Выходной ток 555 таймера

Радиоконструктору

Устройство таймера КР1006ВИ1 (NE555)

Таймер (от англ. time — время)КР1006ВИ1 представляет особую разновидность универсальных микросхем, совмещающих в одном кристалле аналоговые и цифровые функции. Основное назначение таймеров — формирование импульсов различной длительности и периодичности. На их базе очень легко организовать одновибраторы, мультивибраторы, реле времени, формирователи, различные преобразователи и многие другие узлы аппаратуры. Отдельные типы таймеров различаются точностью, временным диапазоном, режимом питания, конструктивным оформлением и т. п. Таймеры широко используют в импульсных устройствах.

Отечественной промышленностью налажен выпуск таймера КР1006ВИ1 — аналога зарубежного типа 555. (Перед цифровым обозначением зарубежных микросхем обычно ставят буквы, характеризующие либо производителя, либо конструктивное исполнение, например NE555, SE555.) Кроме этого типа существуют и другие таймеры, в том числе — комбинированные (несколько приборов в одном корпусе), прецизионные, микромощные, программируемые. Программируемые таймеры, в частности, имеют на выходе цифровой счетчик-делитель, позволяющий «растянуть» цикл работы до нескольких суток.

Таймер КР1006ВИ1 выполнен на биполярных транзисторах. Его функциональная схема изображена на рис. 2.36. Он состоит из пяти основных узлов: двух компараторов напряжения DA1 и DA2, асинхронного RS-триггера DD1, транзисторного ключа VT1 с открытым коллектором и двухтактного выходного усилителя на транзисторах VT2 и VT3. Делитель напряжения Rl—R3 обеспечивает образцовое напряжение на входах компараторов. Сопротивления резисторов Rl—R3 выполняют с большой точностью, благодаря чему значения опорного напряжения у разных экземпляров таймеров одинаковы и равны соответственно 1 /зUп и 2 /зUп.

Компараторы в таймере служат для сравнения входного напряжения с образцовым. В зависимости от знака разности этих значений на выходе компаратора устанавливается либо высокое, либо низкое напряжение. До тех пор, пока напряжение на инверсном входе компараторов больше, чем на прямом, на их выходе будет низкий уровень напряжения, не вызывающий срабатывания триггера DD1. Когда напряжение на прямом входе компаратора окажется больше, чем на инверсном, триггер срабатывает по соответствующему входу. Входы компараторов практически не нагружают предшествующие узлы, так как потребляют ток менее 0,5 мкА.

Делитель напряжения выполнен так, чтобы иметь возможность изменять образцовое напряжение, например, подключением внешних резисторов параллельно резисторам R1 или R2, R3 таймера.

Отметим важную особенность таймера — при работе во временном режиме напряжение питания не влияет на длительность формируемых импульсов. Объясняется это тем, что с изменением питающего напряжения пропорционально меняется образцовое напряжение, а значит, и порог срабатывания компараторов.

Внешний вход R триггера («Прерывание») дает доступ к триггеру, минуя компараторы, и позволяет прерывать работу таймера независимо от напряжения на входах 2 и 6. Чтобы вызвать переключение триггера, напряжение на выводе 4 должно стать Uвх≤0,4 В. Когда это напряжение более или равно 1 В, вход R на работу триггера не влияет.

Выходной усилитель — двутактный, благодаря чему нагрузка, подключаемая к выходу 1, вторым выводом может быть присоединена как к общему проводу, так и к плюсовому проводу питания. Допустимый выходной ток (при обоих состояниях выхода) I вых mах = 100 мА. Выходное сопротивление Rвых ≈10 Ом.

Транзистор VT1 с открытым коллектором работает синхронно с тран зистором VT2. Выход 2 используют для подключения внешних цепей обратной связи, а также как дополнительный выход. Максимальный коллекторный ток транзистора VT1 — 100 мА.

