8.5. Одновибратор на d-триггере

Более совершенной схемой одновибратора является схема, использующая триггер с установкой в «0» через времязадающую цепь. Схема одновибратора на D-триггере представлена на рис. 8.8.

Рис. 8.8. Схема одновибратора на D-триггере

Формирование импульса может быть запущено или коротким импульсом логической 1, подаваемым на вход S, или фронтом импульса, подаваемым на вход С. На прямом выходе триггера появляется логическая 1, и начинается заряд конденсатора С1 через резистор R1. Как только напряжение на конденсаторе C1 достигнет порога переключения, триггер DD1 установится в «0», и процесс формирования импульса закончится. Конденсатор C1 быстро разрядится через прямое сопротивление открытого диода VD1 на низкое сопротивление прямого выхода триггера, и схема придёт в исходное состояние. В данной схеме лучше использовать микросхемы КМОП, например, К561ТМ2, так как при этом сопротивление резистора R1 можно выбирать достаточно большим (1 МОм и более). Длительность импульса может составлять до 10 с.

Общим недостатком рассмотренных выше схем одновибраторов является невозможность изменять длительность импульса в процессе его формирования.

8.6. Одновибратор на специализированной микросхеме

В составе микросхем ТТЛ есть специализированные микросхемы одновибраторов К155АГ1, К155АГ3 с возможностью перезапуска. Они представляют собой одновибратор с тремя входами, прямым и инверсным выходами и входами для подключения внешних времязадающих цепей. Рассмотрим одновибратор на микросхеме К155АГ3 (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Одновибратор на микросхеме К155АГ3

Одновибратор запускается либо по срезу импульса на входе А при логической 1 на входах B и R, либо по фронту импульса на входе В при логическом 0 на входе А и логической 1 на входе R. Длительность импульса определяется времязадающей цепью R1, C1. Диод VD1 служит для быстрого разряда конденсатора С1 во время паузы. Временная диаграмма работы схемы представлена на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Временная диаграмма работы одновибратора на микросхеме К155АГ3

Если запуск был произведён фронтом одного импульса входа В, то схема формирует импульс длительностью . Если в процессе формирования выходного импульса на вход В поступит ещё один управляющий импульс, то по его фронту произойдёт перезапуск одновибратора, и длительность импульса увеличится ещё на . Если же в процессе формирования выходного импульса на вход R поступит импульс установки «0», то одновибратор переключится, и длительность импульса t_И2 будет определяться только разностью во времени подачи запускающего и останавливающего импульсов.

8.7. Интегральные таймеры

Интегральным таймером называется устройство, предназначенное для формирования импульсных сигналов с регулируемой длительностью.

Интегральные таймеры бывают однотактные и многотактные (с встроенным счётчиком). Рассмотрим структурную схему однотактного таймера (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Структурная схема однотактного таймера

Длительность формируемого импульса определяется параметрами внешней времязадающей RC-цепи. Активным сигналом «Пуск» RS-триггер DD1 переключается, на выходе схемы появляется сигнал логической 1, а логический 0 с инверсного выхода триггера размыкает ключ S1, включая процесс заряда конденсатора С внешней времязадающей цепи. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины U_оп, переключится аналоговый компаратор DA1, сигнал с его выхода переключит (сбросит) триггер DD1, формирование выходного импульса закончится. Сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера DD1 замкнёт ключ S1, конденсатор С быстро разрядится, и схема придёт в исходное состояние.

Такая схема может формировать только одиночные импульсы (одновибратор). Чтобы построить схему генератора, требуется два аналоговых компаратора.

Технической реализацией схемы с двумя аналоговыми компараторами является микросхема интегрального таймера К1006ВИ1 (импортный аналог – микросхема 555). Структурная схема интегрального таймера К1006ВИ1 представлена на рис. 8.12.

Таймер содержит два аналоговых компаратора: верхнего уровня DA1 и нижнего уровня DA2. Пороги срабатывания компараторов определяются внутренним делителем напряжения на резисторах R1 = R2 = R3, поэтому U_пор.в = 2/3U_п; U_пор.н = 1/3U_п.

Рис. 8.12. Структурная схема интегрального таймера К1006ВИ1

Выходы компараторов управляют асинхронным RS-триггером DD1. Внешний сброс триггера может быть произведён сигналом логического 0 по входу «Сброс». Транзисторы VT1, VT2 – усилители выходного тока. Транзистор VT3 – дополнительный, может быть использован для усиления тока или как ключ для разрядки конденсатора внешней времязадающей цепи. Вывод 5 служит для подключения конденсатора фильтра. Этот конденсатор блокирует помехи, которые могут проникать из цепи питания на входы порогового напряжения компараторов.