Мультивибраторы | |
На КМОП-микросхемах 561-й серии | |
Журнал "РАДИО" №1 2000г. автор: С. ЕЛИМОВ, г. Чебоксары |
Для каждого генератора указана формула, позволяющая вычислять значение генерируемой частоты в зависимости от номиналов
элементов частотозадающей цепи (частота — в герцах, сопротивление — в омах, емкость — в фарадах, индуктивность - в генри; более удобно, кстати,
для RC-генераторов: частота — в килогерцах, сопротивление — в килоомах, емкость — в микрофарадах; для LC-генераторов: частота —
в мегагерцах, емкость — в нанофарадах, индуктивность — в миллигенри). Расчетные формулы для ряда генераторов получены опытным путем.
Формулы для расчета частоты соответствуют напряжению питания 5 В и температуре окружающей среды 25°С. Нагрузочная способность генераторов такая
же, как у элементов микросхем серии К561. Верхняя граница напряжения питания генераторов также определена применяемой серией микросхем и равна
15 В, а нижняя указана в таблице. Верхний предел сопротивления резисторов установлен из практических соображений на уровне 40 МОм.
В генераторах с емкостной положительной обратной связью амплитуда импульсов на входе элемента может превысить напряжение питания. В этих случаях
открываются входные защитные диоды, и через них начинает протекать ток. Для ограничения этого тока во входную цепь приходится устанавливать
резистор сопротивлением 1...150 кОм. Иначе говоря, как бы медленно ни увеличивалось напряжение питания, генератор все равно заработает.
Генератор на элементах 2И—НЕ (рис.1) стал уже классическим и известен по большому числу публикаций. Он сохраняет работоспособность при понижении
напряжения питания до 2 В, при этом, правда, значительно уменьшается частота , генерации. Скважность импульсов близка к двум при любом напряжении
питания. В результате разогревания корпуса микросхемы частота несколько уменьшается (на4%при85°С). Подобный генератор может быть выполнен и на
двух логических элементах 2ИЛИ—НЕ (рис.2), на двух инверторах (рис.3), а также на трех инверторах (рис.4). Отметим, что у генератора на элементах
2ИЛИ—НЕ частота генерации практически не зависит от температуры корпуса микросхемы, а у генераторов на инверторах частота очень стабильна на
участке 9...15 В. На рис.5 показана схема простейшего LC-генератора с логическим элементом 2И—НЕ. LC-цепь сдвигает фазу выходного сигнала
элемента на 180 град., в результате этого происходит самовозбуждение генератора. Такие генераторы хорошо работают на повышенных значениях частоты,
мягко возбуждаются и отличаются высокой температурной стабильностью. При увеличении частоты сверх 1,3 МГц амплитуда выходных импульсов начинает
падать. В генераторе могут также работать элементы 2ИЛИ—НЕ, причем в этом случае он вырабатывает не прямоугольные импульсы, а колебания, по форме
близкие к синусоидальным. Для устойчивой работы генератора волновое сопротивление LC-контура p=VL/C не должно быть менее 2 кОм. Частота генерации
практически совпадает с резонансной частотой LC-контура. Достоинство генератора — высокая температурная стабильность частоты. Подобные по структуре генераторы можно выполнить на одном элементе — триггере Шмитта (рис.6). При напряжении питания, близком к максимальному, они весьма стабильны по частоте. Кроме того, они исключительно экономичны — при напряжении питания менее 6 В потребляют ток всего в несколько десятков микроампер. | Рисунок 1 (ЛА7): |
Рисунок 2 (ЛЕ5): | |
Рисунок 3 (две ЛН2): | |
Рисунок 4 (три ЛН2): | |
Рисунок 5 (ЛА7 с катушкой индуктивности): | |
Рисунок 6 (ТЛ1): | |
Генератор на | Нижний предел сопротивления R1, кОм | Наибольшая частота генерации, МГц | Минимальное напряжение питания, В | Изменение частоты при нагревании до 85 оС, % | Скважность выходных импульсов |
ЛА 7 | 1 | 2 | 2 | - 4 | 2 |
ЛЕ 5 | 1 | 2 | 4 | --- | 2 |
две ЛН 2 | 0,56 | 2 | 2,5 | - 5 | >2 |
три ЛН 2 | 0,56 | 2 | 2 | + 2,5 | <2 |
ЛА 7 + катушка | --- | 1,3 | 3 | --- | <2 |
ТЛ 1 | 1 | 1 | 1,4 | - 11 | >2 |