ЭЛЕКТРОНИКА – ЭТО ПРОСТО! ТЕОРИЯ + ПРАКТИКА

Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!

Продолжаем знакомиться с импульсной техникой.

Основой всех схем будет микросхема-таймер NE555. Все схемы в дальнейшем могут применяться для решения конкретных задач при проектировании устройств. Таких устройств может быть великое множество…

Чтобы лучше понять работу схем надо опять вспомнить функциональную схему таймера.

Рис. 1. Функциональная схема таймера NE555 с контрольными точками ( обозначены красным цветом ).

Чтобы микросхема-таймер стала генерировать импульсы надо соединить выход с входом через RC-цепочку, которая будет определять длительность импульсов и частоту повторения импульсов.

Рис. 2. Самый простой RC-генератор на таймере.

При включении питающего напряжения конденсаторы разряжены и начинают заряжаться. Напряжение на выводе 2 микросхемы минимальное и меньше опорного, из-за этого на выходе компаратора DA1 устанавливается высокий уровень, переключающий RS-триггер в единичное состояние. После этого на выводе 3 микросхемы устанавливается высокий уровень ( транзистор VT3 закрыт, а VT2 открыт ) равный напряжению питания минус падение на двух переходах база-эмиттер ( в схеме VT2 состоит из двух транзисторов). Напряжение на конденсаторе увеличивается ( заряд через резистор R) и стремится к выходному напряжению ( Uпит – 1,5В ). Но при достижении напряжения на конденсаторе уровня U2 на входе компаратора DA2, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, переключающий RS-триггер в нулевой уровень и напряжение на выводе 3 уменьшается до минимума (VT3 открывается, а VT2 закрывается ). Конденсатор начинает разряжаться через резистор Rи открытый транзистор VT3. Как только уровень напряжения на входе компаратора DA1 станет меньше напряжения U1, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, триггер переключается и процесс повторяется. И пока подано напряжение питания микросхема будет вырабатывать прямоугольные импульсы…

Рис. 3. Временные диаграммы заряда-разряда конденсатора С.

Изменяя номиналы резистор R от 1 кОм до 100 кОм и конденсатора С 1000 пФ до 10 мкФ можно получить частоту генерируемых колебаний от 200 … 300 кГц до долей Гц.

Точнее длительность импульса tз и длительность паузы tр можно рассчитать по формулам:

Но у микросхемы не только вывод 3 является выходом… Есть ещё вывод 7 – это коллектор транзистора VT1. Это вывод с так называемым «открытым коллектором». Термин «открытый коллектор» означает, что при подаче на базу управляющего импульса или напряжения отпирания – транзистор открывается, но у него должна быть внешняя цепь нагрузки, подключенная к плюсу питания. При отсутствии внешней нагрузки ( обмотка реле, резистор, светодиод с резистором и каскад на транзисторе ) транзистор не может выполнять свою функцию.

Генератор получится если резистор R подключить к плюсу питания, а вывод 7 к общей точке резистора и конденсатора.

Рис. 4. Очень простой генератор, очень коротких отрицательных импульсов.

В этом варианте генератора заряд конденсатора происходит аналогично генератору на Рис. 2, но разряд происходит за очень короткое время из-за того, что транзистор VT1подключен непосредственно к конденсатору без резистора.

Рис. 5. Временные диаграммы заряда-разряда конденсатора С.

Получился генератор очень коротких отрицательных импульсов. Такими импульсами удобно запускать схемы работающие в ждущем режиме, но для увеличения периода следования импульсов, ёмкость конденсатора С можно увеличивать до определённого предела, а дальнейшее её увеличение просто выведет из строя транзистор VT1 из-за большой энергии накопленной в конденсаторе. Для уменьшения разрядного тока потребуется установить ещё один резистор.

Рис. 6. Генератор с дополнительным резистором.

В этой схеме конденсатор заряжается через резисторы R1 и R2, а разряжается через резистор R2. В данном варианте пауза между импульсами увеличена, но и эти импульсы также можно применять для запуска схем, работающих в ждущем режиме и при этом можно увеличивать период запуска увеличением ёмкости конденсатора без повреждения транзистора VT1.

Рис. 7. Временные диаграммы заряда конденсатора С через резисторы R1 + R2 и разряда через резистор R2.

Ниже приведены формулы для расчёта времени заряда и разряда.

Разделив цепи заряда и разряда с помощью диодов можно раздельно регулировать длительности импульса и паузы.

Рис. 8. Схема с раздельными и регулируемыми цепями заряда и разряда конденсатора С.

Время заряда и разряда рассчитываем по формулам:

Как видно из этих ( основных ) схем, меняя параметры и конфигурацию цепей заряда и разряда при помощи различных пассивных ( резисторы, диоды ) и активных ( транзисторы и микросхемы ) элементов, можно создавать различные варианты схем импульсных генераторов. Об этом в следующих материалах.

Если материал понравился, и Вы нашли в нём полезное для себя не посчитайте за труд и оставьте свой отзыв! Очень буду рад прочитать Ваши комментарии.

Чаще заходите на мой канал, подписывайтесь! Информация учебного и познавательного характера будет регулярно пополняться!

Желаю Всем читателям здоровья и успехов в творчестве!!!