Покровский / УМК ОРЭ ч.1(для студентов) / Радиоэлектроника(часть1) / Ответы(часть1)№41-42

Таймеры - 4 -

Таймеры.

Мультивибраторы генерируют импульсные последо­вательности, в которых отношение длительности паузы между импульсами к периоду повторения импульсов Т — скважность импульсов

.

Импульсные последовательности с большей скважностью можно получить при подключении к мультивибратору формирователя коротких импульсов. Такой способ, од­нако, обладает существенным недостатком, заключающимся в сложности получения импульсов требуемой длительности. Значи­тельно удобней изменять скважность импульсов, генерируемых таймером.

Таймеры—специализированные ИС, предназначенные для гене­рации интервалов времени - импульсов как малой (t_и ~ 1 мкс), так и большой (t_и ~1 ч) длительностей. Их назначение опреде­лило название: time - время.

Схема интегрального таймера показана на рис. 19.15. Про­мышленность выпускает таймеры без времязадающих элементов. Таймер состоит из двух компараторов, триггера, двух выходных каскадов и делителя напряжения.

Принципиальная электрическая схема ИС таймера SE/NE555 приведена на рис. 19.16. Отечественный аналог этого таймера — ИС КР1006ВИ1. Верхний компаратор выполнен на транзисторах VT1 — VT8, нижний компаратор — на транзисторах VT10 — VT14 и VT15, триггер —на транзисторах VT16 — VT18, ключ для сброса—на транзисторе VT19, первый выходной каскад—^:на тран­зисторе VT14, второй выходной каскад—на транзисторах VT20 — VT23. Де­литель на одинаковых резисторах R7—R9 делит с высокой точностью напря­жение питания Е на три равные части. Порог срабатывания нижнего компа­ратора равен Е/3, а верхнего компаратора −2E/3. Когда напряжение на неинвертирующем входе нижнего компаратора ниже порога Е/3, транзистор VT15 насыщен, триггер находится в исходном состоянии, в котором транзи­стор VT16 закрыт, а транзистор VT17 насыщен. В этом состоянии на выходах таймера высокое напряжение. В другое состояние (VT16 открыт, a VT17 зак­рыт) триггер переходит только при напряжениях на входах 2 и 6 обоих ком­параторов, превышающих соответственно пороговые Е/3 и 2Е/3. В это же со­стояние триггер можно перевести и низким потенциалом, подаваемым на вход 4 − сброс. При этом отпирается транзистор VT19, из-за чего запирается тран­зистор VT17.

Схема соединений таймера, работающего в качестве ждущего мультивибратора, приведена на рис. 19.17, а. Отрицательный запускающий импульс u_вх переводит триггер в исходное состоя­ние, в котором VT16 закрыт, a VT17 насыщен. При этом тран­зисторы VT20 и VT14 оказываются закрытыми. На выходе тай­мера устанавливается высокое напряжение (рис. 19.17, б).

Как только закрывается транзистор VT14, конденсатор С через резистор R заряжается. В момент времени, когда напряжение и_C становится равным напряжению верхнего порога (и_C = 2Е/3), открывается верхний компаратор, возвращающий триг­гер в исходное состояние, в котором транзистор VT16 открыт, а VT17 закрыт. При этом открывается транзистор VT14 и разря­жает конденсатор С. Длительность импульса t_и = 1,1RC равна времени заряда конденсатора от нуля до 2Е/3 и практически мо­жет изменяться в широких пределах.

Схема таймера, работающего в качестве автоколебательного мультивибратора, показана на рис. 19.18, а. В этой схеме входы компараторов 2 и 6 объединены. В момент включения питания конденсатор С не заряжен, поэтому низкое напряжение на вхо­де 2 переводит триггер в исходное состояние (VT16 закрыт, а VT17 насыщен). При этом на выходах 3 и 7 высокие напряже­ния. Когда напряжение и_C через R1 и R2 заряжающегося кон­денсатора С достигает верхнего порога 2E/3 (рис. 19.18, б), открывается верхний компаратор и возвращает триггер в состоя­ние: VT16 открыт, VT17 закрыт. Транзистор VT17, закрываясь, открывает транзистор VT14.

В этом состоянии конденсатор раз­ряжается через резистор R2 и открытый транзистор VT14. Про­цесс разряда продолжается до момента времени, когда и_C достигает значения нижнего порога Е/3. В этот момент срабатывает ниж­ний компаратор и перебрасывает триггер в исходное состояние. Транзистор VT14 закрывается, и конденсатор С вновь заряжа­ется через резисторы R1 и R2.

Длительность положительного импульса равна времени заряда конденсатора С через резисторы R1 и R2 от напряжения Е/3 до 2Е/3. Это время

Длительность паузы или длительность низкого уровня равна времени разряда емкости С через резистор R2 от напряжения 2Е/3 до Е/3:

Длительность периода колебаний

Скважность генерируемых импульсов

Выбирая R₁ >> R₂, можно уменьшать скважность. Реально дости­гаемая величина q ≈ 0,01. Если необходимо получить скважность импульсов q > 0,5, то шунтируют резистор R2 диодом так, как показано на рис. 19.18, в. В этой схеме конденсатор заряжается через резистор R1 и диод VD.

Время заряда

Разряжается конденсатор через резистор R2, поэтому время разряда, как и в схеме рис. 19.18,а, будет

Длительность периода

Скважность импульсов

Благодаря точной фиксации нижнего и верхнего порогов за­ряда емкости стабильность длительности генерируемых таймером импульсов значительно выше стабильности других мультивибра­торов. Исключение составляет только мультивибратор с кварце­вой стабилизацией.

Таймеры — многофункциональные импульсные устройства. На их основе можно создавать широтно-импульсные модуляторы. Для этого на вход 5 таймера, работающего в режиме автоколе­бательного мультивибратора (рис. 19.18 а), нужно подать моду­лирующее напряжение, изменяющее пороги срабатывания компа­раторов.

На ИС таймеров выполняют также стабилизаторы напряжения, различные регуляторы.

Литературный источник: [2] страницы 347-350.