Генератор сигналов на 555: схема с регулировкой частоты и принцип работы

При подключении контактов 2 и 6 вы устанавливаете таймер в нестабильный режим.

Нестабильный режим приводит к двум основным последствиям. Во-первых, состояние вызывает перезапуск таймера. Следовательно, будет генерироваться поток импульсов. В этом случае вибрации являются ШИМ-сигналами. И таймер будет генерировать их до тех пор, пока вы подключите его к входному напряжению.

Кроме того, обратите внимание, что контакт 3 действует как выходной контакт. Следовательно, изменение значений сопротивлений и емкостей изменит частоту выходного импульса. Кроме того, это изменит рабочий цикл прямоугольной волны с выходного контакта.

Обратите внимание, что конденсатор в этой цепи заряжается и разряжается в каждом цикле. Когда конденсатор заряжается, это приводит к времени «ВКЛ». С другой стороны, разряд конденсатора вызывает время «ВЫКЛ.».

Обратите внимание, что можно рассчитать выходную частоту и рабочий цикл схемы. Критические значения в этом расчете включают следующее: 

Rx= 1 кОм

Ry= 10 кОм

Сначала мы рассчитаем значение t1. Это значение таймера, когда заряд конденсатора находится в режиме ON.

Уравнение схемы для значения t1 = 0,693 * (Rx + Ry) * C

Когда мы подставляем значения, уравнение дает 76,23 миллисекунды.

Далее мы вычислим значение t2. Значение таймера соответствует моменту, когда электрический заряд конденсатора находится в режиме ВЫКЛ.

Уравнение для значения t2 = 0,693 * Ry *C

При подстановке значений решение уравнения составляет 69,3 миллисекунды.

Далее мы можем рассчитать периодичность (T) или импульсный период таймера с помощью двух решений.

T= t1 + t2 = 145,53 миллисекунды

Также мы можем оценить выходную частоту таймера с периодическим временем.

f = 1/T. Отсюда f = 6,871 Герц.

• Управление скоростью двигателей постоянного тока
• Генерация прямоугольного сигнала
• Генерация регулируемой волны для MCU
• В приложениях с шаговыми двигателями
• Используется в телекоммуникациях для целей кодирования
• Регулируемая генерация импульсов для управления цепями

Существует несколько типов схем генератора импульсов 555, и они полезны в генераторах. Следовательно, мы рассмотрим различные виды осцилляторов, где они применяются.

Схема, описанная ранее, создает этот модуль генератора импульсов. Это основная схема, которая формирует основу для создания других курсов. И мы выделим их ниже. Средний ток в этой цепи не более 200 мА.

Генератор импульсов High Power 555 Схема цепи.

Это идеальный вариант, если вам нужен импульсный генератор для сильного тока. В этой схеме есть два основных компонента. Во-первых, это генератор IC 555 и LM350T. Последнее имеет большое значение для увеличения токовых сигналов до 3 А.0013

Эту сборку также можно назвать схемой нестабильного мультивибратора. Он колеблется, когда производит частоты более значительные, чем один цикл в секунду. С другой стороны, это временная задержка, если она делает частоты более мелкими, чем цикл в одну секунду.

Другие стандартные схемы с использованием IC 555 включают следующее:

1. Схема звукового сигнала опасности с использованием IC-555.
2. Генератор тональных импульсов на LM555.
3. Генератор надоедливого высокочастотного шума с использованием IC-555.

Как вы могли заметить, генератор импульсов имеет широкий спектр применения, и, следовательно, существует высокая вероятность того, что он понадобится вам для вашего проекта в области электроники. Короче говоря, мы изложили все критические аспекты генератора импульсов 555. И там у вас есть все это.

Эмпирическое правило заключается в том, чтобы вы понимали схему, и мы эффективно проиллюстрировали это с помощью сложных принципиальных схем. Если у вас есть вопросы по генератору импульсов, свяжитесь с нами.

Генератор сигналов для 555 различных форм.

555 — аналоговая интегральная схема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Из него строят различные генераторы, модуляторы, реле времени, пороговые устройства и другие компоненты электронной аппаратуры. В качестве примеров использования микросхемы таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, дребезг-фильтры, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического управления, преобразователи импульсной мощности, устройства широтно-импульсного контроля, таймеры и т.п.

В этой статье я расскажу о сборке генератора на этой микросхеме. Как писалось выше, мы уже знаем, что микросхема формирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, а это то, что нам нужно.