Временные характеристики устройств, создаваемых на основе таймера, задаются параметрами внешней RC-цепи, конденсатор которой подключают к выводу 7 и к общему проводу, а резистор — выводам 8 и 7. При закрытом транзисторе VT1 происходит зарядка конденсатора, после открывания транзистора VT1 конденсатор разряжается.

Напряжение питания таймера КР1006ВИ1 Uп = 5. 15 В. Таймер допускает сопряжение с микросхемами ТТЛ и КМОП, а также с мощными транзисторами, реле, светодиодами и т. д. В отсутствие нагрузки таймер потребляет ток =3,5 мА при Uп = 5 В и 10 мА при 15 В.

Как отмечалось, таймеры являются универсальными приборами. На основе таймеров может быть реализовано множество устройств, как связанных с временными процессами (одновибраторы, генераторы импульсов, реле времени и т. п.), так и мгновенного действия,— исполнительные устройства, триггеры и др.

NE555

555 — аналоговая интегральная схема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Впервые выпущен в 1971 году компанией Signetics под обозначением NE555. Функциональные аналоги оригинального NE555 выпускаются во множестве биполярных и КМОП-вариантов. Сдвоенная версия 555 выпускается под обозначением 556, счетверенная — под обозначением 558.

Представляет собой асинхронный RS-триггер со специфическими порогами входов, точно заданными аналоговыми компараторами и встроенным делителем напряжения.

Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи напряжения, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.

Содержание

• 1 История разработки и модификации
• 2 Описание и основные параметры схемы
  • 2.1 Особенности и недостатки
• 3 Расположение выводов и обозначение на схемах
• 4 Режимы работы NE555
  • 4.1 Триггер Шмитта
  • 4.2 Одновибратор
  • 4.3 Мультивибратор
• 5 Примечания
• 6 Источники
• 7 Ссылки

История разработки и модификации [ править ]

Летом 1970 года США находились в экономическом кризисе. Микроэлектронная компания Signetics сократила половину персонала. Среди уволенных оказался и схемотехник Ганс Камензинд, разрабатывавший на Signetics микросхемы ФАПЧ. Камензинд продолжил работу над аналоговыми схемами у себя в гараже. Вначале он отладил схему интегрального ГУН с частотой, не зависевшей от напряжения питания. Схема ФАПЧ, впоследствии выпускавшаяся под именем NE566, содержала все структурные блоки будущего таймера 555 — делитель напряжения, компараторы, триггер и аналоговый ключ [1] . Она вырабатывала колебания треугольной формы, амплитуда которых была задана внутренним делителем, а частота — внешней частотозадающей RC-цепью.

Камензинд сумел продать разработку бывшему работодателю, а затем предложил доработать ИС 566, превратив её в ждущий мультивибратор — генератор одиночных импульсов. Идея встретила сопротивление: оппоненты полагали, что дешёвый интегральный таймер подорвёт сложившийся рынок операционных усилителей и стабилитронов, и только благодаря вмешательству руководителя продаж Арта Фьюри проект получил одобрение. Фьюри и придумал ему название NE555 (NE — префикс Signetics) [2] . Долгое время Камензинду не удавалось упаковать схему в дешёвый восьмивыводной корпус — модифицированный 556 получался девятивыводной. Решением стала замена встроенного генератора стабильного тока, заряжавшего времязадающий конденсатор, на обычный резистор. В микросхеме ГУН такая замена была недопустимой, в микросхеме таймера она оказалась оправданной. Ещё пять месяцев заняла подготовка отлаженной на макете схемы к производству. За это время сотрудники Signetics, ушедшие к конкурентам вместе с разработкой Камензинда, успели запустить её в серию, но с началом продаж настоящего NE555 отказались от этого проекта. По настоянию Фьюри NE555 продавался по беспрецедентно низкой для своего времени стартовой цене в 75 центов — в 1971 году никто из конкурентов не был готов к соперничеству на такой отметке [3] . Микросхема содержала 23 транзистора, 16 резисторов и 2 диода [4] .

