3.3. Одновибратор на основе таймера кр1006ви1

Одним из примеров использования таймера является создание на его основе одновибратора – устройства, генерирующего одиночный импульс с параметрами, устанавливаемыми внешней R_tС_t-цепью. Схема одновибратора приведена на рис. 3.4. Новый внешний элемент конденсатор С₁ – устраняет случайное срабатывание внутреннего компаратора высокого уровня DА1 от импульсов внешней наводки и пульсаций в цепи питания, когда напряжение между его входами (выводы 5 и 6) мало.

Рассмотрим работу одновибратора, поясняя ее диаграммами напряжений на выводах таймера, указанных соответствующими индексами (рис. 3.5). В исходном состоянии одновибратора напряжение U₂ на его входе (вывод 2) должно быть меньше напряжения питания, но больше опорного напряжения U_п/3 на прямом входе компаратора DА2, таймера.

Рис. 3.4

В этом случае на прямом выходе триггера DD1 таймера имеет место напряжение низкого уровня (логического 0), которое запирает выходной транзистор VT2. Установившееся на инверсном выходе триггера напряжение высокого уровня отпирает транзисторы VT1 и VT3 таймера. Напряжение U3 на выходе одновибратора близко к 0. Открытый транзистор VT1, шунтируя конденсатор С_t, не позволяет ему зарядиться. На выводе 7 таймера напряжение U₇ также близко к 0.

U_п/3

U₄ > 1В

Рис. 3.5

Запускают одновибратор отрицательным перепадом напряжения U₂. Как только оно станет меньше U_п/3, переключается компаратор DА2, опрокидывается триггер DD1, транзисторы VT1 и VT3 закрываются, а VT2 открывается, обеспечивая высокий уровень напряжения U₃ на выходе одновибратора. Конденсатор С_t получает возможность заряжаться от питающего напряжения через резистор R_t. Напряжение U₇ на выводе 7 одновибратора начнет нарастать по экспоненциальному закону до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С_t не достигнет 2U_п/3. По цепи обратной связи (соединенные выводы 7 и 6) это напряжение переключит компаратор DА1, триггер DD1 опрокинется, откроется транзистор VT1 и конденсатор С_t быстро разрядится, возвращая одновибратор в исходное состояние (U₇ = 0, U₃ = 0).

Низкий уровень выходного напряжения одновибратора сохраняется до тех пор, пока на выводе 2 изменяющееся напряжение U₂ не снизится до уровня U_п/3 и срезом положительного импульса снова запустит одновибратор.

Следует заметить, что появление запускающих импульсов U₂ на входе (вывод 2) во время формирования выходного импульса (заряда конденсатора) не сказывается на работе одновибратора. Но у таймера есть вход "сброс" (вывод 4), подача напряжения U₄ на который меньше 0,4 В прервет формирование выходного импульса (см. на диаграммах напряжений U₇ и U₃ укороченный импульс t_ук). В этом случае вывод 4 отсоединяется от вывода 8 и питания. Если напряжение U₄ больше 1 В, то эта цепь не влияет на работу одновибратора. В рассматриваемом нами одновибраторе вывод 4 соединен с выводом 8 (питание) и, следовательно, последнее условие выполняется.

Длительность t₃ импульса, формируемого на выходе одновибратора, определяется временем заряда конденсатора от 0 до величины 2U_п/3 и определяется из уравнения:

U_с (t) = U₇ (t) = U_п [ 1 – e ^{(– t3 / RtСt)} ] = 2U_п/3,

откуда .

Минимальная длительность выходного импульса обусловлена быстродействием элементов, входящих в таймер, и равна примерно 10 мкс.