10.2.3. Одновібратори на основі таймера кр1006ви1

Серед мікросхем, що використовуються в пристроях імпульсної схемотехніки, особливе місце посідає інтегральний таймер типу КР1006ВИ1 (зарубіжні аналоги NE555, SA555, KA555, LM555). Його функціональна схема приведена на рис. 10.22.

Рис. 10.22

Таймер містить у собі два компаратори DA1 і DA2, RS-тригер асинхронного типу, транзисторний ключ з відкритим колектором VT3, двотактний транзисторний підсилювач на VT1 і VT2, а також прецизійні резистори R₁…R₃ , призначені для рівномірного розподілення напруги між ними, тобто ; . Резисторний дільник напруги виготовлений так, що за допомогою зовнішніх резисторів, які приєднуються паралельно встановленим, можна змінювати пропорції між напругами U_H та U_B .

Вихідні каскад забезпечують досить високу універсальність таймера. Навантаження, що приєднується одним з виводів до Вих. 1, іншим може бути приєднаним як до загальної шини, так і до напруги живлення. Вихідний струм при обох способах приєднання навантаження може досягати 100 мА. Вихідний опір 10 Ом.

Вивід Вих. 2 використовується як допоміжний вихід, а також як вивід для приєднання зовнішніх елементів зворотного зв’язку. Вихідний струм до 100 мА.

Компаратори в таймері призначені для порівняння вхідної напруги U_ВХ. П. , що подається на вивід 6, з еталонною. Установочний вхідний сигнал низького рівня U_УСТ. подається на вхід 2. Компаратор при цьому формує сигнал високого рівня, який встановлює RS-тригер в одиничний стан по прямому виходу, транзистор VT2 відкривається, і на виході Вих. 1 маємо сигнал високого рівня. Якщо напруга U_ВХ. П. на вході 6 перевищить пороговий рівень , то компаратор DА1 своїм вихідним сигналом високого рівня встановить RS-тригер у початковий стан, а на виході Вих. 1 буде сигнал низького рівня. Вхідні опори таймера досить високі, а тому приєднані до входів кола практично не навантажуються. Вхідний струм компараторів DА1, DА2 не перевищує 0,5 мкА.

Зовнішній вхід Е тригера забезпечує доступ до RS-тригера безпосередньо. При низькому півні напруги на вході Е тригер встановлюється в початковий стан незалежно від рівнів сигналів на входах 2 і 5. Сигнал високого рівня на роботу схеми не впливає.

Якщо на виходи тригера одночасно поступають сигнали установки в різні стани, то тригер встановлюється в відповідності до пріоритетів сигналів. Найвищий пріоритет має сигнал дозволу Е, що подається на вхід 4. Його дія була описана вище. Другим за ієрархією є сигнал U_УСТ. , що подається на вхід 2. При наявності сигналу дозволу, тобто при E = 1, за умови U_УСТ. < U_H прямий вихід тригера, як вже відмічалось, прийме одиничне значення незалежно від рівня напруги U_ВХ. П. на вході 6. Наймолодший пріоритет має сигнал U_ВХ. П. . При виконанні умов: E = 1; U_УСТ. > U_H і при U_ВХ. П. > U_B тригер встановлюється в нуль.

При створенні пристроїв на основі таймерів часові параметри задаються зовнішніми RC-колами, а швидкий розряд конденсатора може бути забезпечений за допомогою транзистора VT3. У той же час, оскільки пороговим елементом є компаратор DA1 (вхід 6), то звідси витікає типова схема використання таймера. Як варіант побудови одновібратора, вона приводиться на рис. 10.23, а.

При високому рівні сигналу на вході 2 тригер одновібратора знаходиться у початковому стані (сигнал високого рівня на інверсному виході), транзистор VT3 відкритий і шунтує конденсатор C₁ . Пристрій знаходиться в стійкому стані.

Поява короткочасного імпульсу на вході 2 змінить стан тригера, і транзистор VT3 закриється. З цього моменту через резистор R від джерела живлення +Е почне заряджатись конденсатор C₁ . У момент часу, коли напруга на ньому і, відповідно, на вході 6 досягне рівня , тригер змінить свій стан, і конденсатор миттєво розрядиться через транзистор VT3. Часові діаграми, які ілюструють описаний процес, приведені на рис. 10.23, б.

а

б

Рис. 10.23

Тривалість вихідного імпульсу [Зельд.]:

.

З формули видно, що величина не залежить від напруги живлення, що обумовлено тим, що вона однаково впливає як на порогову напругу на вході 6, так і на напругу на конденсаторі.

Мінімальна тривалість обумовлена швидкодією елементів таймера і складає приблизно 10 мкс. Максимальна величина обмежується активною складовою опору конденсатора C₁ та вхідним струмом мікросхеми, який обмежує величину опору R зверху. Обумовлено це тим, що зарядний струм повинен значно перевищувати величину вхідного струму. Обмеження опору R знизу накладає на транзистор VT3 (рис. 10.22) обмеження допустимою величиною колекторного струму.

Тривалість запускаючого імпульсу завжди повинна бути меншою, ніж вихідного. Якщо за час дії поступає декілька запускаючих імпульсів, то вони не можуть змінити стан одновібратора.