Мультивибратор на микросхеме
Мультивибратор на логических элементах
Если посмотреть на путь развития радиоэлектроники нетрудно заметить, что прогресс двигался не только от простого к сложному, но и от большого и громоздкого к маленькому и даже миниатюрному. Современное развитие нанотехнологий позволяет создавать устройства, которые можно увидеть только в микроскоп, хотя в обозримом прошлом они имели размеры с хороший стол .
Такое несложное устройство как мультивибратор изначально собиралось на электронных лампах, затем наступила очередь транзисторов. На сайте уже рассказывалось о том, как собрать мультивибратор на транзисторах.
На смену транзисторам пришли интегральные схемы с малой степенью интеграции. Сначала микросхемы выполнялись на биполярных транзисторах. Самой недорогой и широко распространённой была серия К155 (К133 её полный аналог, выпускавшийся в планарном корпусе и используемый в оборонной промышленности).
К сериям ТТЛ логики относятся 155, 555, 1533 серии. Их отличает высокое быстродействие и работа на более высоких частотах, но и большой потребляемый ток.
Основным недостатком ТТЛ логики был большой ток потребления и жёсткая привязка к напряжению питания + 5 вольт. В состав серии входил полный набор логических элементов, в том числе широко известная микросхема К155ЛА3, на которой собрать симметричный мультивибратор было очень просто. Микросхема содержала четыре логических элемента 2И – НЕ.
На двух элементах собирался сам мультивибратор, а ещё два элемента можно было использовать как инверторы и для формирования фронтов импульсов. Логические элементы могут быть с любым числом входов, так как в любом случае они объединяются и логический элемент используется как инвертор.
Вот классическая схема симметричного мультивибратора на двух логических элементах 2ИЛИ – НЕ (2И – НЕ). Здесь указана микросхема 561 серии. Её можно заменить на любую микросхему из серий приведённых ниже.
Большее распространение получили микросхемы 176, 561, 564, 1561 серии, выполненные по КМОП технологии, то есть не на биполярных, а на полевых транзисторах с изолированным затвором, что позволило снизить потребляемый ток до десятков микроампер. Серии на КМОП структурах удобны тем, что они не критичны к напряжению питания, например микросхемы серии 1561 работоспособны при напряжении питания от 3 до 18 вольт. Но эти микросхемы, как и полевые транзисторы смертельно боятся статического электричества. При работе с ними паяльник рекомендуется заземлять, а на руку надевать специальный браслет так же соединённый с общим проводом. Иначе можно испортить микросхему.
При соблюдении равенств R1=R2, C1=C2 период следования импульсов определяется по формуле: T=1,4*R*C.
Симметричный мультивибратор легко собирается на интегральном D триггере. У него имеются вход установки SET, сброса RESET, счётный вход С, вход D ( задержка) и два выхода прямой и инверсный.
На схеме видно, что входы C и D соединены между собой и заземлены, а сам триггер за счёт заряда-разряда конденсаторов С1 и С2 по входам установки и сброса переходит из одного состояния в другое 100 раз в секунду.
Мультивибраторы широко применяются во всевозможных радиолюбительских конструкциях, но поскольку единственное, что делает мультивибратор, это генерирует импульсы определённой частоты, то область применения таких схем достаточно узка. Хотя часто мультивибратор используется в более сложных схемах в качестве, например, генератора тактовой частоты.
Вот схема простейшего электронного звонка на двух логических элементах 2И – НЕ (пример). Кнопка включения на схеме не показана, через неё подаётся напряжение питания, и мультивибратор сразу начинает работать.
С помощью подстроечных резисторов можно поэкспериментировать с частотой и длительностью импульсов. Так же можно менять ёмкости конденсаторов. Для усиления сигнала лучше использовать усилительный каскад на одном транзисторе.
Вот более сложная схема мелодичного электронного звонка на двух мультивибраторах и усилительном каскаде на транзисторе VT2. Данную схему усилительного каскада можно использовать и в первой схеме. Поскольку здесь применяется микросхема К176ЛА7 на КМОП структуре напряжение питания можно выбрать от 4 до 12 вольт, главное соблюдать все требования по защите от статического электричества.
Очень часто бывает так, что правильно собранная схема не работает. Это означает то, что микросхема скорее всего вышла из строя по причине электростатического пробоя.
Напряжение питания от блока питания подключается через кнопку в точку соединения коллекторов транзисторов VT1 и VT2. Схема представляет собой два мультивибратора. Первый управляет работой второго. За счёт разных величин ёмкостей конденсаторов С1 и С3, на выходе получается модулированное переливчатое звучание. С помощью резисторов PR1 и PR2 можно регулировать частоту каждого генератора, тем самым меняя характер звучания. Если подойти к работе творчески и использовать несколько мультивибраторов то, настроив их на определённые ноты можно получить звучание аккорда. Для этого придётся использовать логические элементы с большим числом входов для объединения генераторов по схеме логическое «И».
