Генераторы импульсов используют во многих радиотехнических устройствах (электронных счетчиках, реле времени), применяют при настройке цифровой техники. Диапазон частот таких генераторов может быть от единиц герц до многих мегагерц. Здесь приводятся простые схемы генераторов, в том числе на элементах цифровой «логики», которые широко используются в более сложных схемах как частотозадающие узлы, переключатели, источники образцовых сигналов и звуков.
МИКРОСХЕМА ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ
В схемах цифровых устройств, основанных на микросхемах, важную роль играют различные формирователи импульсов. Это могут быть сигналы от кнопок и переключателей, сигналы с замедленными фронтами, дифференцирующие схемы и мультивибраторы. В данной части книги рассматриваются принципы построения таких формирователей и генераторов, использующих КМОП-логику.
Известно, что прямое подключение сигналов от механических контактов к входам интегральных схем не всегда возможно из-за явления «дребезга» – многократных, хаотичных замыканий и размыканий при переключении. Если вход устойчив к дребезгу (например, входы установки триггеров или счетчиков), то прямое подключение допустимо. Однако, для счетных входов требуются специальные меры защиты от дребезга, чтобы избежать многократных срабатываний.
Для борьбы с дребезгом в КМОП-схемах можно применять методы, используемые в ТТЛ-схемах, например, статический триггер на двух элементах «И-НЕ» или «ИЛИ-НЕ». Однако, из-за высокого входного сопротивления КМОП-микросхем (сотни, тысячи мегаом) и относительно низкого выходного (сотни ом — килоом), схемы подавления дребезга можно упростить, убрав резисторы. Альтернативой является схема на одном неинвертирующем логическом элементе.
Стоит отметить, что большинство МИКРОСХЕМЫ ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ– инвертирующие. К неинвертирующим относятся определенные микросхемы (перечислены в оригинальном тексте). Микросхемы с буквами «ПУ» предназначены для согласования КМОП и ТТЛ. Из-за этого, выходные токи при подаче питания или соединении с общим проводом могут достигать десятков миллиампер, что снижает надежность и создает помехи. Их не рекомендуется использовать в мультивибраторах и триггерах Шмитта из-за высокого потребления тока при плавном изменении сигнала. Инвертирующие микросхемы (перечислены в оригинальном тексте) также не рекомендуются.
Поэтому, в дальнейшем, под неинвертирующим элементом подразумевается либо два последовательных инвертирующих элемента (кроме упомянутых выше), либо определенные микросхемы, включенные как неинвертирующие. Возможность их использования описана в предыдущей главе. Иногда можно использовать свободный триггер микросхемы.
Микросхема генератора импульсов — это общее название для целого класса устройств, которые различаются по архитектуре, назначению и, как следствие, по своим параметрам. Чтобы сориентироваться, их можно разделить на несколько основных категорий.
Самый известный представитель — NE555 (и его сдвоенная версия NE556). Это не просто генератор, а универсальный «строительный блок» для создания как генераторов, так и схем задержки.
Напряжение питания: 4,5–16 В (для NE556) или 5–15 В (для NE555).
Выходной ток: До 200 мА (может втекать или вытекать).
Диапазон частот: От микросекунд (высокие частоты) до часов (низкие частоты, реализуется внешними RC-цепями). Максимальная рабочая частота для NE555 составляет около 500 кГц.
Скважность: Регулируемая.
Режимы работы: Астабильный (генерация) и моностабильный (одновибратор, задержка).
Эти микросхемы (например, на базе ICL8038) предназначены для генерации сигналов различной формы.
Формы сигнала: Синусоидальная, треугольная, прямоугольная.
Диапазон частот: От 10 Гц до 300 кГц.
Регулировка скважности: Широкий диапазон, например, от 2% до 98%.
Напряжение питания: 12–24 В.
Потребляемый ток: До 25 мА (без нагрузки).
Эти микросхемы (например, К1033ЕУ16, аналог UC1845) являются специализированными генераторами импульсов для импульсных источников питания.
Назначение: Формирование ШИМ-сигнала с регулируемым коэффициентом заполнения.
Частота генерации: Фиксированная, например, 47–57 кГц.
Коэффициент заполнения (Duty Cycle): До 50%.
Выходной ток: 0,2 А.
Напряжение питания: Широкий диапазон, входное напряжение от 7 В до 30 В.
Микросхемы прямого цифрового синтеза (например, AD9833) обеспечивают极高的 точность и гибкость управления формой сигнала.
Формы сигнала: Синус, прямоугольник, треугольник.
Диапазон частот: От 1 Гц до 5 МГц (для AD9833).
Точность установки частоты: Очень высокая, например, 0,1 Гц.
Управление: Цифровой интерфейс (SPI) для программирования параметров.
Существуют микросхемы, разработанные для генерации очень коротких или высокочастотных импульсов.
Высокая частота: Генераторы могут работать на частотах вплоть до 40 МГц и выше.
Короткие импульсы: Длительность генерируемых импульсов может составлять единицы наносекунд (например, от 20 нс).
Прецизионные одновибраторы: Существуют микросхемы (например, серии LTC6993), которые формируют одиночный импульс высокой точности с длительностью от 1 мкс до 33,6 секунд.
МИКРОСХЕМА ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ в наличии на складе в Санкт-Петербурге, цена от 675 ₽ при оптовом заказе, возможна доставка по всей России. Гарантия качества от производителя и оперативная отгрузка.