Схема переключения в нестабильном режиме. На рисунке ниже это показано.

Поскольку у нас есть генератор импульсов, мы должны знать их приблизительную частоту. Который мы вычисляем по формуле.

Значения R1 и R2 подставляются в Омах, С — в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буквой t. Он состоит из длительности самого импульса — t1 и интервала между импульсами — t2. т = т1 + т2.

Частота и период являются противоположными понятиями и соотношение между ними следующее:
f = 1/t.
t1 и t2, конечно, тоже можно и нужно считать. Вот так:
t1 = 0,693 (R1 + R2) С;
t2 = 0,693R2C;

Мы закончили с теорией так, что давайте приступим к практике.

Разработана простая схема со всеми доступными деталями.

Расскажу о его особенностях. Как многие уже поняли, переключатель S2 служит для переключения рабочей частоты. Для усиления сигнала используется транзистор КТ805 (установить на небольшой радиатор). Резистор R4 служит для регулировки тока выходного сигнала. Сама микросхема выполняет роль генератора. Скважность и частота рабочих импульсов изменяются резисторами R3 и R2. Диод служит для увеличения скважности (можно вообще исключить). Также есть шунт и индикатор работы, для него используется светодиод со встроенным ограничителем тока (можно использовать обычный светодиод, ограничив ток резистором 1 кОм). Собственно на этом все, дальше покажу как выглядит работающее устройство.

Вид сверху, видны переключатели рабочей частоты.

Я прикрепил памятку внизу.

Эти подстроечные резисторы регулируют скважность и частоту (их обозначение вы можете увидеть в памятке).

Боковой выключатель питания и сигнальный выход.

Список радиоэлементов

Электрический импульс представляет собой кратковременный скачок напряжения или тока. То есть это такое событие в цепи, при котором напряжение резко возрастает в несколько раз, а затем так же резко падает до исходного значения. Самый яркий пример — электрический импульс, который заставляет наше сердце биться. Наибольшее количество импульсов возникает в нервных клетках головного и спинного мозга. Мы думаем и решаем уроки благодаря электрическим импульсам!

Что насчет электроники? Импульсы широко распространены в электронике. Например, в микроконтроллерах или даже в полноценных процессорах домашнего компьютера электрические импульсы задают ритм его работы. Их также называют тактовыми или синхроимпульсами. Иногда производительность компьютеров сравнивают именно с помощью значений тактовой частоты.

Все данные внутри электронных устройств также передаются с помощью импульсов. Наш интернет, проводной и беспроводной, сотовый и даже пульт от телевизора — все используют импульсный сигнал. Попробуем выполнить несколько заданий и на собственном опыте разобраться в особенностях генерации электрических импульсов. Мы начнем со знакомства с их важными характеристиками.

1. Период и скважность импульсного сигнала

Представим, что мы готовимся к Новому году и нам нужно просто сделать мигающую гирлянду. Так как мы не знаем, как заставить его мигать самостоятельно, сделаем гирлянду с кнопкой. Мы сами нажмем на кнопку, тем самым соединив цепочку гирлянды с источником питания и заставив лампочки загореться.

Принципиальная схема гирлянды с ручным управлением будет выглядеть так:

Внешний вид макета

Собираем схему и проводим небольшой тест. Попробуем управлять гирляндой по простому алгоритму:

1. нажать на кнопку;
2. подождать 1 секунду;
3. отпустить кнопку;
4. подождите 2 секунды;
5. перейти к шагу 1.

Это алгоритм пакетного процесса. Нажимая кнопку по алгоритму мы тем самым формируем настоящий импульсный сигнал! Нарисуем его временную диаграмму на графике.

Для этого сигнала мы можем определить период и частоту повторения. Период повторения (T) Это продолжительность времени, за которое гирлянда возвращается в исходное состояние. На рисунке хорошо виден этот отрезок, он равен трем секундам. Обратная величина периода повторения называется частотой периодического сигнала (F) … Частота сигнала измеряется в герцах. В нашем случае:

F = 1/T = 1/3 = 0,33 Гц

Период повторения можно разделить на две части: когда гирлянда включена и когда ее нет. Продолжительность времени, в течение которого горит гирлянда, называется 9.0008 длительность импульса (t) .

Самое интересное! Отношение периода повторения (T) к длительности импульса (t) называется рабочим циклом .

S = T / t

Скважность нашего сигнала S = 3/1 = 3. Рабочий цикл безразмерен.

В англоязычной литературе принят другой термин — скважность . Это обратная величина скважности.

