7. Разработка принципиальной схемы на бесконтактных элементах

Для построения принципиальной схемы используем следующие логические микросхемы [1-2]:

КР1561ЛИ2…. "2И";

КР1564ЛИ3. …. "3И";

К651ЛЕ5. …." 2ИЛИ-НЕ";

К176ЛП4. …. "3ИЛИ";

К176ЛП12. …. "4И".

К176ЛИ1. …. "5И".

Все они используют напряжение питания 10В.

В формировании элементов "5И" присутствуют особенности: микросхема К176ЛИ1 обладает девятью выводами. Для получения логики типа "5И" необходимо один из сигналов подавать на объединенные пять выводов. Также микросхемы К176ЛП4 и К176ЛП12 реализуют логику с инверсией, но содержат внутренний инвертор, с которого и происходит снятие выходного сигала.

Функциональная схема интегрального таймера КР1006ВИ1 показана на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Схема таймера КР1006ВИ1 (а) и одновибратор на его основе (b)

В схему входят два компаратора, RS-триггер, резистивный делитель, выходные транзисторные каскады. Напряжение питания U таймера может изменяться в пределах 5-15 В. Резистивный делитель подает на нижний по схеме компаратор напряжение Uн=Uп/3, а на верхний-напряжение Uв=2Uп/3. Таким образом, если на выводе 2 таймера напряжение станет меньше, чем Uн, то на триггер пойдет сигнал установки в единицу; если же напряжение на выводе 6 станет больше, чем Uв, то с верхнего компаратора на триггер придет сигнал установки в нуль. Триггер имеет и дополнительный вход установки в нуль-вывод 4.

Если на входы триггера поступают одновременно сигналы установки в различные состояния, то триггер срабатывает в соответствии со следующими приоритетами сигналов. Наивысший приоритет имеет сигнал, подаваемый на вывод 4. Поэтому этот сигнал является сигналом разрешения Е: если E=1, то работа таймера разрешена, если E=0, то триггер таймера находится в состоянии "нуль". Вторым по старшинству является непрерывный сигнал U2, подаваемый на вывод 2. Этот сигнал соответствует инверсному входу установки триггера в единицу: если E=1 и U2<Uн, то с выхода триггера будет сниматься сигнал "единица" (вне зависимости от напряжения на выводе 6). И наконец, самый младший приоритет принадлежит непрерывному сигналу U6, подаваемому на вывод 6. Этот сигнал при U6>Uв, U2>Uн и E=1 обеспечивает установку триггера в нуль.

Основная схема включения таймера показана на рисунке 7.1 (b), и соответствует режиму одновибратора. Вход R таймера (вывод 6) присоединен к выходу интегрирующей RС-цепи, которая в свою очередь подключена к источнику питающего напряжения. К выходу этой RС-цепи присоединен также вывод 7 таймера - коллектор транзистора ТЗ, Исходно на входе S (вывод 3) таймера поддерживается напряжение U2>Uн триггер находится в нуле, транзистор ТЗ открыт и на выходе RС-цепи поддерживается нулевое напряжение. Если теперь на вход S подать отрицательный импульс Uвx (так что в течение некоторого времени будет обеспечено U2<Uн), то триггер таймера перейдет в единичное состояние, транзистор ТЗ закроется и конденсатор С1 начнет заряжаться током, проходящим от источника Uп через резистор R4. Когда конденсатор зарядится до напряжения Uв, триггер возвратится в нулевое состояние и таким образом таймер окажется снова в исходном положении. Для одновибратора длительность положительного импульса, снимаемого с выхода таймера Q (вывод 3), равна R4C1 In 3= 1,1R4C1.

Запуск одновибратора может осуществляться как дискретным сигналом "нуль", непосредственно подаваемым на вход 5, так и перепадом 1/0, воздействующим на вход дифференцирующей цепи С2, R5, D1. Вход "разрешение таймерам (вывод 4) может использоваться для прерывания процесса формирования импульса. Если это не требуется, то на этот выход подается напряжение питания. Вывод 5 таймера рекомендуется соединять конденсатором емкостью порядка 0,01 мкФ с общим проводом. Это снижает влияние помех на длительность формируемых импульсов. В принципе на вход 5 может быть подано внешнее управляющее напряжение Uy от источника с малым выходным сопротивлением, например с выхода операционного усилителя. Таким образом можно управлять длительностью формируемого импульса, которая в этом случае будет равна R4C1 ln [Un/ (Uп-Uу)].

Входной ток верхнего компаратора составляет примерно 0.1 мкА, ток закрытого транзистора ТЗ-около 0,5 мкА. Этими токами определяется наибольшее допустимое сопротивление времязадающего резистора R4. Рекомендуется это сопротивление выбирать из диапазона 1к0м-10МОм. Наименьшая возможная длительность формируемого импульса ограничена быстродействием, таймера и равна приблизительно 10мкс. Наибольшая длительность практически ограничена только допустимыми габаритами времязадающего конденсатора С1. Расчет параметров одновибраторов, в соответствии с заданными временными выдержками:

KT1: , принимаем ;

KT2: , принимаем ;

KT3: , принимаем ;

KT4: , принимаем ;

KT5: , принимаем .

Все резисторы серии МЛТ0,5. Конденсаторы К73-17-63В-1мкФ10%.

Принципиальная схема представлена на рисунке 7.2

Рисунок 7.2 - Принципиальная схема на бесконтактных элементах