По мере удешевления производства выпуск 555 освоили и конкуренты. Российскими аналогами таймеров типа 555 являются КР1006ВИ1 и КР1087ВИ2. КР1087ВИ3 — сдвоенный таймер (аналог 556); КР1087ВИ1 — счетверённый таймер (аналог 558). Следует заметить, что таймер КР1006ВИ1 по своей логике работы имеет одно отличие от прототипа NE555, а именно вход останова R отечественной микросхемы имеет приоритет над входом запуска S, тогда как у других микросхем — наоборот. Данное обстоятельство не отражено в официальной документации к микросхеме КР1006ВИ1 и потому нередко становилось причиной проблем у неискушённых радиолюбителей. К счастью, в большинстве конструкций, где используется таймер, приоритеты входов R и S не играют роли. Также выпускаются различные экономичные модификации таймера, выполненные по КМОП-технологии, например это микросхемы ICM7555IPA, GLC555 и их отечественный аналог КР1441ВИ1. Первую КМОП-версию начали выпускать ещё в 1970-е годы на Intersil [5] .

Описание и основные параметры схемы [ править ]

Микросхема состоит из делителя напряжения с двумя опорными напряжениями для сравнения, двух прецизионных компараторов (низкого и высокого уровней), RS-триггера с дополнительным входом сброса, транзисторного ключа с открытым коллектором и выходного усилителя мощности для увеличения нагрузочной способности.

Номинальное напряжение питания базовой версии микросхемы может находиться в пределах 4,5…16,5 В. Некоторые модификации работоспособны до 18 В. КМОП-версии отличаются возможностью работы при пониженном напряжении питания (от 2 В).

Потребляемый микросхемой ток может достигать величины 6…15 мА в зависимости от напряжения питания (6 мА при V_CC = 5 В и 15 мА при V_CC = 15 В). Типовое потребление бывает меньше и обычно составляет 3…10 мА в состоянии низкого уровня и 2…9 мА — в состоянии высокого. Ток потребления КМОП-версий таймера не превышает сотен микроампер.

Максимальный выходной ток для отечественной КР1006ВИ1 и КМОП-версий таймера составляет 100 мА. Большинство ныне выпускаемых зарубежных аналогов, выполненных по биполярной технологии, допускает выходной ток до 200 мА и более.

Особенности и недостатки [ править ]

Применённая схема неотключаемого внутреннего делителя напряжения на входе троичного компаратора делает невозможным независимую установку напряжений сравнения верхнего и нижнего компараторов, что уменьшает область возможного применения микросхемы.

К недостаткам биполярного таймера также можно отнести значительный импульсный ток потребления (до 300—400 мА) в моменты переключения таймера. Этот ток вызван сквозными токами выходного каскада микросхемы. С данной особенностью связана рекомендация подключать между выводом 5 («контроль делителя») и минусом питания блокирующий конденсатор на 0,01…0,1 мкФ. Он защищает внутренний делитель микросхемы от помех, наводимых по цепи питания в моменты переключения таймера, что устраняет нестабильность его запуска и повышает общую надёжность схемы. Для аналогичных целей микросхему рекомендуется шунтировать по цепи питания керамическим конденсатором ёмкостью 1 мкФ, который располагается в непосредственной близости к микросхеме. Следует заметить, что указанный недостаток практически устранён в КМОП-версиях таймера, поэтому применение с ними дополнительных конденсаторов обычно не требуется.

Расположение выводов и обозначение на схемах [ править ]

NE555 чаще всего выпускается в корпусе PDIP8 и SO8, но встречаются и другие варианты корпуса. На схемах обычно обозначается в виде прямоугольника с надписью «G1/GN», которая расшифровывается как специализированный генератор, используемый для формирования одиночных импульсов или серий импульсов. Расположение выводов является стандартным для всех однотипных микросхем:

Триггер Шмитта [ править ]

Если на соединенные входы THRES и TRIG подать входной сигнал, то NE555 будет работать в режиме инвертирующего триггера Шмитта. Величина гистерезиса определяется встроенным делителем и равна трети напряжения питания.

