Генератор пилообразного напряжения на 555 таймере: Генератор пилообразного напряжения на 555 таймере

Генераторы импульсов на интегральных микросхемах таймеров

Главная » Генераторы сигналов

Генераторы импульсов на интегральных микросхемах таймеров

 

Таймер 1006ВИ1(аналог ИМС 555) позволяет создавать генераторы импульсов различной формы и одновибраторы. На рис. 16.14 приведена упрощенная схема 1006ВИ1.

Основой схемы является триггер с входами установки и сброса, управляемый компараторами. При подаче сигнала на вход «триггер» выходной сигнал переключается на высокий уровень (около E_ПИТ) и остается там до тех пор, пока не произойдет переключение входа «порог», в этот момент выходной сигнал падает до низкого уровня и тогда включается транзистор, соединенный с выводом «разряд». Вход «триггер» включается при уровне входного сигнала меньше 1/3 E_ПИТ, а «порог» – при уровне входного сигнала больше 2/3 E_ПИТ.

 

 Рис.16.14. ИМС таймера 1006ВИ1 

Генератор прямоугольных сигналов, собранный на 1006ВИ1, показан на рис. 16.15.

При включении источника питания конденсатор разряжен, поэтому на выходе находится высокий уровень напряжения, транзистор разряда закрыт и конденсатор начинает заряжаться до E_ПИТ через резисторы R₁ и R₂. Когда напряжение достигает 2/3E_ПИТ, переключается вход «порог» и выходной сигнал переходит в состояние низкого уровня, одновременно происходит отпирание транзистора VT₁, разряжающего конденсатор C на землю через резистор R₂. Схема переходит в периодический режим работы и напряжение на конденсаторе С колеблется между значениями 1/3 и 2/3E_ПИТ с периодом T = 0,693(R₁ + R₂)C.

С выхода снимается колебание прямоугольной формы.

 

 

Рис.16.15. Генератор прямоугольных импульсов на 1006ВИ1

Генератор пилообразного напряжения может быть создан на основе схемы мультивибратора на базе таймера при использовании для заряда времязадающего конденсатора источника тока. На рис.16.16 показан способ использования для этих целей простого источника тока на p—n—p транзисторе VT.

Пилообразное напряжение на конденсаторе доходит до напряжения 2/3E_ПИТ , затем быстро спадает (разряд происходит через внутренний разряжающий транзистор VT1, вывод 7)до напряжения 1/3E_ПИТ, далее цикл начинается снова. Для развязки сигнала на конденсаторе (обеспечения независимости цепей заряда-разряда конденсатора и нагрузки) используется буфер на ОУ DA2.

 

 

Рис.16.16. Генератор пилообразных колебаний

Одновибратор легко реализуется на базе мультивибратора. Для этого необходимо вход нижнего по схеме компаратора (рис.16.14) отсоединить от времязадающей RC-цепи и использовать его в качестве управляющего входа (рис16.17, а). В установившемся режиме напряжение на управляющем входе должно превышать 1/3E_ПИТ. Запуск одновибратора осуществляется подачей на вход напряжения низкого уровня, меньшего 1/3E_ПИТ.

В исходном состоянии триггер таймера сброшен, на выходе устройства присутствует низкое напряжение. Транзистор VT₁ таймера открыт, вследствие этого конденсатор разряжен. Это состояние является устойчивым.

При кратковременном снижении напряжения на управляющем входе ниже уровня 1/3 E_ПИТ в момент t_Р (рис.16.17, б) компаратор нижнего уровня установит триггер таймера, который запрет транзистор VT₁. На выходе таймера установится квазиустойчивое состояние, при котором его выходной сигнал имеет высокий уровень. Это будет сопровождаться зарядом времязадающего конденсатора. При увеличении напряжения на конденсаторе до 2/3E_ПИТ компаратор верхнего уровня сбросит триггер и схема вернется в устойчивое состояние. Очевидно, что для нормальной работы одновибратора необходимо, чтобы, во-первых, длительность запускающего импульса была больше суммы времени срабатывания компаратора и триггера, но меньше длительности его выходного импульса. Во-вторых, пауза между приходами двух соседних запускающих импульсов должна быть достаточной для полного разряда времязадающего конденсатора.

 

                              а)                                                                б)

 

Рис.16.17. Одновибратор на 1006ВИ1 (а) и его временные диаграммы (б)

Одновибратор также может быть реализован на ИМС К155АГ1 (аналог – микросхема 74121), которая предназначена для работы с ТТЛ-совместимыми сигналами. С приходом запускающего импульса напряжение на выходе Q переходит с низкого уровня на высокий на время, определяемое постоянной времени RC-цепи, подключенной снаружи. На рис.16.14 показано подключение внешних элементов к ИС К155АГ1. 

