М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 74
Текст из файла (страница 74)
С приходом входного запускаюшего импульса, напряжение на выходе Сг переходит с низкого уровня на высокий на время, определяемое постоянной времени АС-цепи, подклю. ченной снаружи. На рис. 13.47 показано подклзочение внешних элементов к ИС 74121. Мультивибратор имеет три входа: входы А1 и А2 реализуют логическую функцию И-НЕ и запускают схему отрицательным фронтом, а вход В запускает мультивибратор через трипер Шмитта положительным фронтом. Чтобы воспользоваться возможностью, предоставленной схемой И-НЕ со входами А1 и А2, напряжение на всех трех входах первоначально должно соответствовать логической 1; изменение напряжения на одном из входов А1 или А2 или на обоих входах на логический 0 приводит к запуску ждушего мультивибратора: запуск невозможен, если на входе В поддерживается логический О. Триггер Шмитта, включенный на входе В, может быть очень полезен для надежного запуска от импульсов с пологими фронтами.
Этот режим обеспечивается в том случае, когда на входах А1 или А2 присутствует логический О, а на входе В действует положительный запускаюший импульс; наличие на обоих входах А! и А2 логической 1 запрещает запуск по входу В. Условия переключения сведены в таблицу на рис. 13.47; направление стрелок показывает, каким фронтом запускается мультивибратор.
412 Цифровые логические схемы гм +5 би Рис ! 3.47. Ждуший ТТЛ-мультявибратор 74121: (а) схема включения ИС, (Ь) таблипа фунхияонироввяия. Стрелочки указывают, каким фронтом осушествляетсв запуск. Длительность импульса определяется тем же соотношением, что и для ждущего мультивибратора на дискретных компонентах, то есть: г = ВС)п2 =0,7ВС. 1(! 2. 8)1 Допустимые значения сопротивления Я лежат в пределах от 1,4 кОм до 40 кОм, а емкость С можно выбрать в диапазоне от 1О пФ до 1000 мкФ, получая при этом длительность импульса до 28 секунд. На рис. 13.48 приведены три распространенных применения ИС 74121 На рис.13.48(а) показана схема расширения импульса; в ней короткий импульс на входе В запускает мультивибратор своим нарастающим фронтом. Соответствующий импульс на выходе О имеет длительность 0,7ВС .
Любой следующий импульс, приходящий до того, как на выходе восстановится состояние логического О, будет проигнорирован: ИС 74121 не является перезапускаемым мультивибратором. Возможностью перезапуска обладает ждуший мультивибратор 74122, который может обеспечить очень длинные выходные импульсы благодаря перезапуску через интервал времени меньший, чем 1 =0,7АС. ИС 74122 и ее сдвоенный вариант ИС 74123 (аналог 155АГЗ— Прим.
перев.) можно применять для преобразования группы коротких импульсов в непрерывный сигнал с высоким логическим уровнем, выбирая величину г больше, чем период следования импульсов. Достоинство сдвоенного перезапускаемого ждущего мультивибратора 74НС123, который является КМОП-схемой, состоит в том, что у нее нет верхнего предела на величину времязадаюшего резистора А. В схеме, приведенной на рис. 13.48(Ь), для задержки поступающего импульса применен сдвоенный ждуший мультивибратор 74121. Входной импульс нарастающим фронтом запускает ИС1, формирующую импульс длительностью ги по окончании которого напряжение на выходе О становится низким.
Этот задержанный падающий фронт запускает ИС2 по входу А, и на выходе этой схемы появляется импульс длительностью гг Соответствующим Ждущие мультивибраторы и таймеры 413 гы з =е улисс з=а ,' з,соул,С,', гы +у да» запуска занкнузь канзакз Рис. ! 3.48. Некоторые применения лсаушего мультивибратора 74121: (л) рас- ширитель импульса, (Ь) схема задерлгки импульса, (с) ручной запуск выбором Яз и С, можно сделать длительность выходного импульса равной длительности входного импульса, но он будет задержан на время гг Без внешних времязалаюших компонентов (К„, подключен к р ) длительность выходного импульса обычно получается равной 30 нс, и этим импульсом можно воспользоваться в качестве сигнала сброса счетчика.
Другим полезным применением ждушего мультивибратора является интерфейс между кнопками клавиатуры и пифровой схемой. Здесь можно применить схему, показанную на рис. 13.48(с): вход В через резистор с сопротивлением 330 Ом соединен с землей, а между источником питания +5 В и этим входом включен нормально разомкнутый контакт. Замыкание кнопки вызы- 414 Цифровые логические схемы вает нарастающий перепад напряжения, необходимый для запуска мультивибратора: любая раздробленность импульса от кнопки игнорируется в результате действия триггера Шмитта и невозможности перезапуска схемы.