Одновибратор [ править ]

Входной импульс низкого уровня на входе INPUT вызывает переключение таймера в режим отсчёта времени (на выходе OUTPUT высокий уровень), который длится заданный промежуток времени , а затем таймер переключается обратно в стабильное состояние (низкий уровень на выходе OUTPUT).
Стоит отметить два факта:

1. Появление низкого уровня на входе RESET переключает таймер в стабильное состояние и переводит выход OUTPUT на низкий уровень.
2. Пока на входе INPUT остаётся низкий уровень, выход OUTPUT всегда имеет высокий уровень.

Мультивибратор [ править ]

Напряжение на выходе OUTPUT периодически меняется, генерируется меандр, описываемый следующими уравнениями:
Длительность высокого уровня ,
низкого —
Период
Частота
[6] Если необходимая длительность низкого уровня больше длительности высокого (Скважность >2) необходимо дополнить приведённую схему диодом, анод которого подключен к выводу 7, а катод к выводу 6 микросхемы NE555. Иначе, вне зависимости от подобранных номиналов резисторов и конденсатора, длительность низкого уровня не сможет превысить длительность высокого уровня.

Например, при номиналах

, , имеем:

Таймер 555. Преобразователи напряжения

DC/DC конвертер

Достаточно часто в различных схемах требуются преобразователи напряжения. Наиболее типичный пример, — питание какого-либо устройства от автомобильного аккумулятора. Обычно такие преобразователи напряжения делаются двухтактными на базе различных специализированных микросхем. Но, если мощность преобразователя невелика, вполне возможно создать таковой на базе таймера 555 (КР1006ВИ1). Схема одного из возможных вариантов показана на рисунке 1.

Схема содержит уже знакомый по предыдущим статьям о таймере 555 автоколебательный мультивибратор, к выходу которого (вывод 3) подключен затвор мощного полевого транзистора VT1. К стоку этого же транзистора подключен дроссель L1.

При включении питания генератор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы. Поэтому на дросселе L1 появляются импульсы ЭДС самоиндукции, которые выпрямляются диодной сборкой VD2, и заряжают конденсатор выходного фильтра C4 до напряжения, заданного стабилитроном VD3.

Устройство стабилизации представляет собой пороговое устройство, практически компаратор, с порогом срабатывания заданным стабилитроном VD3.

Работает устройство стабилизации следующим образом: как только напряжение на конденсаторе C4 превысит напряжение стабилизации стабилитрона и перехода база – эмиттер транзистора VT2, последний откроется, что приведет к уменьшению длительности импульса на выходе таймера и снижению напряжения на конденсаторе C4. Далее весь цикл повторяется.

Рисунок 1. Схема DC/DC конвертера на таймере 555

Напряжение на выходе устройства целиком и полностью зависит от напряжения стабилизации стабилитрона, и может достигать до 40 вольт. В рассмотренной схеме выходное напряжение выше, чем у источника питания и составляет 18В. Если понадобится получить, например, 9 или 5В, достаточно просто применить стабилитрон на указанное напряжение стабилизации. Все остальные детали замены не потребуют.

Микромощный преобразователь на 555

Часто в различной аппаратуре требуется двухполярное питание небольшой мощности. В качестве примера можно привести случай, когда надо запитать всего-то один операционный усилитель. Схема подобного преобразователя показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема микромощного преобразователя напряжения на таймере 555

Конечно, современная элементная база располагает специализированными микросхемами-преобразователями, которые можно купить на радиорынке. Но часто в таких случаях приходится говорить: «Где мы, а где радиорынок?», да и дороговизна специализированных микросхем иногда приводит в уныние. Поэтому выходить из ситуации приходится, используя уже имеющиеся под руками детали.

