Главная Операционные усилители



Глава 3

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

В этой главе мы рассмотрим некоторые интегральные схемы специального назначения, особенно широко применяющиеся в электронной аппаратуре. Конечно, ни эта, ни какая-либо другая книга не в состоянии охватить всю плеяду специальных интегральных схем, предлагаемых фирмами-изготовителями, поэтому, я прошу вас, не огорчайтесь, если окажется, что беспечный автор обошел вниманием вашу самую любимую схему. Это могло случиться по нескольким причинам: либо ваша схема слишком похожа на ту, которую я уже включил в книгу, либо она не столь целесообразна с моей точки зрения, либо я просто не знаю о ней или не представляю себе, насколько она полезна.

Многие из описанных здесь устройств включают в свой состав операционные усилители или передают на операционные усилители результаты решаемых ими задач, однако в этой главе мы не будем говорить об операционных усилителях, как бы хороши и полезны они ни были. Специальным и некоторым особенно интересным операционным усилителям посвящена другая часть этой книги.

Таймеры и счетчики

На рис. 3.1 показана функциональная схема таймера типа 555. Эта интегральная схема недорога, поставляется обычно в 8-выводном миниатюрном корпусе с двухрядным расположением выводов. Она заслуженно принадлежит к числу самых популярных интегральных схем, состоящих из разнородных компонентов.

Один из секретов популярности схемы типа 555 кроется в ее замечательной гибкости. Эта схема не относится ни к ТТЛ-семейству, ни к КМОП-семейству, а является биполярным устройством. Единственное принципиальное различие между биполярными кристаллами и ТТЛ-семейством, которое также является биполярным, состоит в том, что ИС типа 555 работает в широком диапазоне питающих напряжений. Для нее подходят напряжения питания постоянного тока, лежащие в пределах от 5 до 15 В, оптимальными являются значения от 9 до 12 В. Когда на выходе схемы действует низкий уровень, выход может потреб-



Порог

Управля 5"

ющср 1ш

Разряд 7

г1ряж1]!шр

Вход вапуст

SnOM Земля


/ (Компараторы]

о Ким

Выход

Рис. 3.1. Функциональная схема устройства типа 555.

лять ток величиной до 200 мА. И, наоборот, когда на выходе действует высокий уровень, схема типа 555 будет служить источником тока такой же величины. Диапазон применений схемы типа 555 широк и ограничен лишь пределами вашей изобретательности и вашего воображения. В нестабильном режиме схема типа 555 работает как источник сигнала, а в ждущем режиме - как одновибратор. Кроме того, она может работать как таймер и как каскад задержки.

Таймер типа 555 можно применять с большей пользой, если знать, какие процессы происходят в этой интегральной схеме во время работы и какие логические функции она реализует. Для решения поставленной задачи будем использовать различные варианты схемы рис. 3.1, позволяющие разобраться в работе схемы типа 555 при различных ее конфигурациях.

Ждущий мультивибратор, или, как его часто называют, киппреле, или одновибратор, остается в выключенном состоянии до тех пор, пока он не будет запущен внешним импульсом. После запуска одновибратор формирует одиночный импульс с постоянной амплитудой и фиксированной длительностью. По истечении отведенного времени одновибратор возвращается в состояние покоя до прихода следующего запускающего импульса. Одновибратор называется моностабильной схемой, так как он имеет одно устойчивое состояние.

На рис. 3.2 показан ждущий мультивибратор, использующий таймер на основе интегральной схемы типа 555. На рис. 3.2, а изображен один из вариантов функциональной схемы кри-



сталла, а на рис. 3.2,6 - ее условное обозначение на схеме. Сердцем таймера типа 555 является 7?5-триггер, управляемый парой компараторов напряжения. Вы, должно быть, помните из предыдущей главы, что /?5-триггер - это бистабильная схема, т. е, он имеет два устойчивых состояния. В исходном состоянии на выходе Q присутствует низкий уровень, а на выходе не -Q - высокий. Ситуация изменяется, если на вход установки (5) подается импульс: на выходе не -Q начинает действовать низкий уровень, а на выходе Q - высокий. Компаратор, о котором речь пойдет позже, имеет два входа. Уровень на его выходе становится высоким, когда оба входа воспринимают одинаковое напряжение.

При начальных условиях, в момент времени to, на выходе не -Q 7?5-триггера присутствует высокий уровень, благодаря чему транзистор Qi смещается в прямом направлении и потенциал вывода 7 интегральной схемы фактически равен потенциалу земли. Конденсатор Q при этом не заряжен. Кроме того, усилитель У1 представляет собой усилитель инвертирующего типа, поэтому выход (вывод 3) в исходном состоянии имеет низкий уровень.

Резисторы Да, Rb, и Rc находятся внутри интегральной схемы и имеют одинаковое номинальное значение сопротивления,, равное 5000 Ом. Они образуют делитель напряжения, который используется для управления компараторами напряжения. Инвертирующий вход (-) компаратора 1 смещен до потенциала, равного

E. = iVjf==iVJ. (3.1)

Это означает, что выход компаратора 1 станет высоким, когда управляющее напряжение, приложенное к выводу 3 интегральной схемы, будет равно 7з Усе Аналогично такой же делитель напряжения используется для смещения компаратора 2. Напряжение, приложенное к неинвертирующему входу второго компаратора, определяется выражением

E,iVc.)%,=-iVj. (3.2)

Когда напряжение, приложенное ко входу триггера (вывод 2 ИС), понижается до /з Vcc, выход второго компаратора становится высоким.

В этом случае на конденсаторе Сг напряжение является управляющим. Этот конденсатор заряжается через резистор и менее чем через 1 мс, после того как подано питание, напряжение на нем достигает значения, равного % Vcc Если в момент времени, обозначенный на нашем рисунке через Л, на вход триггера подать короткий отрицательный импульс, то на выходе комяаратора 2 установится высокий уровень, как только амплитуда импульса триггера понизится до уровня, равного /з Vcc-

4-203 49



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0095