Схемы одновибраторов на таймерах

В режиме одновибратора (ждущего мультивибратора), таймер работает как генератор одиночных импульсов, длительность которых устанавливается внешней RС-цепью (рис.5.2).

В исходном состоянии на триггерном входе таймера (вывод 2) действу­ет высокий потенциал > /3 (рис.5.3). Транзистор под действием высоко­го потенциала с выхода Q RS-триггера насыщен, поэтому потенциал на выво­де 7 и соответственно на пороговом входе таймера (вывод 6) близок к нулю. При этом оба компаратора находятся в состоянии логического нуля на выходе и поддерживают RS-триггер в режиме хранения при Q=1, что соответствует низкому уровню напряжения на выходе таймера. Одновибратор запускается воздействием отрицательного перепада напряжения < /3 на триггерный вход таймера. Сигнал на выхо­де компаратора А1 принимает значение = под действием которого RS-триггер пере­ключается в состояние Q=0.

Транзистор запирается и начинается заряд конденсатора С от источника через резистор R. Напряжение на конденсаторе нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени RC, стремясь к макси­мальному уровню . Когда через время напряжение на конденсаторе сравня­ется с пороговым = =2 /3 сигнал на выходе компаратора А1 примет вы­сокое значение = и переключит RS-триггер в исходное состояние Q=l. Возросший потенциал на базе откроет транзистор , и через его коллекторную цепь произойдет быстрый разряд конденсатора С. Малое время разряда обеспечивается относительно большой величиной коллекторного тока транзистора . На выходе таймера формируется прямоугольный импульс положительной полярности. Длительность импульса равна времени, в течение которого на­пряжение на конденсаторе нарастает от нулевого уровня до верхнего порога срабатывания:

=RC =1,1RC.

Если в течение этого времени на вход 2 придет еще один запускающий импульс, он не изменит состояние RS-триггера и повторный запуск мультивиб­ратора не произойдет. Длительность импульса практически не зависит от на­пряжения питания, так как порог срабатывания =2 /3 таймера пропор­ционален . Следует учитывать, что низкий потенциал на выводе 2 не должен сохраняться дольше времени 1,1RC, иначе таймер через время начнет гене­рировать импульсы произвольной формы.

Длительностью импульсов одновибратора можно управлять напряжени­ем на выводе 5 таймера (рис.4, а). При изменении смещаются пороги срабатывания компараторов. Чем выше пороговый уровень компаратора А1, тем больше времени требуется для заряда конденсатора С до порогового на­пряжения и тем больше длительность выходного импульса. Эту возможность используют для создания широтно-импульсного модулятора (ШИМ). Таймер запускается непрерывной последовательностью импульсов с постоянным периодом (рис.4). Модулирующий сигнал прикладывается к выводу 5. Дли­тельность выходных импульсов будет изменяться в такт с изменением моду­лирующего напряжения (рис.4, б). Одновибратор преобразуется в генератор импульсов пилообразной фор­мы, если зарядный резистор заменить генератором стабильного тока (ГСТ). В схеме рис.5,а роль ГСТ выполняет транзистор с резистором в цепи эмит­тера. При изменении напряжения на коллекторе транзистора ГСТ его ток остается постоянным:

= .

Известно, что при заряде конденсатора постоянным током напряжение на нем изменяется по линейному закону:

.

После за­пуска таймера в момент (рис.5,6) начина­ется заряд конденсатора посто­янным током ГСТ. Напряжение на конденсаторе
изменяется по ли­нейному закону и за время
=2 С/3 нарастает до поро­гового значения 2 /3. Затем таймер переключается и происходит быстрый разряд конденсатора через внутренний транзистор . С приходом очередного запускающего импульса цикл повторяется. На конденсаторе С (выводы 6,7) формируются импульсы пилообразной формы. Изменением тока ГСТ с по­мощью напряжения на базе транзистора можно изменять длительность прямого хода пилообразного напряжения.