Реле времени на КМОП-инверторах

За основу этого реле взял схему одновибратора из журнала "Радио". На выход подключил светодиод, а для формирования запускающего импульса входной конденсатор подсоединил к плюсу, чтобы отсчет времени начинался сразу после подачи питания.

После подачи питания на вход первого инвертора поступает положительный импульс с конденсатора C1, то есть сигнал логической единицы. На выходе первого инвертора и на входе второго будет сигнал логического нуля, а на выходе второго инвертора сигнал логической единицы. Конденсатор C2 окажется подключен к плюсу питания. На вход первого инвертора оказывается подключен делитель напряжения. Верхнее плечо делителя составляют элементы C2, R2, D1, а в нижнем плече резистор R1. Конденсатор начинает заряжаться, поддерживая уровень логической единицы на входе первого инвертора. По мере заряда конденсатора напряжение на резисторе R1(на входе инвертора) будет падать. Когда оно достигнет примерно половины напряжения питания произойдет переключение уровней на инверторах. На входе первого будет ноль, на выходе первого и на входе второго единица и на выходе второго ноль. Конденсатор теперь будет соединен с общим проводом и начнется его разряд по цепи R2D2 через выход второго инвертора. Через некоторое время, называемое временем восстановления, одновибратор готов к отсчету нового импульса. Диод D1 нужен для того, чтобы запускающий импульс переключал инвертор, а не уходил на зарядку конденсатора C2.

Время горения светодиода(длительность импульса) определяется по формуле 0,7RC, но собрав приведенную выше схему, я получил намного меньшие значения длительности. Оказалось все дело в неправильном подключении нагрузки. В любых КМОП микросхемах нагрузку лучше подключать между выходом и плюсом питания, так как втекающий ток больше вытекающего. Но если подключить светодиод к плюсу, он загорится когда формирование импульса закончится. Необходимо добавить в схему буферный каскад. Можно на транзисторе:

Такой вариант включения возможен, но не очень хорош, так как здесь ток вытекает из инвертора в базу. Лучше добавить буфер на том же инверторе, и подключить светодиод между выходом и плюсом, чтобы ток втекал в инвертор:

Без буфера коэффициент в формуле плавал от 0,39 до 0,54. С буфером разброс уменьшился до 0,65...0,69RC. Составил таблицу с некоторыми данными по длительности выходного импульса с различными R и C. В скобках указана измеренная емкость.

Инвертор cd4069 можно заменить на к561лн2, распиновка у них полностью совпадает:

Диоды D1 D2 любые, с как можно меньшим обратным током. Чем меньше номинал R2, тем быстрее время восстановления одновибратора. Этот резистор должен быть не менее 2кОм, чтобы не превышать максимальный ток инвертора. От емкости C1 зависит длительность запускающего импульса, его номинал не критичен.