Д = 1 / С = т / Т

В случае с нашей гирляндой коэффициент заполнения равен:

D = 1/3 = 0,33 (3) ≈ 33%

Этот параметр более информативен. D = 33% означает, что треть периода занимает импульс. А, например, при D = 50% длительность высокого уровня сигнала на выходе таймера будет равна длительности низкого уровня.

2. Генерация импульсного сигнала с помощью микросхемы 555

Теперь попробуем заменить человека и кнопку, ведь мы не хотим включать и выключать гирлянду каждые 3 секунды весь праздник.

В качестве автоматического генератора импульсов используем очень известную микросхему семейства 555. Микросхема 555 представляет собой генератор одиночных или периодических импульсов с заданными характеристиками. По-другому этот класс микросхем называют таймерами.

Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными фирмами: КР1006ВИ1, NE555, TLC555, TLC551, LMC555. Как правило, все они имеют одинаковый набор контактов.

Также производители различают два режима работы таймера: однократный и мультивибратор. Нам подходит второй режим, именно в нем таймер будет непрерывно генерировать импульсы с заданными параметрами.

Например, подключим один светодиод к таймеру 555. Причем используем вариант, когда плюсовой вывод светодиода подключен к блоку питания, а земля к таймеру. Позже станет понятно, почему мы это делаем.

Схематическая диаграмма

Внешний вид

Примечание.

В этой схеме три компонента без номинала: резисторы Ra и Rb и конденсатор С1 (далее просто С). Дело в том, что именно с помощью этих элементов формируются характеристики формируемого импульсного сигнала. Делается это с помощью простых формул, взятых из технической документации на микросхему.

Т = 1 / F = 0,693 * (Ra + 2 * Rb) * С; (1)

t = 0,693 * (Ra + Rb) * С; (2)

Ра = Т*1,44*(2*Д-1)/С; (3)

Rb = T * 1,44 * (1-D) / C. (4)

Здесь F — частота сигнала; Т — период импульса; t – его продолжительность; Ra и Rb – требуемые сопротивления. Исходя из этих формул, коэффициент заполнения не может быть меньше 50% (иначе мы получим отрицательное значение сопротивления). Вот это новость! Но что нам делать с гирляндой? Ведь по нашему утверждению скважность импульсного сигнала непременно должна быть 33%.

Есть два способа обойти это ограничение. Первый способ заключается в использовании другой схемы подключения таймера. Существуют более сложные схемы, позволяющие варьировать параметр D во всем диапазоне от 0 до 100 %. Второй способ не требует переделки схемы. Мы просто инвертируем выход таймера!

Собственно, в предложенной выше схеме мы это уже сделали. Напомним, что мы подключили катод светодиода к выходу таймера. В этой схеме светодиод будет гореть, когда на выходе таймера будет низкий уровень.

Если да, то нам нужно отрегулировать сопротивления Ra и Rb цепи так, чтобы коэффициент заполнения D был равен 66,6%. Учитывая, что T = 3 сек, а D = 0,66, получаем:

Ra = 3 * 1,44 * (2 * 0,66 — 1) /0,0001 = 13824 Ом

Rb = 3 * 1,44 * (1-D) /0,0001 = 14688 Ом

Фактически, если мы используем более точные значения D, мы получаем Ra = Rb = 14 400 Ом. Вряд ли мы найдем резистор с таким номиналом. Скорее всего нам нужно поставить несколько резисторов последовательно, например: один резистор на 10кОм и 4 штуки по 1кОм. Для большей точности можем добавить еще два резистора по 200 Ом.

Результат должен выглядеть примерно так:

В этой схеме используются резисторы номиналом 15 кОм.

3. Подключение группы светодиодов к таймеру 555

Теперь, когда мы научились задавать нужный ритм, соберем небольшую гирлянду. В новой схеме пять светодиодов будут включаться на 0,5 сек каждую секунду. Для такого ритма Ra = 0, Rb = 7,2 кОм. То есть вместо резистора Ra мы можем поставить перемычку.

Мощность 555 слишком мала для одновременного включения 5 светодиодов. А вот в настоящей гирлянде их может быть 15, 20 и более. Для решения этой задачи используем биполярный транзистор, работающий в режиме электронного ключа. Возьмем самый распространенный NPN-транзистор 2N2222. Также в этой схеме можно использовать полевой N-канальный транзистор, например 2N7000.

