диск электроника / el_rea / Разделы / Таймеры

Таймеры

Регистр К1804ИР1 (рис. 8.23, а). Регистр состоит из четырех D-триггеров. У регистра четыре прямых выхода и четыре управляемых с тремя состояниями. Функциональная схема регистра показана на рис. 8.23, 6.

Основные параметры регистра: напряжение питания 5 В±5 % (+“Un” - выв. 16; “Общ.” — выв. 8) потребляемый ток 150 мА; выходное напряжение сигнала 0 0,5 В, сигнала 1 3,4 В; входное напряжение сигнала 0 0,8 В, сигнала 1 2 В; входной ток сигнала 0 —2 мА, сигнала 1 0,05 мА; минимальная длительность тактового импульса 7 нс; период тактовых импульсов 16 нс; время задержки распространения входных сигналов от входа Т к выходам 6 нс, от входа ОЕ к управляемому выходу 12 нс; время установки сигнала на информационных входах о нс; время удержания сигнала на информационных входах 5нс; максимальная частота тактовых сигналов 100 МГц.

При напряжении низкого уровня на входе ОЕ разрешается вывод данных из регистра на управляемые выходы, а при напряжении высокого уровня — управляемые выходы отключаются и на них устанавливается напряжение высокого уровня,. Запись данных в регистры микросхемы происходит по фронту тактового импульса, т. е. по положительному перепаду напряжения.

Регистр обладает возможностью наращивания для получения регистров любой разрядности. Восьмиразрядный регистр, полученный путем соединения двух микросхем К1804ИР1, показан на рис. 8.23, в. Два четырехразрядных регистра можно использовать как двунаправленный интерфейс (рис. 8.23,г). Данные из шины А поступают в DD1 и передаются на шину А. На вход регистра DD2 поступают данные из шины А и передаются в шину В. Сигналы разрешения управляемых выходов используются для установки выходов любого из регистров в состояние высокого уровня 1. Содержимым каждого регистра можно непрерывно пользоваться через выходы N и М. При напряжении низкого уровня на входе ОЕ информация передается на соответствующую шину и она может быть записана в соседний регистр при поступлении на его вход тактового сигнала.

Применение регистра в качестве преобразователя восьмиразрядного последовательного кода в параллельный показано на рис. 8.23, д.

Таймер КР1006ВИ1 (рис. 8.24,а). Он предназначен для использования в качестве генератора и формиро- вателя импульсных сигналов. Функциональная схема таймера приведена на рис. 8.24, б.

Основные параметры таймера: напряжение питания 5...18 В; потребляемый ток при Uп=5 В составляет 5 мА, при Uп=15 В — 12 мА; точность установки периода следования импульсных сигналов 1 %; температурная стабильность периода следования импульсных сигналов 0,5 %/°С; зависимость периода следования импульсных сигналов от напряжения питания 0,01 %/В; порог переключения таймера при Uп=5 В равен 1,67 В, для Uп=15 В — 5 В; входной ток переключения 0,5 мкА; напряжение возврата в исходное состояние 0,7 В; ток возврата в исходное состояние 0,1 мА; пороговый ток включения, определяющий номинал внешнего резистора времязадающей цепи; 0,1 ...0,25 мкА; уровень напряжения срабатывания при Uп=15 В равен 10 В; при Uп=5 В — 3,33 В; время фронта выходного импульсного сигнала 100 нс, время спада 100 нс.

Входные дифференциальные усилители построены на транзисторах VT2, VT3, VT6, VT8 и VT10—VT13. Выходной сигнал усилителя VT2, VT3 подведен к входу дополнительного дифференциального усилителя на транзисторах VT4 и VT5, а с него сигнал поступает на суммирующий транзистор VT14. На базу этого транзистора подается выходной сигнал второго входного дифференциального усилителя. С коллектора транзистора VT14 сигнал поступает на вход триггера, образованного транзисторами VT15 и VT17. Управляют триггером транзисторы VT15 и VT16. Выходной сигнал триггера усиливается (VT18) и поступает на выходной эмиттерный повторитель на транзисторах VT20, VT21 и VT23.

