13.4. Применения мультивибратора на ИМС 555

13.4.1. Генератор тональных посылок. Когда переключатель н1 рис. 13.9 установлен в положение непрерывный , таймер В ра ботает как мультивибратор. Частоту его колебаний можно измв нять от 1,3 до 14 кГц, при помощи потенциометра 10 кОм. Беля этот потенциометр заменить термистором или фоторезистором, частота колебаний будет пропорциональна соответственно температуре или интенсивности освещения (освещенности).

Таймер А генерирует колебания более низкой частоты. Нижний предел частоты колебаний, задаваемый потенциометром! 1 МОм, составляет l.S Гц. Можно получить еще более низк частоту, заменив конденсатор 1 мкФ большей емкостью. П] установке переключателя в положение пачки с выхода тайме-1 pa А (вывод 3) на вывод блокировка 4 таймера В попеременно поступает либо потенциал земли, либо высокий уровень напряжения. Когда вывод 4 таймера В заземлен, генерация невозможна; при снятии заземления таймер В работает как генератор. В результате таймер В выдает импульсы пачками. Выходной сигнал генератора тональных посылок С/вых берется с вывода 3 таймера В. Напряжение t/вых можно подавать либо на усилитель НЧ либо через понижающий трансформатор прямо на громкоговоритель.

Интегральная микросхема таймера 556 содержит в одном 14-штырьковом планарном корпусе два таймера 555. Генератор тональных посылок можно выполнить на одной ИМС 556.

13.4.2. Генератор с перестраиваемой скважностью. Добавив в схему с 50%-ной скважностью импульсов, показанную на

fMOm

1кОм

1кОм

ЮкОм

1к0м

0,01 мкл

0,1 мкФ

Риа 13.10. Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью.

рис. 13.8, а, еще один диод, резистор и потенциометр, можно сконструировать генератор прямоугольных колебаний с перестраиваемой скважностью. Результат показан на рис. 13.10, где диоды Да и Дв создают независимые цепи заряда и разряда конденсатора С. Заряд последнего происходит от источника через Ra и Да, а разряд - через Дв, Rb и вывод 7 на землю. Времена заряда и разряда определяются соответственно уравнениями (13.7а) и (13.76). Период Т и скважность Qh определяются следующими выражениями:

T=0.7(/?-f/?5)C. (13.8а)

Qh=. (13.86)

В данной схеме можно получить скважность от 1 до 99%.

Пример 13.3. Вычислить скважность импульсов в схеме рис. 13.10, если движок потевдиометра установлен а) в верхнее и б) в нижнее по схеме положение.

Решение, а) Ra - \ кОм, а Яв-Ы кОм, так что

11 кОм

Qh= 1 кОм-Ш КОМ 92- и это означает, что f составляет 92% от общего периода Т. б) Ла=11 кОм, а /?в = 1 кОм, так что

I кОм

Qh= 11 кОм-Ц кОм 0°82-

В этом положении движка t° занимает всего 8,2% общего периода Т.

13.5. Работа ИМС 555 в режиме одновибратора

13.5.1. Введение. Не всегда требуется иметь постоянно повт ряющийся сигнал, в частности такой, каж сигнал на выхоле а токолебательного мультивибратора. Во многих случаях быва необходимо получить только один импульс определенной длител4 ности. В таких схемах требуется ждущий мультивибратор или oi новибратор. На рис. 13.11, о показана схема, в которой ИМС 5£ включена так, что она будет работать в режиме с одним устойч* вым состоянием. При подаче на вывод 2 импульса выход микрс схемы по отрицательному фронту последнего переходит в coctos ние высокого уровня и цепь с вывода 7 на землю, шунтирующа накоротко конденсатор С, разрывается. Напряжение на С расте со скоростью, определяемой значениями Ra и С. Когда это на пряжение достигнет уровня % компаратор / (рис. 13.1) сраба тывает и вызывает переключение выхода с высокого уровня нг низкий . Формы сигналов на входе и выходе схемы показаны ш рис. 13.11, с. Выход имеет высокий уровень в течение времени,! определенного выражением

fi=hlRAC.

(13.9)

График уравнения (13.9), представленный на рис. 13.11,6, показывает, насколько широкий диапазон выдержки можно получить ] от одной схемы, и позволяет быстро определить требуемые значения Ra и с.

Пример 13.4. Определить величину С для получения выходного импульса длительностью 1 мс, если /?а=9,1 кОм.

Решете. Преобразовав уравиеиие (13.9), получим <1 110-Зс

IARa 1,1 (9,1 103) Ом

0,1 мкФ.

Этот результат совпадает с точкой В на рис. 13.11,6. Для четкого запуска таймера 555 в таком режиме работы длительность импульса запуска должна быть меньше а на входе необходима такая цепь запуска, чтобы выход не переключался от положительного фронта импульса запуска (точка Р).

