Реле времени на КМОП-инверторах

миниатюра поста

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.

схема одновибратора на инверторах

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:

одновибратор на инверторах с буфером 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:

одновибратор на инверторах с буфером

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.

Сопротивление1 МОм9.8 МОм
ЕмкостьФормулаВремяФормулаВремя
4700 (4530)0.65RC49м 18с0.65RC8ч 1м
3300 (3150)0.69RC36м 30с0.67RC5ч 46м
1000 (860)0.68RC9м 48с0.66RC1ч 33м
470 (456)0.66RC5м 1с0.65RC48м 12с
10 (10.1)0.65RC6.6с0.65RC1м 4с

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

распиновка CD4069 и К561ЛН2

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.

Дата публикацииThu, 25 Jan 2024 05:40:50 GMT Просмотры320
Реклама
Похожие материалы