На рис. 8.24, в показана зависимость потребляемого тока от напряжения питания при различных значениях температуры корпуса. Изменение относительной длительности выходного импульса от питающего напряжения и от температуры среды показано на рис. 8.24, г, д соответственно. Падение напряжения на таймере от выходного тока представлено на рис. 8.24, е.

На рис. 8.24, ж показана схема генератора импульсов, а на рис. 8.24, з — форма сигналов на конденсаторе С1 н на выходе. Основные параметры выходного сигнала определяются выражениями Ti=0,69(R1+R2)C1 И T2=0,69R2C1. Для R1=R2=1 кОм и С1=0,015 мкФ частота следования импульсов равна 32 кГц. Отношение Ti/T2=1—R2/(R1+2R2). Задавая резистором R1+R2 различные сопротивления, получим графики, приведенные на рис. 8.24, и.

Использование таймера в режиме преобразователя напряжения показано на рис. 8.24, к. На выходе микросхемы устанавливается импульсное напряжение частотой 2 кГц по форме, близкое к меандру. С помощью диодно-конденсаторного удвоителя напряжения на выходе формируется отрицательное напряжение, близкое к питающему. Напряжение Uп может составлять 5... 15 В.

На рис. 8,24, л показана схема генератора, которая по функциональным характеристикам близка к схеме на рис. 8.24, к. С учетом падения напряжения на диоде Uд длительность T1 будет равна: T1=R1C1ln(2Uп-3Uд)/(Uп-3Uд), Т2=0,69R2C1. Нестабильность длительности Т1 в зависимости от нестабильности питающего напряжения определяется выражением

Наряду с автоколебательным режимом работы таймера, он с успехом может быть применен как одновибратвр для формирователя импульсов заданной длительности (рис. 8.24, м), который по входному сигналу формирует на выходе импульс длительностью Т» 1,1R1C1 (рис. 8.24, н). Эта зависимость показана на рис. 8.24, о для различных значений R1.

На рис. 8.24, п показана схема делителя на три частоты импульсного сигнала, а на рис. 8.24, р — форма его входного и выходного сигналов. Устройство по схеме на рис. 8.24, с выполняет функции индикатора нерегулярности следования входного сигнала. На рис. 8.24, г приведены формы его входного и выходного сигналов и форма напряжения на конденсаторе С1.

Индикаторы длительности импульса (рис. 8.25). Они фиксируют импульсы заданной длительности. Положительный фронт входного сигнала, усиленного ступенью на транзисторе VT1 (рис. 8.25, а), запускает таймер DD1. Длительность выходного сигнала равна i =1,1R3С2. Этот импульс открывает транзистор VT2, который блокирует выход. Прохождение входного сигнала на выход будет заблокировано. Та часть входного импульса, которая не совпадает с длительностью импульса микросхемы, будет передана на выход.

Ждущий мультивибратор К155АГ1 (рис. 8.26). Условное обозначение микросхемы показано на рис. 8.26, а. Мультивибратор запускается фронтом или спадом входного импульса. После запуска входной сигнал не оказывает влияния на работу мультивибратора. Длительность выходных импульсов зависит от параметров времязадающей RC цепи, подключаемой к входам R и С, и может изменяться в широких пределах: i =0,7R1С1, где R1=2...40 кОм, C1=0...1000 пФ, а i выражается в наносекундах.

В мультивибраторе между выводами 9 и 11 имеется сопротивление R,=2 кОм, которое может быть использовано для установки длительности выходных импульсов. Возможны несколько вариантов образования времязадающих цепей: 1 — без внешнего резистора (вывод 9 подключают к плюсовому выводу источника питания); 2—внутреннее сопротивление с внешним резистором (его подключают между выводом 9 и плюсовым выводом источника питания); 3—только внешний резистор (его включают между выводом 11 и плюсовым выводом источника питания). Без внешних RC элементов длительность выходного импульса равна 30 нс.

Вход В — это вход внутреннего триггера Шмитта, который используют для запуска мультивибратора сигналами с пологим фронтом и спадом. Если напряжение на входе В станет больше порога включения, то мультивибратор будет запущен на время, определяемое параметрами RC цепи. Новый запуск произойдет, если напряжение на входе станет меньше порога выключения и затем вновь превысит его. Напряжение порога включения 1,55 В, а выключения 1,35 В.