 

Рис. 16.18. Одновибратор на ИМС К155АГ1

Мультивибратор имеет три входа: входы А1 и А2 реализуют логическую функцию И-НЕ и запускают схему отрицательным фронтом, а вход В запускает мультивибратор через триггер Шмитта положительным фронтом.

Длительность входного импульса определяется внешними компонентами: t= RC ln2 ≈ 0,7 RC. (16.11)

 

 

Генераторы прямоугольных импульсов

Генераторы на логических элементах

Триггер Шмитта

Аналоговые компараторы напряжения Устройство и принцип действия

Импульсные стабилизаторы напряжения

Триггеры

Импульсное напряжение

Линейные стабилизаторы напряжения

Одновибратор на таймере КР1006ВИ1 (NE 555)

радиоликбез

Хорошими эксплуатационными свойствами обладает одновибратор на основе таймера КР1006ВИ1 (NE555). Погрешность формирования временных интервалов такого одновибратора Δτ_и≤0,5%. Типовая схема, по которой чаще всего собирают одновибратор, показана на рис. 4.13. Элементы R1, С1

составляют времязадающую цепь. Конденсатор С2 страхует компаратор DA1 таймера (см. рис. 2.29) от случайных срабатываний под влиянием внешних помех и пульсаций напряжения питания, когда напряжение между выводами 5 и 6 мало.

 

На входе (вывод 2) таймера в исходном положении присутствует напряжение высокого уровня, на выходе от Uвых=0. Транзистор VT1 таймера при этом открыт и шунтирует конденсатор С1. Одновибратор запускают отрицательным перепадом напряжения. Как только входной сигнал станет U_вх≤ 1

/3Uпит срабатывает компаратор DA2 и вызывает переключение триггера. На выходе устройства возникает высокий уровень, транзистор VT1 закрывается, обеспечивая возможность заряда конденсатора С1 через резистор R1. Выходной импульс длится до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С1 не достигнет напряжения на выводе 5. В этот момент сработает компаратор DA1, который возвратит триггер в исходное состояние. Транзистор VT1 откроется, и конденсатор С1 быстро разрядится. Время

 

Рис. 4.13. Одновибратор на микросхеме КР1006ВИ1:

а — принципиальная схема; б — схема входной дифференцирующей цепи; в — временные диаграммы

формирования выходного импульса равно, таким образом, интервалу между срабатыванием обоих компараторов.

Рис. 4.14. Номограмма для определения

длительности выходных импульсов одновибратора на микросхеме КР1006ВИ1

Рис. 4.15. Схема узла запуска одновибратора на микросхеме

КР1006ВИ1:а— от кнопки; б — импульсом высокого уровня

Длительность выходного импульса

τ_и =R1C1ln 3≈1,1R1C1.    (4.6)

Как следует из этой формулы, напряжение питания не влияет на длительность формируемого импульса. Объясняется это тем, что при изменении питающего напряжения пропорционально меняется и порог срабатывания компаратора.

Номограмма на рис. 4.14 упрощает выбор оптимальных значений компонентов времязадающей цепи.

Пусковой импульс должен быть короче выходного. Новый запускающий импульс, пришедший во время формирования выходного, не изменяет состояния одновибратора. Если вход таймера надо отделить по постоянному току от выхода предыдущего узла, можно воспользоваться дифференцирующей цепью R2, С2 с диодом VD1, как показано на рис. 4.13,6.

Минимальная длительность выходного импульса обусловлена быстродействием элементов таймера и равна примерно 10 мкс. Максимальная длительность ограничена, главным образом, сопротивлением утечки конденсатора С1. Для устойчивой работы надо, чтобы R_yт≥50Rl. Кроме того, даже при высоком качестве конденсатора С1 сопротивление зарядного резистора R1 не должно быть слишком большим, чтобы было обеспечено существенное превышение зарядного тока над входным током самой микросхемы (менее 0,5 мкА). Минимальное сопротивление резистора R1 ограничено до-

пустимым током открытого транзистора VT1 (Imax=100 мА). Рекомендуемое сопротивление резистора R1 находится в пределах 1 кОм..10МОм.

Вывод 4 — «Прерывание»— служит для установки состояния

U_вых=0 независимо от напряжения на выводах 6 и 7. При Uвx≥ 1 В этот вход не влияет на работу таймера. В одновибраторе по схеме на рис. 4.13, а вход прерывания не используется и поэтому соединен с плюсовым проводом питания. Для досрочного прекращения выходного импульса на вывод 4 следует подать импульс низкого уровня.

