Микросхема и генератор импульсов ne555
Содержание:
Генератор пилообразного напряжения на 555 таймере
Пилообразный сигнал может быть сформирован разными способами, одним из наиболее популярных способов является заряд конденсатора стабильным током. При этом напряжение на конденсаторе будет линейно нарастать, и если полностью разряжать конденсатор при достижении на нём максимального напряжения, то и будет сформирован пилообразный сигнал. По сути дела схема является обычным релаксационным генератором.
Обычно для реализации такого генератора используют тиристор или его аналог на биполярных транзисторах. Но можно использовать альтернативный способ, применив интегральный таймер 555 (КР1006ВИ1). Схема такого генератора пилообразного напряжения изображена на рисунке 1. Она состоит из , выполненного на транзисторе VT1 и стабилитроне D1, и узла управления разрядом, выполненным на микросхеме интегрального таймера 555 (КР1006ВИ1) и диоде D2.
Рис. 1. Принципиальная схема генератора пилообразного напряжения на 555 таймере (КР1006ВИ1).
Выход 3 таймера соединён со входом 5 через диод D2, что позволяет снизить напряжение на внутреннем делителе до нуля при наличии на выходе таймера сигнала низкого уровня. Такая конфигурация позволяет почти полностью разрядить конденсатор С1. Как только конденсатор разрядится до некоторого минимального напряжения, то таймер переключается и конденсатор начинает заряжаться от источника тока, и далее процесс циклично повторяется.
Частота колебаний генератора пилообразного напряжения зависит от ёмкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1. Частота определяется по формулеF=0,4/R1C1. При указанных на схеме номиналах она будет составлять примерно 4 кГц.
Ток, протекающий через резистор R1 должен быть небольшим, так как в процессе разряда конденсатора выход источника тока замыкается на землю. Этот ток рассчитывается по формулеI=(VD1-Vbe)/R1, где VD1 — это напряжение стабилизации стабилитрона D1 (в данном случае 4,7В) и Vbe — прямое напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1 (0,7В). Для получения хорошей формы сигнала ток, протекающий через резистор R1 не должен превышать 20 мА.
В качестве транзистора VT1 можно использовать практически любой маломощный низкочастотный pnp транзистор, например, КТ502. Стабилитрон D1 — любой с напряжением стабилизации 4,7 вольт. Если применить стабилитрон на напряжение 2,7 вольт, то напряжение питания схемы можно будет снизить до 5В. Диод D2 — любой кремниевый, например, кд503, кд 509.
Описание и основные параметры схемы
Микросхема состоит из делителя напряжения с двумя опорными напряжениями для сравнения, двух прецизионных компараторов (низкого и высокого уровней), RS-триггера с дополнительным входом сброса, транзисторного ключа с и выходного усилителя мощности для увеличения нагрузочной способности.
Номинальное напряжение питания базовой версии микросхемы может находиться в пределах 4,5…16,5 В. Некоторые модификации работоспособны до 18 В. КМОП-версии отличаются возможностью работы при пониженном напряжении питания (от 2 В).
Потребляемый микросхемой ток может достигать величины 6…15 мА в зависимости от напряжения питания (6 мА при VCC = 5 В и 15 мА при VCC = 15 В). Типовое потребление бывает меньше и обычно составляет 3…10 мА в состоянии низкого уровня и 2…9 мА — в состоянии высокого. Ток потребления КМОП-версий таймера не превышает сотен микроампер.
Максимальный выходной ток для отечественной КР1006ВИ1 и КМОП-версий таймера составляет 100 мА. Большинство ныне выпускаемых зарубежных аналогов, выполненных по биполярной технологии, допускает выходной ток до 200 мА и более.
Особенности и недостатки
Применённая схема неотключаемого внутреннего делителя напряжения на входе делает невозможным независимую установку напряжений сравнения верхнего и нижнего компараторов, что уменьшает область возможного применения микросхемы. В этих случаях можно применить микросхему двойного компаратора с двумя встроенными логическими элементами 3И-НЕ для построения RS-триггера NE521.
К недостаткам биполярного таймера также можно отнести значительный импульсный ток потребления (до 300—400 мА) в моменты переключения таймера. Этот ток вызван сквозными токами выходного каскада микросхемы. С данной особенностью связана рекомендация подключать между выводом 5 («контроль делителя») и минусом питания блокирующий конденсатор на 0,01…0,1 мкФ. Он защищает внутренний делитель микросхемы от помех, наводимых по цепи питания в моменты переключения таймера, что устраняет нестабильность его запуска и повышает общую надёжность схемы. Для аналогичных целей микросхему рекомендуется шунтировать по цепи питания керамическим конденсатором ёмкостью 1 мкФ, который располагается в непосредственной близости к микросхеме. Следует заметить, что указанный недостаток практически устранён в КМОП-версиях таймера, поэтому применение с ними дополнительных конденсаторов обычно не требуется.