Схема включения ждущего мультивибратора показана на рис. 8.26, б, а на рис. 8.26, в — форма сигналов в некоторых точках. Длительность выходного импульса определяется i =0,7 RC. Емкость конденсатора С1 можно менять от 10 пФ до 10 мкФ, a R1=2...40 кОм. В результате действия входного импульса напряжение на входе (вывод 10) становится равным 0,7 В, а на выходе (вывод 11) напряжение изменяется от 0,7 до —3,6 В. Схема включения ждущего мультивибратора в генератор с взаимным запуском доказана на рис. 8.26, г. Период выходного сигнала генератора определяется выражением

T=0,7R1C1+0,7R2C2.

Для управления длительностью выходного импульса ждущий мультивибратор включается, как показано на рис. 8.26, д. Здесь напряжение на выходе (вывод 10) ограничено до 1,6 В диодами VD5 и VD6. Закрывающий импульс на выходе (вывод 11) ограничен 1 В. Это дает возможность подключить управляющие диоды VD1—VD4 и коммутировать их логическими элементами DD1 (с открытым коллектором). Эквивалентное сопротивление можно определить из выражения:

1/Rэ=1/R5+A1/R1+A2/R2+А3/R3+А4/R4. где А — напряжения низкого или высокого уровня (0 или 1).

Форма сигналов в некоторых точках этого мультивибратора показана на рис. 8.26, е.

Ждущие мультивибраторы К155АГЗ (рис. 8.27). Микросхема (рис. 8.27, а) состоит из двух независимых ждущих мультивибраторов с парафазными выходами, двухвходовой логикой для запуска фронтом и спадом входного импульса, входом обнуления и подключения времязадающей RC-цепи. На рис. 8.27, б показана таблица состояний мультивибратора. Каждый из мультивибраторов может повторно запускаться подачей нового запускающего импульса до окончания выходного, поэтому можно получить один импульс на выходе при поступлении на вход серии импульсов (рис. 8.27, в, г).

Длительность выходного импульса зависит от параметров RC цепи и определявтса по формуле i =(0,2B...0,32)R1C1(1+0,7/R1), где R1=5 ... 50 кОм; C1 — неограничена [пФ].

Подключать RC цепь (рис. 8.27, д—ж) можно по-разному. Кремниевый диод VD1 обычно включают при значениях C1>1 нФ. Включение транзистора VT1 ограничено условием R1<0,7R1h21Э<2,5 МОм, где 5 кOM<R1£ 10 кОм.

Устройство на рис. 8.27, з формирует выходной импульс, длительность которого определяется выражением i =0,3R1C1, а для рис. 8.27, и i =0,3R1C1h21Э.

Мультивибратор К155АГЗ имеет внутреннюю задержку, равную 30 нс. Вход В является входом триггера Шмитта. Возможна различная организация взаимного запуска мультивибраторов: по входу В первого мультивибратора — сигналом с инверсного выхода второго, по входу А первого мультивибратора — сигналом с прямого выхода второго или другие комбинации.

Частоту генератора с перекрестными связями вычисляют по формуле

T=0,28[R1C1(1+0,7/R1)+R2C2(1+0,7/R2), где R-кОм; С—пФ; Т—нс.

вателя импульсных сигналов. Функциональная схема таймера приведена на рис. 8.24, б.

Основные параметры таймера: напряжение питания 5...18 В; потребляемый ток при Uп=5 В составляет 5 мА, при Uп=15 В — 12 мА; точность установки периода следования импульсных сигналов 1 %; температурная стабильность периода следования импульсных сигналов 0,5 %/°С; зависимость периода следования импульсных сигналов от напряжения питания 0,01 %/В; порог переключения таймера при Uп=5 В равен 1,67 В, для Uп=15 В — 5 В; входной ток переключения 0,5 мкА; напряжение возврата в исходное состояние 0,7 В; ток возврата в исходное состояние 0,1 мА; пороговый ток включения, определяющий номинал внешнего резистора времязадающей цепи; 0,1 ...0,25 мкА; уровень напряжения срабатывания при Uп=15 В равен 10 В; при Uп=5 В — 3,33 В; время фронта выходного импульсного сигнала 100 нс, время спада 100 нс.