Принцип делать не из того, что надо, а из того, что есть, зачастую дает отличные результаты, во всяком случае, экономию времени, которого всегда не хватает.

Вот и здесь поможет наш старый знакомый – мультивибратор. При указанных на схеме параметрах деталей рабочая частота генератора около 160КГц. Импульсы напряжения с его выхода через разделительный конденсатор C4 поступают сразу на два выпрямителя, собранных по схеме удвоения напряжения.

Стабилизацию выходного напряжения выполняют интегральные стабилизаторы. Для положительного напряжения это 78L05, для отрицательного 79L05. Таким образом получается двухполярный стабилизированный преобразователь с напряжением стабилизации ±5В.

Входное напряжение преобразователя находится в диапазоне 11…18В. При напряжении на входе 12В выходной ток около 50мА. При таких параметрах вполне возможно запитать парочку ОУ.

Преобразователь напряжение – частота (ПНЧ)

В некоторых случаях требуется именно такое преобразование. Подобные схемы достаточно сложны, содержат большое количество деталей, капризны в наладке. Существуют, конечно, специализированные интегральные ПНЧ, но они достаточно дороги, а кроме того не всегда имеются под руками. Поэтому зачастую в подобной ситуации выручит широко распространенный таймер 555.

Схема ПНЧ на таймере 555 показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема ПНЧ на таймере 555

В основе ПНЧ все тот же мультивибратор, но если в классической схеме заряд времязадающего конденсатора C1 осуществляется через резистор, то в данном случае конденсатор заряжается через управляемый источник тока, который выполнен с применением операционного усилителя. На схеме указан ОУ типа 741, отечественный аналог которого 140УД7.

Источник тока устроен так, что выходной ток линейно зависит от входного напряжения и почти не зависит от сопротивления нагрузки. При использовании источника тока заряд конденсатора происходит линейно, а не по экспоненте, как в случае с использованием резистора.

При достижении определенного напряжения, а именно 2/3U, (порог срабатывания верхнего компаратора) конденсатор разряжается, формируя импульс напряжения на выходе таймера. После этого начинается новый заряд — разряд конденсатора. Поэтому, частота выходного напряжения на выходе ПНЧ линейно зависит от входного напряжения.

Если на вход устройства подать постоянное напряжение в пределах 0,5…7В, частота на выходе изменяется в диапазоне 1,8…24КГц, что соответствует крутизне преобразования около 3,4КГц/В.

Короткие импульсы на выходе устройства имеют отрицательную полярность. При этом погрешность преобразования не превышает 3,4%. Подобный преобразователь может быть применен, например, в измерителях температуры, когда требуется оцифровать информацию от аналогового датчика.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

5.14. Классическая ИС таймера — 555

Следующий уровень сложности предполагает использование в качестве релаксационных генераторов ИС таймеров или ИС генераторов колебаний специальной формы. Наиболее популярная ИС таймера — это схема 555 (и ее разновидности). Работа этой ИС часто толкуется неверно, поэтому мы дадим анализ ее работы прямо по изображенной на рис. 5.32 эквивалентной схеме. Некоторые обозначения на ней относятся к области цифровой техники (гл. 8 и следующие), поэтому вы пока еще не станете экспертом по ИС 555. Но принцип действия этого таймера достаточно прост. При подаче сигнала на вход ТРИГГЕР выходной сигнал переключается на ВЫСОКИЙ уровень (около U_кк) и остается в этом состоянии до тех пор, пока не произойдет переключение входа ПОРОГ; в этот момент выходной сигнал падает до НИЗКОГО уровня (около потенциала «земли») и тогда включается транзистор РАЗРЯД. Вход ТРИГГЕР включается при уровне входного сигнала меньше 1/3U_кк, а ПОРОГ — при уровне входного сигнала больше 2/3U_кк.