Длительность выходного импульса следует установить равной по меньшей мере 20 мс, чтобы избежать нежелательных перезапусков из-за дребезга контакта. Хотя ждущий мультивибратор может быть полезным инструментом при конструировании и во многих случаях обеспечивает решение проблем временных соотношений «кратчайшим путем», применение его в профессиональной цифровой аппаратуре в общем случае не приветствуется. Это связано с «аналоговым» характером его работы и невысокой точностью его временных параметров, что может вызвать определенные проблемы в системах, критичных по отношению к временным соотношениям; например, микросхема, помешенная в качестве замены при ремонте, может сформировать временной интервал, отличающийся от первоначального, и нарушить работу схемы в целом.
Цифровые системы предпочтительно создавать работающими от обшего синхронизируюшего тактового сигнала, а применений ждушего мультивибратора в схемах, критичных в отношении временных соотношений, следует избегать. 13.15,3 Интегральный таймер 555 ИС 555 (аналог 100бВИ1 — Прим. перев.), выпускаемая многими фирмами, производящими полупроводниковые приборы, является аналоговым таймером, который хорошо работает со многими цифровыми схемами. Когда ИС 555 работает с источником питания +5 В, она совместима с логическими интегральными схемами.
Однако таймер надежно работает также с источниками питания до +15 В и обеспечивает выходной ток (втекаюший или вытекающий) величиной 200 мА, так что к нему вполне можно подключать реле или лампы. На рис. 13.49(а) приведена цоколевка ИС 555 в корпусе 131 с 8-ю выводами, назначение которых указано на блок-схеме (рис. 13.49(Ь)). На этом же рисунке показано включение внешних времязадаюших компоментов: резистора Яг и конденсатора С,.
Основой схемы является триггер с входами установки и сброса, управляемый компараторами. В режиме покоя выход триггера д имеет высокий уровень, так что времязадаюший конденсатор Сг замкнут транзистором Т,; сигнал на выходе таймера при этом имеет низкий уровень, поскольку инвертируется выходным каскадом. На входе запуска внутренней цепью поддерживается высокий уровень, а запуск осушествляется спадающим входным перепадом: когда напряжение на входе запуска падает до величины $'сс/3, компаратор 1 изменяет свое состояние и устанавливает триггер в состояние 1. Выход Д принимает низкий уровень, в результате чего на выходе таймера устанавливается высокий уровень напряжения и запирается транзистор Ти что позволяет времязадаюшему конденсатору Сгначать заряжаться через резистор А,.
Заряд продолжается до тех пор, пока разность потенциалов на С не поднимется до на- Ждущие мультиеибраторы и таймеры 415 Зслшя Запуск Вылол Сброс 'сг Раарял Порог Управсвюшсс ианриксиис "гг убу Управняюшсс иапряпсиис Поро Запуск су Сброс Выкал Зоила Рвс. 13.49. Таймер 555: (а) иоколсвка микросхемы, (Ь) блок-схема. пряжения У;-~/3, когда компаратор 2 сбросит триггер: транзистор Т, при этом снова открывается, разряжая конденсатор С„чтобы подготовить схему к следуюшему импульсу запуска. Если, однако, напряжение на входе запуска продолжает оставаться ниже уровня )' /Зк концу формируемого временного интервала, триггер не будет сброшен и уровень напряжения на выходе останется высоким до тех пор, пока триггер не будет освобожден.
Вывод 4 является входом безусловного сброса, который можно заземлить на короткое время для прекрашения работы схемы в любой точке временного цикла, Длительность формируемого временного интервала можно рассчитать, используя обычное соотношение для заряда конденсатора с постоянной времени ЯС: 416 Цифровые логические схемы )г = ~'е 1 — ехр — 1.
СЯ ) В нашем случае еа =)гсс, и мы хотим найти величину г, при которой г ) =-(ес: 3 2 — =1-ехр Сгл — 1 ехр Сгг 3 поэтому г = Сгйз 1п 3 или г =11Сз7(г' Следовательно, временной интервал, формируемый ИС 555, на 10% больше постоянной времени Я С„Максимальное значение сопротивления резистора А является величиной порядка 10 МОм и ограничено внутренним током утечки.
Ограничения же на величину С„теоретически нет: правда величина постоянной времени с электролитическим конденсатором большой емкости ограничена, тем не менее, внутренней утечкой. Надежные задержки около одного часа получаются приС =1000м«Ф и Лг =З,З МОм. ИС 7555 является КМОП-вариантом рассмотренной схемы и позволяет использовать еше ббльшие сопротивления А„(до 100 МОм), длительность сформированного временного интервала может составлять многие часы. На рис.13.50(а) показана ИС 555, запускаемая кнопочным переключателем и управляющая работой реле.
Здесь реле находится под напряжением, когда пусковая кнопка 5%1 замыкается на короткое время для запуска таймера. Кроме обычного демпфируюшего диода, включенного параллельно катушке реле, диод включенный последовательно на выходе, позволяет избежать попадания отрипательной обратной э.д.с, на таймер, поскольку это может нарушить его работу. Резистор с сопротивлением 4,7 кОм в пепи запуска ограничивает входной ток, этот резистор следует также включить в том случае, когда таймер запускается от ТТЛ-схемы. Обычно к выводу 5 подключают, как показано на рисунке, развязываюший конденсатор емкостью 10 нФ: он уменьшает шумы на входе опорного напряжения компаратора 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