Входные дифференциальные усилители построены на транзисторах VT2, VT3, VT6, VT8 и VT10—VT13. Выходной сигнал усилителя VT2, VT3 подведен к входу дополнительного дифференциального усилителя на транзисторах VT4 и VT5, а с него сигнал поступает на суммирующий транзистор VT14. На базу этого транзистора подается выходной сигнал второго входного дифференциального усилителя. С коллектора транзистора VT14 сигнал поступает на вход триггера, образованного транзисторами VT15 и VT17. Управляют триггером транзисторы VT15 и VT16. Выходной сигнал триггера усиливается (VT18) и поступает на выходной эмиттерный повторитель на транзисторах VT20, VT21 и VT23.

На рис. 8.24, в показана зависимость потребляемого тока от напряжения питания при различных значениях температуры корпуса. Изменение относительной длительности выходного импульса от питающего напряжения и от температуры среды показано на рис. 8.24, г, д соответственно. Падение напряжения на таймере от выходного тока представлено на рис. 8.24, е.

На рис. 8.24, ж показана схема генератора импульсов, а на рис. 8.24, з — форма сигналов на конденсаторе С1 н на выходе. Основные параметры выходного сигнала определяются выражениями Ti=0,69(R1+R2)C1 И T2=0,69R2C1. Для R1=R2=1 кОм и С1=0,015 мкФ частота следования импульсов равна 32 кГц. Отношение Ti/T2=1—R2/(R1+2R2). Задавая резистором R1+R2 различные сопротивления, получим графики, приведенные на рис. 8.24, и.

Использование таймера в режиме преобразователя напряжения показано на рис. 8.24, к. На выходе микросхемы устанавливается импульсное напряжение частотой 2 кГц по форме, близкое к меандру. С помощью диодно-конденсаторного удвоителя напряжения на выходе формируется отрицательное напряжение, близкое к питающему. Напряжение Uп может составлять 5... 15 В.

На рис. 8,24, л показана схема генератора, которая по функциональным характеристикам близка к схеме на рис. 8.24, к. С учетом падения напряжения на диоде Uд длительность T1 будет равна: T1=R1C1ln(2Uп-3Uд)/(Uп-3Uд), Т2=0,69R2C1. Нестабильность длительности Т1 в зависимости от нестабильности питающего напряжения определяется выражением

Наряду с автоколебательным режимом работы таймера, он с успехом может быть применен как одновибратвр для формирователя импульсов заданной длительности (рис. 8.24, м), который по входному сигналу формирует на выходе импульс длительностью Т» 1,1R1C1 (рис. 8.24, н). Эта зависимость показана на рис. 8.24, о для различных значений R1.

На рис. 8.24, п показана схема делителя на три частоты импульсного сигнала, а на рис. 8.24, р — форма его входного и выходного сигналов. Устройство по схеме на рис. 8.24, с выполняет функции индикатора нерегулярности следования входного сигнала. На рис. 8.24, г приведены формы его входного и выходного сигналов и форма напряжения на конденсаторе С1.

Индикаторы длительности импульса (рис. 8.25). Они фиксируют импульсы заданной длительности. Положительный фронт входного сигнала, усиленного ступенью на транзисторе VT1 (рис. 8.25, а), запускает таймер DD1. Длительность выходного сигнала равна i =1,1R3С2. Этот импульс открывает транзистор VT2, который блокирует выход. Прохождение входного сигнала на выход будет заблокировано. Та часть входного импульса, которая не совпадает с длительностью импульса микросхемы, будет передана на выход.

Ждущий мультивибратор К155АГ1 (рис. 8.26). Условное обозначение микросхемы показано на рис. 8.26, а. Мультивибратор запускается фронтом или спадом входного импульса. После запуска входной сигнал не оказывает влияния на работу мультивибратора. Длительность выходных импульсов зависит от параметров времязадающей RC цепи, подключаемой к входам R и С, и может изменяться в широких пределах: i =0,7R1С1, где R1=2...40 кОм, C1=0...1000 пФ, а i выражается в наносекундах.