Одновибратору можно придать дополнительные возможности, немного усложнив схему. На рис 4.15, а показан способ запуска, нажатием на кнопку. Узел с дополнительным транзистором VT1 (рис. 4.15,б) позволяет запускать одновибратор импульсами высокого уровня. Транзистор VT1—любой маломощный со статическим коэффициентом передачи тока h_21э≥50. Диод VD1 нужен тогда, когда входное напряжение превышает допустимое значение обратного напряжения эмиттерного перехода транзистора. Этот одновибратор можно использовать и как управляемый генератор пилообразного напряжения, если выходное напряжение снимать с вывода 7 таймера. Напряжение прямого хода будет при этом представлять собой отрезок экспоненты на участке от 0 до 2/3Uп.

Пилообразное напряжение с хорошей линейностью получится, если зарядной резистор заменить генератором постоянного тока (рис. 4.16). Параметры цепи здесь можно определить из следующих соотношений:

Uc=Q/С

где Q — электрический заряд на конденсаторе. Поделив обе части равенства на длительность импульса, получим:

Uc/τ_и=Q/ (Сτ_и) ,

здесь Uc/τ_и — крутизна прямого хода (рис. 4.16,6), a Q/τ_и = I_c — зарядный ток конденсатора. Поскольку ток зарядки постоянен, то и крутизна S постоянна:

S = Ic/C.    (4.7)

Рис. 4.16. Схема одновибратора в роли генератора линейного напряжения

Для расчета генератора следует задаться крутизной подъема импульса и током зарядки и затем определить емкость конденсатора либо по емкости найти ток.

Смотрите также: Мультивибраторы на на таймере КР1006ВИ1(NE555)

Схема

— Генератор пилообразной волны с использованием таймера 555, работающего на низких частотах

спросил
5 лет, 10 месяцев назад

Изменено
2 года, 8 месяцев назад

Просмотрено
9к раз

\$\начало группы\$

Итак, я пытаюсь разработать генератор зубьев пилы, используя таймер 555, однако у меня есть пара проблем с расчетами.
Генератор зубьев пилы устроен таким образом:

Математический способ описать это поведение с помощью следующей формулы:
F = (Vcc-2,7) / (R C Vpp)

, где Vcc — напряжение источника питания, R — сопротивление,
C для конденсатора и Vpp для выходного напряжения генерируемой волны.

Моя проблема в том, что мне нужно, чтобы пилообразная волна длилась 60 секунд, что составляет 0,016 Гц, очень низкая частота, а также для питания 12 В. Напряжение Vpp я понятия не имею, как его найти, и это именно то значение, которое влияет на мою схему. Согласно моим исследованиям, значение Vpp зависит непосредственно от используемого входного напряжения, это означает, что значения R и C не будут влиять на него, поэтому я не могу использовать уравнение для значения Vpp. Как я могу найти значение Vpp?

• схема
• 555

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Обычная альтернативная отправная точка — подключить схему к симулятору и посмотреть, что получится. Я проделал это со следующей похожей схемой:

Смоделированная пилообразная форма волны вышла как:

Обратите внимание, что в моей схеме я заменил стабилитрон двумя сигнальными диодами, смещенными в прямом направлении. Падение на одном диоде приблизительно соответствует падению Vbe транзистора PNP. Это означает, что на резисторе R1 есть падение ~ 0,65 В, которое определяет ток через резистор. Это простой способ сделать источник тока, работающий с небольшим падением напряжения на резисторе.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Больше 10 секунд — проблема старых биполярных 555 и дырявых электролитических конденсаторов. Но используя версию CMOS LMC555, вы можете получить 60-секундную задержку с 10M и 10uF. Однако это не будет линейной пилой. Для этого требуется источник постоянного тока, использующий операционный усилитель на полевых транзисторах с малым входным током смещения и пластиковый колпачок с малой утечкой.

Если вам нужна настоящая линейная пилообразная схема, вы должны заплатить цену за прецизионную конструкцию CC с сопротивлением утечки 10 ГОм Cap и входным смещением пикоампер OA в течение 60-секундного цикла.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Для 555 значение Vpp будет равно 2/3 напряжения источника питания минус 1/2 выходного напряжения + падение напряжения на диоде. Выходное напряжение биполярного 555 будет около 100 мВ, ближе к 0 для CMOS 555. Падение на диоде будет около 0,7 В.