Для наших светодиодов потребуется резистор для установки тока. Суммарный ток пяти параллельно соединенных светодиодов должен быть I = 20 мА * 5 = 100 мА. Напряжение питания всей схемы 9 Вольт. На красном светодиоде напряжение падает на 2 вольта. Таким образом, закон Ома для данного участка цепи имеет вид:

100мА = (9В-2В)/R;

, следовательно, R2 = 7 В / 0,1 А = 70 Ом.

Округлим сопротивление до 100 Ом, которое можно получить параллельным соединением двух резисторов по 200 Ом. А можно вообще оставить один резистор на 200 Ом, просто светодиоды будут гореть чуть тусклее.

Схематическая диаграмма

Внешний вид

Примечание. Конденсатор С2 можно не включать в схему.

Собираем схему, подключаем аккумулятор и наблюдаем за результатом. Если все работает как надо, закрепим полученные знания, изготовив несколько забавных приспособлений.

Задачи

1. Генератор звука. В схеме гирлянды заменить группу светодиодов на пьезодинамический динамик. Увеличьте частоту звука, например, до 100 Гц. Если поднять частоту до 15 кГц, то можно отпугнуть комаров!
2. Светофор железнодорожный. Подключить к таймеру два светодиода так, чтобы один был соединен с таймером катодом, а второй — анодом. Установите частоту импульсов — 1 Гц.

Заключение

Как уже упоминалось, таймер 555 является очень популярной микросхемой. Это связано с тем, что для большинства электронных устройств характерны периодические процессы. Любой звук – это периодический процесс. Сигнал ШИМ, управляющий скоростью двигателя, также является периодическим с переменным рабочим циклом. И как уже было сказано, работа любого микроконтроллера и процессора основана на тактовом сигнале, который имеет очень точную частоту.

На следующем уроке мы создадим двоичные часы, используя таймер и двоичный счетчик. Будет немного сложнее, но интереснее!

Продается за сущие копейки — микросхема в SMD исполнении, как правило, стоит около 5 рублей, в дипе — 7-10 рублей. Радиолюбителю, как и мне в частности, рано или поздно нужен относительно точный, регулируемый и простой генератор различных конструкций. Мне нужен был один, чтобы ознакомиться с работой осциллографа. Нашел в статье интересную схему, которая описана как тестер для таймера, дабы проверить его работоспособность.

Принципиальная схема генератора импульсов на таймере

Генератор генерирует прямоугольные импульсы. Период колебаний связан с номиналами резисторов R1, R2 и конденсатора С1. Немного доработал схему, нарисовал свою печатку, правда нарисовал под SMD, но решил в итоге поставить Дип.

Вместо постоянных резисторов для регулировки установлены два регулировочных резистора по 100кОм, новые, с хорошей регулировкой.

Выход таймера (вывод 3) разделен обычным керамическим конденсатором емкостью 100 нанофарад для предотвращения короткого замыкания выхода или слишком высокого уровня сигнала. На входе питания микросхемы установлен стеклянный диод, предохраняющий схему от переполюсовки батарейки — чтобы она не сгорела при неправильном подключении полярности. Для индикации установлен светодиод с токоограничивающим резистором — так видно когда устройство включено и работает. Большинство резисторов в схеме применены в планарном исполнении с целью уменьшения габаритов и упрощения монтажа без сверления, используется типоразмер 1206 .

Схема генератора хорошо регулируется в широком диапазоне, регулировка, за счет больших номиналов регуляторов, хорошая. Питается прибор во время испытаний от батареи 6 вольт, ток потребления 15-25 мА, в зависимости от режима роботов, которые выдают двигатели регулятора. Крайнее положение ставить не рекомендую, желательно поставить последовательно с регулировочными резисторами в схему дополнительные резисторы в несколько кОм для надежности, но эта простенькая платка на скорую руку для простейших испытаний, поэтому и так подходит.

Таймер 555 также можно использовать для построения пилообразного генератора.

При наличии высокого напряжения на выходе таймера конденсатор С1 медленно заряжается от источника тока на полевом транзисторе. Как только напряжение на конденсаторе достигнет уровня 2Uпит/3, высокого уровня напряжение на выходе таймера изменится на низкое и конденсатор быстро разрядится через открытый внутренний транзистор микросхемы.

Видео схемы

Частота генерации определяется уровнем источника постоянного тока на полевом транзисторе и емкостью конденсатора С1. Период колебаний генератора T = C1.Uпит / (3I) … Схему собрал и проверил redmoon.