В мультивибраторе между выводами 9 и 11 имеется сопротивление R,=2 кОм, которое может быть использовано для установки длительности выходных импульсов. Возможны несколько вариантов образования времязадающих цепей: 1 — без внешнего резистора (вывод 9 подключают к плюсовому выводу источника питания); 2—внутреннее сопротивление с внешним резистором (его подключают между выводом 9 и плюсовым выводом источника питания); 3—только внешний резистор (его включают между выводом 11 и плюсовым выводом источника питания). Без внешних RC элементов длительность выходного импульса равна 30 нс.

Вход В — это вход внутреннего триггера Шмитта, который используют для запуска мультивибратора сигналами с пологим фронтом и спадом. Если напряжение на входе В станет больше порога включения, то мультивибратор будет запущен на время, определяемое параметрами RC цепи. Новый запуск произойдет, если напряжение на входе станет меньше порога выключения и затем вновь превысит его. Напряжение порога включения 1,55 В, а выключения 1,35 В.

Схема включения ждущего мультивибратора показана на рис. 8.26, б, а на рис. 8.26, в — форма сигналов в некоторых точках. Длительность выходного импульса определяется i =0,7 RC. Емкость конденсатора С1 можно менять от 10 пФ до 10 мкФ, a R1=2...40 кОм. В результате действия входного импульса напряжение на входе (вывод 10) становится равным 0,7 В, а на выходе (вывод 11) напряжение изменяется от 0,7 до —3,6 В. Схема включения ждущего мультивибратора в генератор с взаимным запуском доказана на рис. 8.26, г. Период выходного сигнала генератора определяется выражением

T=0,7R1C1+0,7R2C2.

Для управления длительностью выходного импульса ждущий мультивибратор включается, как показано на рис. 8.26, д. Здесь напряжение на выходе (вывод 10) ограничено до 1,6 В диодами VD5 и VD6. Закрывающий импульс на выходе (вывод 11) ограничен 1 В. Это дает возможность подключить управляющие диоды VD1—VD4 и коммутировать их логическими элементами DD1 (с открытым коллектором). Эквивалентное сопротивление можно определить из выражения:

1/Rэ=1/R5+A1/R1+A2/R2+А3/R3+А4/R4. где А — напряжения низкого или высокого уровня (0 или 1).

Форма сигналов в некоторых точках этого мультивибратора показана на рис. 8.26, е.

Ждущие мультивибраторы К155АГЗ (рис. 8.27). Микросхема (рис. 8.27, а) состоит из двух независимых ждущих мультивибраторов с парафазными выходами, двухвходовой логикой для запуска фронтом и спадом входного импульса, входом обнуления и подключения времязадающей RC-цепи. На рис. 8.27, б показана таблица состояний мультивибратора. Каждый из мультивибраторов может повторно запускаться подачей нового запускающего импульса до окончания выходного, поэтому можно получить один импульс на выходе при поступлении на вход серии импульсов (рис. 8.27, в, г).

Длительность выходного импульса зависит от параметров RC цепи и определявтса по формуле i =(0,2B...0,32)R1C1(1+0,7/R1), где R1=5 ... 50 кОм; C1 — неограничена [пФ].

Подключать RC цепь (рис. 8.27, д—ж) можно по-разному. Кремниевый диод VD1 обычно включают при значениях C1>1 нФ. Включение транзистора VT1 ограничено условием R1<0,7R1h21Э<2,5 МОм, где 5 кOM<R1£ 10 кОм.

Устройство на рис. 8.27, з формирует выходной импульс, длительность которого определяется выражением i =0,3R1C1, а для рис. 8.27, и i =0,3R1C1h21Э.

Мультивибратор К155АГЗ имеет внутреннюю задержку, равную 30 нс. Вход В является входом триггера Шмитта. Возможна различная организация взаимного запуска мультивибраторов: по входу В первого мультивибратора — сигналом с инверсного выхода второго, по входу А первого мультивибратора — сигналом с прямого выхода второго или другие комбинации.

Частоту генератора с перекрестными связями вычисляют по формуле

T=0,28[R1C1(1+0,7/R1)+R2C2(1+0,7/R2), где R-кОм; С—пФ; Т—нс.