Рис. 5.32. Упрощенная эквивалентная схема ИМС 555

Наиболее легкий способ понять работу ИС 555 — это рассмотреть конкретный пример (рис. 5.33). При включении источника питания конденсатор разряжен, поэтому ИС 555 оказывается в состоянии. когда выходной сигнал имеет ВЫСОКИЙ уровень, транзистор разряда Т₁ закрыт и конденсатор начинает заряжаться до 10В через резисторы R_A + R_B. Когда его напряжение достигнет 2/3U_кк, переключается вход ПОРОГ и выходной сигнал переходит в состояние НИЗКОГО уровня, одновременно происходит отпирание транзистора Т₁, разряжающего конденсатор С на землю через резистор R_в. Схема переходит в периодический режим работы, и напряжение на конденсаторе С колеблется между значениями 1/3U_кк и 2/ЗU_кк с периодом Т = 0,693 (R_A + 2R_B)C. В этом случае с выхода схемы обычно снимается колебание прямоугольной формы.

Рис. 5.33. ИМС 555, включенная как генератор.

Упражнение 5.8. Покажите, что период колебаний не зависит от напряжения источника питания.

Схема 555 представляет собой довольно приличный генератор со стабильностью около 1%. Она может работать от единственного источника питания напряжением от 4,5 до 16 В, сохраняя стабильную частоту при изменениях напряжения источника питания, поскольку пороги следят за флуктуациями питания. Схему 555 можно применять также для формирования одиночных импульсов произвольной длительности и еще для многих целей. К тому же этот небольшой кристалл содержит простые компараторы, вентили и триггеры. В электронной промышленности даже появилась игра — придумать еще новое применение схемы 555. И надо сказать, что многие в этом развлечении преуспевают.

Предостережение: ИС 555, как и другие схемы таймеров, создает мощную (≈150 mA) токовую помеху в цепи питания во время каждого переключения выходного сигнала. Будет весьма полезным подключить к этой интегральной схеме здоровенный шунтирующий конденсатор. Кроме того, ИС 555 имеет склонность к формированию выходного сигнала с удвоенной частотой переключений.

КМОП ИС 555. Некоторые из неприятных свойств ИС 555 (большой ток потребления от источника питания, высокий ток запуска, удвоенная частота переключения выходного сигнала и неспособность функционировать при очень низких напряжениях источника питания) были устранены в ее КМОП — аналогах. Их можно узнать по цифрам «555», расположенным в какой-либо части маркировки.

Следует отметить, в частности, их способность функционировать при очень низких напряжениях питания (до 1 В!) и, как правило, токе потребления. Эти кристаллы также более быстродействующие, чем исходная схема 555. Выходные КМОП — каскады дают максимальный удвоенный перепад напряжения выходного сигнала, по крайней мере при низких токах нагрузки (отметим, что эти кристаллы не имеют мощного выходного каскада, как в типовой схеме 555). Все кристаллы, кроме исходной схемы 555 и XR — L555, сделаны по КМОП — технологии. Последняя же схема является микромощной биполярной схемой 555 и проявляет свою родословную в виде здоровенной нагрузочной способности и хорошей температурной стабильности.

Показанный на рис.5.33 генератор на схеме 555 вырабатывает выходной сигнал прямоугольной формы, чей рабочий цикл (часть времени, когда выходной сигнал имеет ВЫСОКИЙ уровень) всегда больше 50%. Это происходит вследствие того, что времязадающий конденсатор заряжается через последовательно включенную пару резисторов R_A + R_B, а разряжается (более быстро) через единственный резистор R_B. На рис. 5.34 показано, как обмануть схему 555 с тем, чтобы получить в рабочем цикле узкие положительные импульсы. Цепь, состоящая из комбинации диода и резистора, быстро заряжает времязадающий конденсатор через выходной каскад, разряд же его через внутренний разряжающий транзистор происходит медленно. Этот трюк пригоден только для КМОП схем 555, поскольку в этом случае необходим полный положительный перепад выходного сигнала.