Из таблицы данных TI:

Три одинаковых резистора R делят напряжение питания V на V/3 и 2V/3, так что напряжение на емкостях будет колебаться между этими двумя напряжениями с общим размахом V/ 3, , но добавленный диод между контактами 3 и 5 означает, что управляющее напряжение снижается до Vo + Vf, когда выход низкий (предполагается биполярный 555), поэтому более низкое напряжение будет около 0,4 В. Таким образом, Vpp будет 8V-0,4V = 7,6V

Самой большой переменной в вашей схеме, вероятно, является напряжение Зенера 2,7V. Возможно, вам придется установить ток Зенера рядом с Iz, указанным в техническом описании, чтобы приблизиться к 2,7 В. Другой возможностью было бы использовать зеленый светодиод вместо стабилитрона и отрегулировать значение резистора в соответствии с Vf светодиода. Это может позволить меньший ток.

\$\конечная группа\$

2

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

9Осциллятор 0000 — Как сделать простой 555 пилообразный VCO стабильным?

\$\начало группы\$

Я понял, как сделать пилообразный ГУН, используя микросхему 555, используя текущее зеркало.

Проблема, с которой я сталкиваюсь, заключается в том, что я вообще не могу сделать его стабильным. У него возникают случайные проблемы, такие как случайное изменение выходной частоты или если я отключу его на некоторое время, а затем снова включу, он изменяет выходную частоту, даже если входное напряжение на текущем зеркале остается прежним.

Итак, какие компоненты я могу добавить в эту схему, чтобы сделать ее достаточно стабильной? Мне нужна эта схема, чтобы иметь возможность поддерживать ту же частоту на выходе с тем же входным напряжением.

• генератор
• 555
• vco

\$\конечная группа\$

12

\$\начало группы\$

Как показано, текущее зеркало будет очень чувствительным к колебаниям температуры. Даже самонагрев из-за рассеяния на транзисторах приведет к изменению их температуры настолько, что возникнет дисбаланс между двумя транзисторами. Вероятно, поэтому вы замечаете изменения, когда он был выключен на некоторое время.

Они должны быть согласованы друг с другом и иметь одинаковую температуру, например, быть зажатыми вместе в общем радиаторе.

Дисбаланс можно улучшить, поставив резистор в эмиттер каждого из транзисторов. Значение следует выбирать таким образом, чтобы оно падало на несколько сотен милливольт или более. В этой схеме через первый транзистор протекает ток около 300 мкА, поэтому для начала подойдет резистор номиналом 1 кОм. Пример показан ниже.

Какой тип конденсатора вы используете для синхронизации? Керамический конденсатор, такой как X7R, вероятно, недостаточно хорош для температурной стабильности. Лучше пленочный конденсатор.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Нынешнее зеркало прекрасно выглядит на бумаге, но редко работает с реальными компонентами. Каждый параметр транзистора, включая коэффициент усиления и напряжение перехода база-эмиттер, зависит либо от температуры, либо от тока коллектора, либо от того и другого.

Коммерчески доступные ИС ГУН имеют много внутренних процессов, и многие из них связаны с компенсационными и компенсационными цепями вокруг основной структуры ГУН.

Linear Technology и Texas Instruments имеют много примечаний к приложениям по проектированию схем операционных усилителей с разделами, посвященными ГУН. IIRC это не «простые» схемы.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Добавьте некоторое вырождение эмиттера к текущему зеркалу, чтобы улучшить его стабильность. (возможно, 3,3 кОм последовательно с каждым эмиттером — у вас достаточно места для запаса)

Уловка, которую вы вытягиваете из штыря управляющего напряжения, заключается в преодолении внутренней стратегии подавления пульсаций 555s. вы можете пересмотреть это. возможно, восстановите конденсатор подавления пульсаций на выводе 5 и используйте компаратор для управления триггерным выводом, если вам не нравится уровень запуска VCC/3 9.0005

В качестве времязадающего конденсатора используйте высокостабильный конденсатор, например полистироловую пленку.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Когда на вывод DIS подается низкий уровень, он вынужден потреблять очень большой ток в течение очень короткого времени, поскольку он разряжает времязадающий конденсатор. Вы можете попробовать подключить небольшой резистор, скажем, 100 Ом, последовательно с выводом DIS, чтобы ограничить ток разряда. Обратите внимание, что добавление дополнительного резистора немного увеличит наклон вертикальных спадов выходного сигнала.

Если это не улучшит ситуацию, вы можете попробовать следующую схему.

Операционный усилитель и связанные с ним резисторы образуют регулятор уровня.