+ Ек

ЮкОм

Рис. 13.5. Моделирование разрядной цепи при иизком> (а) и высоком (б) уровне напряжения на выходе.

13.2.5. Цепь разряда. Эта цепь (вывод 7) используется для разряда навесного конденсатора в период выдержки, когда уровень выхода низкий. Когда выход имеет высокий уровень, цепь вывода 7 разомкнута, что позволяет конденсатору заряжаться со скоростью, определяемой номиналами навесного резистора (или резисторов) и конденсатора. На рис. 13.5 показана модель цепи разряда для моментов разряда и заряда конденсатора С.

13.2.6. Вывод порогового напряжения. На этом входе (вывод 6) [имеется напряжение, соответствующее верхнему пределу напря-[jKciiuH на навесном конденсаторе. Это значит, что, как только

11 МС 555 переключается в состояние с высоким уровнем выхо-л-, напряжение на конденсаторе Vc начинает изменяться так, как Показано на рис. 13.5,6, а когда Vc достигнет порогового напря-шк-пия, приблизительно равного Ек, выход ИМС 555 переключи гея в состояние низкого уровня.

13.2.7. Вход управляющего напряжения. Обычно между этим 1.\одом (вывод 5) и землей подключается конденсатор фильтра емкостью 0,01 М1кФ. Этот конденсатор шунтирует напряжение на-подок и (или) пульсаций от источника питания, уменьшая до минимума их влияние на пороговое напряжение. Вывод задания управляющего напряжения можно также использовать для одно-пременного изменения уровней порогового напряжения и напряжения запуска. Подключив, например, между выводами 5 и 5 резистор 5 кОм, мы изменим пороговое напряжение до 0,8 а напряжение запуска -до 0,2 Ек. Поданное на вывод 5 извне напряжение будет изменять оба этих напряжения - пороговое и запуска, и это можно использовать, кроме того, для модуляции сигнала на выходе микросхемы.

13.3. ИМС 555 в режиме генерации свободных колебаний

13.3.1. Работа схемы. На рис. 13.6, а ИМС 555 включена по схеме мультивибратора. Конденсатор С заряжается через Ra и Rb от источника Ек. Разряжается конденсатор через резистор Rb и вывод 7. Когда конденсатор заряжается, уровень напряжения на выходе высокий (~4,5 В, если £ =5 В). По достижении напряжением на конденсаторе Uc уровня /s Ек компаратор 1 (на рис. 13.1) переключает выходной каскад таймера в состояние низкого уровня, как показано на рис. 13.6, в. В момент, когда конденсатор разрядится до напряжения Vs Ек, сработает компаратор 2, что вызывает переключение выходного напряжения на высокий уровень, и цикл повторяется. Форма напряжений на конденсаторе и выходе ИМС показана на рис. 13.6.

13.3.2. Частота генерации. Высокий уровень напряжения на выходе держится в течение времени, пока С заряжается от /з Ек до /з Ек, как показано на рис. 13.6, б я в. Это время определяется выражением

=0,695 iRy + Rs) С. (13.1)

Выход имеет низкий уровень в течение времени, пока С разряжается от-?/з Ек до /з Ек. т. е.

=0,695?вС. (13.2)

£=SB

3j3 kOm

с 11

ОтФТ 1

0,0f мкФ

0,7 0,83

Т,63 /,С6 Время, мс

0,7 0,93

1,63 /,66 Время, мс

Рис. 13.6. Схема включения (с) и формы напряжений на конденсаторе (б) и выходе (в) таймера 555 для работы в режиме автоколебаний.

ким обрядом, период колебаний

7=1 + 0=0,695 (/? + 27?в) С. Частота колебаний

1,44

(13.3)

Иа рис. 13.7 дан график уравнения (13.4) для различных значений (i?yi-f2i?B); из этого графика при расчете автоколебательно-;о мультивибратора можно быстро определить, какие значения сопротивления и емкости необ.ходимы.

Пример 13.1. Вычислить: а) t, б) Р и в) частоту свободных колебаний .;хемы таймера иа рис. 13.6, а.

Решение. Из уравнения (13.1)

=0,695(6,8 кОм-ЬЗ,3 кОм)0,1 мкФ=0,7 мс.

б) Из уравнения (13.2)

<>=0.695-3,3 кОм-0,1 мкФ=0,23 мс.

в) Из (13.4)

I 44

f = (6,28 кОм+ 2-3,3 кОм) 0,1 мкФ

Последний результат согласуется с тем, который можно лолучить из графика рис. 13.7.

0,1 1,0 10 100 1,0 к 10 к ЮОк Частота свободных кояеванай /, Гц

Рнс. 13.7. Номограмма для определения частоты колебаний в схеме рис. 13.6.

1 1,44

Т -(Ra+2Rb)C-

Гмва IS

13.3.3. Скважность импульсов. Отношение интервала /°, в теч ние которого выход имеет низкий уровень, к общему периоду называется скважностью импульсов Си. В виде формулы это ределение записывается так:

(13.8

Пример 13.2. Вычислить скважность импульсов для значений элемс! данных на рис. 13.6, о.

Решение. Из формулы (13.5)

З.ЗкОм

и-6,28кОм+2-3,ЗкОм =0.25.

Этот результат можно проверить по рис. 13.6,6, из которого вид но, что уровень вы.чода низкий в течение приблизительно 25 %Ч времени всего периода Г. Уравнение (13.5) показывает, что не-1 возможно получить скважность, равную V2. или 50%. Следова-1 тельно, схема рис. 13.6, а не способна выдавать прямоугольные] колебания типа меандр . Имеется только одна возможность по- ] лучить в уравнении (13.5) Qh=V2: сделать Ra = 0. Это достигается замыканием накоротко вывода 7 на шину Ек. Однако Ra должно быть достаточно велико, чтобы при открытом разрядном транзисторе ограничить в нем ток величиной, меньшей 0,2 А. Учитывая малость t/к-э. нас в сравнении с Е, можно записать, что минимальное значение Ra в омах

0,2А

;5£..

(13.66)

Из последнего выражения следует, что Ra не может быть равно 0. Следовательно, для увеличения скважности импульсов необходимо искать другой путь.

13.3.4. Увеличение скважности. Выше было показано, что скважность импульсов в схеме рис. 13.6, с никогда не может быть сделана равной или больше 50%. Этого можно достичь, включив параллельно Rb диод, как показано на рис. 13.8, а. Теперь конденсатор заряжается через Ra и диод, а разряжается через Rb. Выходной сигнал имеет временные параметры:

/1=0,695ад (13.7а)

/ =0,695/?дС, (13.76)

Т =0,695 (R +Rs) С. (13.7b)

Из (13.7а) и (13.76) видно, что при Ra = Rb скважность Qa равна 50%, как это показано на рис. 13.8 бив.

£,= SB

1Ш00 2:

Конденсатор заряжается

Конденсатор разряжается

Время, мс

Время, мс