вход S запускающих импульсов должна быть меньше формируемого (режим, когда на входах S и R одновременно присутствует лог. "1", является запрещенным). На входе С длительность запускающего импульса может быть любой. Диод VD1 ускоряет разряд конденсатора через выход триггера и позволяет увеличить частоту запускающих импульсов (его применение уменьшает время восстановления схемы). Длительность формируемых импульсов составляет приблизительно tи=0,69R1*C1. Минимальное значение сопротивления R1 ограничено максимально допустимым выходным током триггера, его можно менять в пределах 20 кОм...10 МОм, при этом длительность импульса будет меняться в 500 раз. Одновременное изменение значений R1 и С1 позволяет регулировать длительности импульсов в пределах четырех порядков.