13.5.2. Схема входной цепи. На рис. 13.12 показан мультивибратор, включенный так, что он имеет одно устойчивое состояние (как на рис. 13.11, с). /?вх. Сг. и диод Д необходимы для того, чтобы на один входной импульс схема отвечала одиночным импульсом на выходе.

Момент

Ей.г запуска таймера

4 S е

2 55S 7 1 S3

0,01 мкФ

100 10

i-LlKAi

Рис. 13.11. схема включения таймера 555 в ждущем V--lJTsl

+£к

С N Р

ОЩмкФ t о-)1-

f 5 3

ON р

ЩмкФ

Рис. 13.12. Включение входной цепн У?вхСвхД, обеспечивающее надежный запуск

ждущего MyflbTBBHpaTopa.

Резистор Ra л конденсатор С определяют время, в течение которого выход имеет высокий уровень [te соответствии с уравнением (13.9)]. Включением резистора /?вх между шиной и выводом 2 преследуются две цели: до тех пор пока не пришел отрицательный фронт импульса запуска, /?вх обеспечивает, во-первых, поддержание низкого уровня на выходе схемы и, во-вторых, заряд Свх до напряжения £ . Постоянная времени RbC должна быть мала по сравнению с длительностью выходного импульса Диод Д предотвращает запуск таймера 555 от положительных фронтов Евх- На рис. 13.12 показаны формы входного Елх и выходного С/вых импульсов, а также импульсы на выводе 2.

Пример 13.5. а) Найти иа рис. 13.12 если Ra=10 кОм и С=0,2 мкФ. б) Чему равна постоянная времени цепи RnCi на рис. 13.12? Решение, а) Из уравнения (13.9)

< = 1,1(10-10 )(0,2-10-=)=2,2 мс.

б) Постоянная

(10-10*) (0,001 10-) =0,01 мс.

Как и в случае автоколебательного режима работы, в данной схеме вход блокировки (вывод 4) обычно подключают к источнику питания Ек. При заземлении вывода 4 квазиустойчивое состояние (выдержка) прерывается. При этом на выходном (вывод 3) и разрядном (вывод 7) зажимах устанавливается потенциал земли. Таким образом, на выходе устанавливается низкий уровень.

.1 любой заряд, накопленный на времязадающем конденсаторе С, нимается с последнего. Это состояние сохраняется до тех пор, пока на выводе блокировки поддерживается потенциал земли.

13.6. Применения одновибратора на ИМС 555

13.6.1. Регулятор уровня заполнения бака водой. На рис. 13.13, с

ключ пуск разомкнут, и напряжение на выходе ИМС 555 имеет низкий уровень. При замыкании ключа выход становится высоким , и это вызывает включение насоса. Время, в течение которого на выходе будет поддерживаться высокий уровень напряжения, определяется уравнением (13.9). По окончании времени выдержки ИМС 555 вновь возвращается в состояние с низким уровнем выхода, вызывая тем самым выключение насоса. Уровень воды, нагнетаемой насосом, определяется временем выдержки, которое в свою очередь задается Ra и С. Для предотвращения возможного переполнения резервуара необходимо поставить концевой выключатель переполнения, включив его между землей и выводом блокировки 4; при замыкании этого выключателя выход таймера переключится в низкое состояние и остановит насос.

13.6.2. Сенсорный выключатель. Включенный по схеме рис. 13.13,6 одновибратор на ИМС 555 работает как сенсорный выключатель. Резистор 22 МОм, подключенный к выводу 2 ИМС 555, поддерживает его в ждущем режиме. Поскольку у человека на поверхности кожи всегда имеется некоторый статический заряд, при касании пальцем контактной площадки ИМС 555 будет выдавать короткий одиночный импульс. В случае наличия помех высокого уровня (например, от флуоресцентных ламп) микросхема в момент касания контактной площади может самовозбуждаться. Надежный и четкий запуск обеспечивает схема, в которой кисть руки лежит на заземленной пластине, а контактного участка касаются пальцами той же руки. В целях безопасности в данной схеме следует использовать изолированный от сети источник питания или батареи.

13.6.3. Делитель частоты. Схему на рис. 13.11, а можно использовать как делитель частоты при условии такой регулировки схемы, что время выдержки будет превышать период входного сигнала Свх.

Предположим, например, что частота Ел равна I кГц, так что период входного сигнала составляет 1 мс. Если Ra= = 10 кОм, а С=0,1 мкФ, то время выдержки, определяемое из (13.9), составит = 1,1 мс. Следовательно, одновибратор будет запускаться отрицательным фронтом первого импульса Евх, однако в момент прихода второго отрицательного фронта входного сигнала выход будет еще иметь высокий уровень. Третий отри-