Лабораторна робота №

Тема: Дослідження інтегрального таймера

Мета: закріплення знань про схему, параметри і роботу інтегрального таймера КР1006ВИ1, розрахунок і дослідження генераторів, виконаних на цій мікросхемі.

Обладнання

1. Комп'ютер з програмою Electronics Workbench

Теоретичний матеріал для підготовки до лабораторної роботи.

Мікросхема (МС) КР1006ВИ1 (інтегральний таймер) призначена для формування імпульсів напруги тривалістю від 10 мкс до десятків хвилин. Її можна застосовувати в стабільних датчиках часу, генераторах імпульсів, широтно-імпульсних модуляторах, перетворювачах напруги, в апаратурі промислової, побутової електроніки і автоматики.

Мікросхема КР1006ВИ1 виконана на біполярних транзисторах і має наступні технічні характеристики:

– напруга живлення мікросхеми Uжив = 5...15 В;

– максимальний струм навантаження — 100 мА;

– вихідний опір Rвых  10 Ом;

– найбільша допустима розсіювана потужність — 500 мВт;

– тривалість імпульсу і паузи генераторів на мікросхемі КР1006ВИ1 із зовнішніми часозадавальними елементами R і C можуть бути визначені з формул (3), що приводяться далі, і (4).

Мал. 1. Функціональна схема таймера КР1006ВИ1

Дільник напруги на резисторах однакового номінала R1, R2, R3 формує напруги U_оп1 і U_оп2, що подаються на входи компараторів DA1 і DA2. Напруга U_оп1, що знімається з резисторів R2 і R3 і рівне, подається на вхід “мінус” компаратора DA1, де порівнюється з напругою, що поступає на вивід 6 мікросхеми. Напруга U_оп2, що знімається з резистора R3 і рівне 1/3Uп, подається на вхід “плюс” компаратора DA2, де порівнюється з напругою, що поступає на вивід 2 мікросхеми. Вивід 5 мікросхеми дозволяє змінювати величини напруг U_оп1 і U_оп2 за рахунок підключення резистора між виводами 5 і 8 або 5 і 1. Крім того, на вхід 5 можна подавати зовнішню напругу. Воно змінить величини U_оп1 і U_оп2, а це дозволить управляти тривалістю імпульсів за допомогою зовнішньої напруги.

Вихідні сигнали компараторів подаються на входи асинхронного RS-тригера DD1.

Виходи компараторів поступають на входи асинхронного тригера DD1. Як можна зрозуміти, при одночасному виконанні умов 1 і 2, тригер встановиться в стан логічної 1. Тоді високим рівнем з прямого виходу тригера буде відкритий транзистор VT2, а низьким рівнем з інверсного виходу тригера буде закритий транзистор VT1. Іншими словами, в цьому випадку практично вся напруга живлення через відкритий транзистор VT2 передаватиметься на вихід МС

(на виході 3 МС буде високий рівень).

У лабораторній роботі досліджується зарубіжний аналог інтегрального таймера — мікросхема 555. На мал. 1,б приведено УГП цієї схеми і призначення її виводів.

На мал. 2 показані схеми генераторів, побудованих на цій МС. Схеми приведені у вигляді, відповідному їх уявленню на монтажному столі моделюючої програми. Перетворення однієї схеми в іншу виконується просто.

На рис.2,а приведена схема простого генератора прямокутних імпульсів, амплітуда яких визначається напругою живлення, частота – зовнішнім часозадавальним ланцюгом RC, а шпаруватість рівна 50%.

У цій схемі часозадавальний ланцюг RC підключений до вихідного контакту, так що конденсатор C заряджає (розряджається) через резистор R вихідною напругою. Напруга з конденсатора подається на входи компараторів: вхід 2 і вхід 6. Вивід 4 приєднаний до джерела живлення, щоб забезпечити безперервне генерування.

Робота схеми відбувається таким чином.

Допустимо, що на початку роботи конденсатор C розряджений. Тоді на виході схеми (3, OUT) буде високий рівень напруги. Внаслідок цього конденсатор почне заряджати з постійною часу T = RC. У міру заряду напруга на конденсаторі перевищить опорну напругу Uо_п1, отже на виході компаратора DA2 встановиться низький рівень, але це не зрадить стану тригера DD1 і, отже, виходу схеми.

Коли зростаюча напруга на конденсаторі досягне величини U_оп2, перемкнеться компаратор DA1 і на виході схеми встановиться низький рівень напруги (рядок 4 в таблиці). Тепер конденсатор почне розряджатися, вихід компаратора DA1 перемкнеться в початковий (низьке) стан, але тригер і вихід МС залишаться в колишньому стані (низький рівень на виході). Коли напруга на конденсаторі, що розряджається, досягне величини U_оп1, компаратор DA2 перемкнеться на високий

З викладеного повинно бути ясно, що тривалість позитивного імпульсу в даних схемах визначається часом заряду конденсатора від рівня U_оп1 до рівня U_оп2, а тривалість паузи – часом розряду конденсатора від U_оп2 до U_оп1. Ці часи визначаються відповідними постійними часу заряду Tз = RзC і розряду Tр = RрC і значеннями рівнів опорних напруг U_оп1 і U_оп2. Тут під Rз і Rр розуміються еквівалентні опори, що діють під час відповідних процесів. На час заряду конденсатора резистор Rз підключається до напруги живлення U (Uвых МС практично йому рівно), а при розряді резистор Rр з'єднується із загальною точкою (0 В).