Путь в радиолюбительство начинается, как правило, с попытки сборки простых схем. Если сразу после сборки схема начинает подавать признаки жизни — мигать, пищать, щелкать или говорить, то путь в радиолюбительство практически открыт. Что касается «разговора», то, скорее всего, сразу не получится, для этого придется прочитать много книг, перепаять и настроить ряд схем, может быть, спалить большую или маленькую кучку деталей (желательно маленькую ).

А вот мигалки и пищалки получаются почти у всех сразу. И лучшего элемента, чем найти для этих опытов, просто не найти. Для начала рассмотрим схемы генератора, но перед этим обратимся к фирменной документации — DATA SHEET. В первую очередь обратим внимание на графическую схему таймера, которая представлена ​​на рисунке 1.

А на рисунке 2 приведено изображение таймера из отечественного справочника. Здесь она дана просто для сравнения обозначений сигналов у них и у нас, к тому же более подробно и наглядно показана «наша» функциональная схема.

Рис. 1.

Рис. 2.

Один вибратор на базе 555

На рис. 3 показана схема однократного выброса. Нет, это не половинка мультивибратора, хотя сам по себе вибрации генерировать не может. Ему нужна посторонняя помощь, хотя бы небольшая.

Рисунок 3. Схема однократного действия

Логика однократного действия достаточно проста. На триггерный вход 2 подается кратковременный импульс низкого уровня, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 получается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1*R*C. Если в формулу подставить R в омах, а С в фарадах, то время Т получится в секундах. Соответственно при килоомах и микрофарадах результат будет в миллисекундах.

А на рисунке 4 показано, как сформировать триггерный импульс с помощью простой механической кнопки, хотя это вполне может быть и полупроводниковый элемент, — микросхема или транзистор.

Рисунок 4.

В общем случае моновибратор (иногда его называют моновибратором, а бравые военные употребляли слово кипп-реле) работает следующим образом. Когда кнопка нажата, низкий импульс на выводе 2 приводит к тому, что выход таймера 3 становится высоким. Не зря этот сигнал (вывод 2) в отечественных справочниках называют запуском.

Транзистор, подключенный к контакту 7 (РАЗРЯД), в этом состоянии закрыт. Следовательно, ничто не мешает заряжать времязадающий конденсатор С. Во времена кипп-реле, конечно, 555-х не было, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм был тот же.

Пока конденсатор заряжается, на выходе держится высокое напряжение. Если в это время на вход 2 подается другой импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса не может быть уменьшена или увеличена, и однократный импульс не будет перезапущен.

Другое дело, если подать импульс сброса (низкий уровень) на контакт 4. Выход 3 сразу станет низким. Сигнал сброса имеет наивысший приоритет и поэтому может быть выдан в любое время.

По мере заряда напряжение на конденсаторе растет и в конечном итоге достигает уровня 2/3U. Как описано в предыдущей статье, это уровень срабатывания, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, что является окончанием выходного импульса.

На выводе 3 появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор С. На этом формирование импульса завершается. Если после окончания выходного импульса, но не ранее, подать еще один запускающий импульс, то на выходе сформируется выходной импульс, такой же, как и первый.

Естественно для нормальной работы моностабильного триггера импульс должен быть короче импульса, формируемого на выходе.

На рис. 5 показан график одиночного выстрела.

Рисунок 5. Расписание разового выстрела

Как можно использовать разовый выстрел?

Или как говаривал кот Матроскин: «А толку от этого одновибратора будет?» Вы можете ответить, что он достаточно велик. Дело в том, что диапазон временных задержек, которые можно получить от этого ваншота, может достигать не только нескольких миллисекунд, но и доходить до нескольких часов. Все зависит от параметров RC цепи ГРМ.

Вот и почти готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или простой тиристорной схемой, а по концам коридора поставить пару кнопок! Я нажал на кнопку, я прошел коридор, и можно было не беспокоиться о том, чтобы выключить свет. Все произойдет автоматически по истечении времени задержки. Ну, это просто пища для размышлений. Освещение в длинном коридоре — это, конечно, не единственный вариант использования одиночного кадра.

Как проверить 555?

Проще всего спаять простую схему, для этого почти не нужны насадки, кроме единственного переменного резистора и светодиода для индикации состояния выхода.

Микросхема должна соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, которое изменяется переменным резистором. К выходу таймера можно подключить вольтметр или светодиод, естественно с ограничительным резистором.

