Читайте также:
|
В ряде устройств используются устройства, задачей которых является коммутация (включение, выключение, переключение) цепей через заданное время (от секунд до нескольких лет). Эта задача реализуется с помощью таймеров -устройств, предназначенных для получения точных интервалов времени или последовательности импульсов со стабильными частотами.
Таймер представляет собой аналого-цифровую многофункциональную интегральную (выполненную по методам фотолитографии) схему, которая может быть использована не только как одновибратор, но и для создания генераторов сигналов разнообразной формы, формирователей импульсов, преобразователей и т.п. [Штумпф].
Упрощенная принципиальная схема таймера серии К1006ВИ1 (SE555, NE555) приведена на рис. 18.
В состав схемы входят два компаратора А 1 и А 2, RS -триггер, входной прецизионный усилитель напряжения, выходной инвертирующий усилитель мощности УМ, а также элементы блокировки и разрешения. Резистивный делитель R 1- R 3 задает пороговые значения напряжений для компараторов. Через вывод 5 их можно регулировать (изменяя внешние потенциалы), не меняя напряжения питания U п (вывод 8), которое устанавливается в широком интервале от 5 В до 15 В. Поскольку все сопротивления одинаковы, то пороговые напряжения для компараторов составляют соответственно, U п/3, 2 U п/3. Компараторы предназначены для управления RS- триггером, на выходе которого формируются прямоугольные сигналы, подаваемые на инвертирующий усилитель мощности. В исходном состоянии на выходе А 1 - лог. 0, а на А 2 - лог. 0, поэтому на выходе триггера - состояние, определяемое цепью транзистора VT 2.
Рис. 18. Упрощенная схема таймера K1006BИ1
Транзистор VT 2 служит для установки режима работы таймера. Вывод 1 схемы таймера соединен с землей (рис. 19, а). Если при поданном напряжении питания на вход 4 (вход блокировки) подано низкое напряжение (менее 0,4 В, лог. 0), то транзистор VT 2 закрыт, не протекает базы VT 1 и транзистор VT 1 -закрыт. Говорится, что VT 2 блокирует вход инвертирующего усилителя мощности, вследствие чего на выходе таймера будет высокое напряжение (лог. 1), вне зависимости от сигналов на остальных (2, 5, 6) входах. Этот режим работы таймера называется пассивным.
Если на вход 4 подано разрешающее напряжение (более +1 В, лог. 1), то таймер переходит в активный режим: транзистор VT 2 открыт, протекает базы VT 1 и транзистор VT 1 -открыт и насыщен. Между выводами 1-7 напряжение не более 0,6 В, аналогично на выходе Q - лог. 0; напряжение на входе УМ (точка Q) - минимальное, на выходе инвертирующего элемента УМ – лог. 1.
Импульсный сигнал на выходе УМ (лог. 0 или лог. 1) появится тогда, когда появится управляющий сигнал, поступающий на вход 2. Другими словами, цепь блокировки создает устойчивую рабочую точку на входе УМ.
В исходном состоянии после подачи питания:
- разрешающее напряжение U 4 = U п подано;
- на контакте 6 - ноль, поэтому на выходе А 1 - лог. 0;
- на инверсный вход 2 подается напряжение U 2 > U п/3, а на прямом - U п/3, поэтому на выходе А 2 - лог. 0, и следовательно, на выходе Q подтверждается лог. 1, а на выходе УМ – лог. 0.
Схема ожидает управляющего сигнала.
Рис. 19. Работа таймера в режиме одновибратора и его временные диаграммы
Управляющий сигнал (запуск схемы) производится фронтом отрицательного импульса, подаваемого на инверсный вход 2 ОУ А 2. Поскольку на прямом входе напряжение U п/3, то для запуска необходимо условие U вх = D U 2< U п/3, при котором на выходе ОУ А2 происходит переключение от лог. 0 до лог. 1. Сигнал лог. 1 подается на R -вход RS -триггера, поэтому он выключается, так что на выходе Q - сигнал изменяется от лог. 1 (высокое напряжение) до лог. 0 (низкое). Напряжение на базе транзистора VT 1 - падает, и он закрывается, ²размыкая² контакты 1 (земля) и 7.