Рис. 5.34. Генератор с укороченным рабочим циклом.

При использовании для заряда времязадающего конденсатора источника тока можно создать генератор линейного («пилообразного») напряжения. На рис. 5.35 показан способ использования для этих целей простого источника тока на р-n-p — транзисторе. Пилообразный сигнал доходит до напряжения 2/3U_кк, затем быстро спадает (разряд происходит через внутренний разряжающий n-p-n – транзистор схемы 555, контакт 7) до напряжения 1/3U_кк, далее цикл начинается снова. Отметим, что этот сигнал пилообразной формы выделяется на выводе конденсатора и необходимо обеспечить его развязку с помощью ОУ, который обладает высоким полным сопротивлением. Эту схему можно еще упростить путем замены источника тока на р-n-р — транзисторе на «диодный регулятор тока», выполненный на полевом транзисторе p-n — каналом (разд. 3.06); однако ее рабочие характеристики, а именно линейность пилообразного сигнала, будут хуже поскольку этот полевой транзистор питается током I_Скк и при этом формируется не такой хороший источник тока, как на биполярном транзисторе.

Рис. 5.35. Генератор пилообразных колебаний.

На рис. 5.36 указан простой способ формирования с помощью КМОП — схемы 555 сигнала треугольной формы. В предложенной схеме соединяются последовательно два регулятора тока на полевом транзисторе таким образом, чтобы получился двунаправленный регулятор тока (каждый регулятор тока ведет себя в обратном направлении как обычный диод, из-за проводимости затвор — сток). Следовательно, с помощью выходного сигнала с утроенным максимальным перепадом формируется постоянный ток противоположной полярности и при этом на самом конденсаторе вырабатывается треугольное колебание (напряжение которого обычно лежит в диапазоне от 1/2U_кк до 2/3U_кк). Как и в предыдущей схеме, для развязки этого сигнала (источник с высоким полным выходным импедансом) используется ОУ. Следует отметить, что в этом случае необходимо применять КМОП — схемы 555, в частности при подаче на схему напряжения питания +5В, постольку ее функционирование зависит от максимального двойного перепада выходного напряжения. Например, напряжение выходного сигнала ВЫСОКОГО уровня биполярной схемы 555 в типовом случае ниже максимального положительного перепада на падение напряжения на двух дюдах (схема Дарлингтона на n-р-n — транзисторах), что составит +3,8В при напряжении источника питания +5В; следовательно, остается всего 0,5В падения напряжения (при верхнем значении сигнала) на последовательно включенную пару регуляторов тока, что явно недостаточно для включения регулятора тока (требуется приблизительно 1В) и последовательного диода (0,6В), построенного из полевого транзистора с р-n — переходом.

Рис. 5.36. Генератор треугольных колебаний.

Упражнение 5.9. Покажите, что вы уяснили работу схем изображенных на рис. 5.35 и 5.36; для этого рассчитайте для каждой схемы частоту генерируемого сигнала.

Существуем еще несколько других интересных интегральных схем таймеров. Схема таймера 322 фирмы National имеет собственный встроенный прецизионный источник опорного напряжения, с помощю которого задается напряжение порога. Это объясняет его прекрасные свойства при формировании сигнала, частота которого должна быть пропорциональна току, подаваемому от внешнего источника пример с фотодиода. В состав другой разновидности таймеров входят релаксационный генератор и цифровой счетчик, с тем чтобы при формировании сигналов большой длительности избежать необходимости использования в схеме больших номиналов сопротивлений и конденсаторов. Примером таких схем могут служить схемы 74НС4060, Ехаг 2243 и Intersil ICM7242 (выпускается также фирмой Maxim). Последняя схема выполнена по КМОП — технологии и может функционировать при токе в доли миллиампера и вырабатывать выходной импульс один раз за 128 циклов генератора. Эти таймеры (и их ближайшие аналоги) пригодны для формирования задержки сигнала в диапазоне от нескольких секунд до нескольких минут.