Но можно ничего не паять, более того, проводить опыты даже при отсутствии самой микросхемы. Аналогичные исследования можно провести с помощью программы-симулятора Multisim. Конечно, такое исследование очень примитивно, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой таймера 555. Результаты «лабораторной работы» представлены на рисунках 6, 7 и 8.

Рисунок 6.

На этом рисунке видно, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Возле нее можно увидеть надпись «Ключ=А», которая говорит о том, что номинал резистора можно изменить, нажав на клавишу А». », напряжение на его ползунке близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). При таком положении ползунка на выходе таймера высокий уровень, поэтому выходной транзистор закрыт, а LED1 не горит, как указано его белыми стрелками.

На следующем рисунке видно, что напряжение немного увеличилось.

Рис. 7.

Но увеличение происходило не просто так, а с соблюдением определенных ограничений, а именно порогов компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если выразить их десятичными дробями, будут 33,33… и 66,66… ​​соответственно. Именно в процентах отображается введенная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследований.

Итак, на рисунке 6 видно, что резистор вставлен на 65%, а напряжение на нем 7,8В, что чуть меньше расчетных 8 вольт. В этом случае выходной светодиод не горит, т. е. выход таймера остается высоким.

Рисунок 8.

Дальнейшее незначительное увеличение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (меньше программа не может) приводит к загоранию светодиода LED1, что показано на рисунке 8 — стрелки возле светодиода приобрели красный оттенок. Такое поведение схемы указывает на то, что симулятор Multisim достаточно точен.

Если продолжать увеличивать напряжение на клеммах 2 и 6, то на выходе таймера изменений не произойдет.

Генераторы на таймере 555

Диапазон частот, генерируемых таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов цепи ГРМ.

Если не требуется строго прямоугольная форма волны, то можно генерировать частоты до нескольких мегагерц. Иногда это вполне допустимо — форма не важна, а импульсы есть. Чаще всего такое небрежное отношение к форме импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на нарастающий или спадающий фронт импульса. Согласитесь, в данном случае «прямоугольность» пульса не имеет значения.

Генератор прямоугольных импульсов

Один из возможных вариантов генератора прямоугольных импульсов показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема генераторов меандровых импульсов Рис. 10.

Рис. 10. Временные диаграммы работы генератора

Верхний график иллюстрирует сигнал на выходе (вывод 3) таймера. А нижний график показывает, как изменяется напряжение на времязадающем конденсаторе.

Все происходит точно так же, как это уже было рассмотрено в одновибраторной схеме, показанной на рисунке 3, только не используется запускающий одиночный импульс на выводе 2.

Дело в том, что при включении цепи на конденсаторе С1 напряжение равно нулю, и именно это напряжение переключит выход таймера на высокий уровень, как показано на рисунке 10. Конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1.

Напряжение на конденсаторе растет экспоненциально, пока не достигнет верхнего порога 2/3 * U. В результате таймер переходит в нулевое состояние, поэтому конденсатор С1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3*U. При достижении этого порога на выходе таймера устанавливается высокий уровень и все начинается сначала . Формируется новый период колебаний.

Здесь следует обратить внимание на то, что конденсатор С1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Поэтому времена заряда и разряда равны, а, следовательно, форма колебаний на выходе такого генератора близка к меандру.

Частота колебаний такого генератора описывается очень сложной формулой f = 0,722/(R1*C1). Если сопротивление резистора R1 в расчетах указать в Омах, а емкость конденсатора С1 в Фарадах, то частота будет в Герцах. Если в этой формуле сопротивление выразить в килоомах (КОм), а емкость конденсатора в микрофарадах (мкФ), то результат будет в килогерцах (КГц). Чтобы получить генератор с регулируемой частотой, то достаточно заменить резистор R1 на переменный.

Генератор импульсов с регулируемой скважностью

Меандр, конечно, хорошо, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности. Так осуществляется управление скоростью двигателей постоянного тока (ШИМ-регуляторов), которые с постоянным магнитом.

Импульсы прямоугольной формы называются импульсами прямоугольной формы, в которых время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Это название пришло в электронику из архитектуры, где меандром называют узор кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называется периодом импульса (T = t1 + t2).

Скважность и коэффициент заполнения

Отношение периода импульса к его длительности S = ​​T/t1 называется коэффициентом заполнения. Эта величина безразмерна. Для меандра этот показатель равен 2, так как t1=t2=0,5*T. В англоязычной литературе вместо скважности часто используется обратное значение — скважность D=1/S, выраженная как процент.

Немного улучшив генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с переменной скважностью.