На выходе 3 (выход схемы таймера) инвертирующего усилителя мощности формируется уровень высокого напряжения.
Этот процесс можно прервать следующим образом:
- на прямой вход (6) ОУ А1 будет подано напряжение U вх = U 6 > 2 U п/3, что приведет к сигналу лог. 1 на S, итогда на выходе Q = 1. Следовательно, на выходе инвертирующего УМ – лог. 0;
- на вход 7 (коллектор транзистора VT 1) не будет подан сигнал ²разряда², повышающий напряжение в точке Q до лог. 1;
- отключением управляющего напряжения.
Дополняя схему таймера различными навесными элементами, можно получить различные схемы: одновибратора, мультивибратора и т.п. у которых временные интервалы формируются с высокой точностью. При этом можно управлять значениями пороговых напряжений (подачей сигнал на вход 5) и прерывать процесс сигналом на вход 4.
На рис. 19, а приведена схема включения таймера в режим одновибратора. После подачи питания (момент 0) на контактах ИМС устанавливаются соответствующие потенциалы, причем: U 2 > U п/3, U 4 = + U п; U 7 = 0 (конденсатор С не заряжен, т.к. шунтируется открытым транзистором VT 1); U 3 = 0 (лог. 0).
Запуск схемы (рис. 18, б) производится подачей (момент 1) на вход 2 отрицательного сигнала (напряжение падает). Как только напряжение на контакте 2 упадет ниже U п/3, на выходе Q – лог. 0, а на выходе схемы - лог. 1. Т.к. транзистор VT 1 закрыт, то конденсатор начинает заряжаться и как только на контакте 6 U с> 2 U п/3, то Q = лог. 1, а на выходе - лог. 0. Транзистор VT 1 насыщается, а конденсатор ²мгновенно² разряжается. Схема готова к новому циклу.
Процесс можно прервать, подав (момент 2) на вход 4 (²Сброс²) сигнал менее 0,4 В.
Схема обеспечивает широкий диапазон длительности импульсов:
t и = 1,1 RC (R = 1,0 кОм… 10 кОм; С = 100 пФ…1,0 мкФ).
В том случае, когда к клемме 5 подключается внешнее управляющее напряжение U у то потенциал точки 5, связанной с инвертирующим входом возрастает, и конденсатору С необходимо большее время для зарядки, т.е. время импульса увеличивается:
t и = RCln [ U п/(U п - U у)].
Время нарастания входного сигнала (время переднего фронта) не более 100 нс, максимальный выходной ток - 100 мА.
Для защиты от помех целесообразно к выводу 5 подключить шунтирующий конденсатор C ш емкостью до 0,01 мкФ.
Для работы в режиме мультивибратора к таймеру (рис. 19) подключаются два внешних резистора Rt и R 1, а также время задающий конденсатор Сt.
Схема, представленная на рис. 19, работает следующим образом.
Рис. 20. Подключение таймера в режиме мультивибратора
При подаче питания конденсатор Сt, как и в предыдущей схеме, начинает заряжаться от цепи питания через резисторы Rt и R 1. Как только напряжение на входе 6 достигнет значения U с > 2 U п/3, то Q = лог. 1, на выходе - лог. 0, транзистор VT 1 насыщается, а конденсатор разряжается через резистор R 1 и VT 1. После того как напряжение U с = U 2 < U п/3 cхема вновь переключается. Время импульса t и рассчитывается по соотношению:
t и» 0,7(2 R 1 + R 2) C.
Примеры использования микросхем в режиме таймера приведены в программах EWB (ИМС 555 в группе MIXED): 555var.ewb; 555-1.ewb; rfsidtn.ewb.
Дата добавления: 2015-07-19; просмотров: 127 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Мультивибратор на последовательно соединенных элементах | | | ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА |