Схемотехника · урок 15 из 18
Генераторы и таймер 555
Как схема сама начинает колебаться: RC-генератор и легендарная микросхема 555.
Генератор превращает постоянное питание в периодический сигнал. Почти все простые генераторы устроены одинаково: конденсатор заряжается через резистор до верхнего порога, затем разряжается до нижнего — и так по кругу. Пороги даёт триггер Шмитта (урок 14), время — τ = RC (урок 4).
Таймер 555
Микросхема 1971 года выпускается до сих пор миллиардами штук. Внутри — два компаратора с порогами ⅓ и ⅔ питания, триггер и разрядный транзистор.
f ≈ 1,44 / ((R1 + 2·R2) · C)
Конденсатор заряжается через R1 и R2, а разряжается только через R2 — поэтому «включено» всегда чуть дольше «выключено». Хотите ровный меандр — берите R1 намного меньше R2.
Другие генераторы
- На инверторе с гистерезисом (74HC14): один резистор и один конденсатор — самый простой генератор прямоугольных импульсов.
- Кварцевый — частота задаётся кристаллом кварца с точностью до миллионных долей: часы, микроконтроллеры, радио.
- Ждущий (одновибратор) — та же 555: нажал кнопку — импульс заданной длины.
Опыт на макетной плате
Нужно: NE555, резисторы 10 кОм и 68 кОм, конденсаторы 10 мкФ и 10 нФ, светодиод с 330 Ом, 9 В. По желанию — пьезопищалка и конденсатор 10 нФ вместо 10 мкФ.
- Соберите мигалку по схеме — ≈1 Гц.
- Замените 10 мкФ на 1 мкФ — мигает в 10 раз чаще; на 10 нФ — ≈1 кГц, светодиод горит ровно, а пьезопищалка на выходе пищит.
- Поставьте вместо R2 потенциометр 100 кОм — получится «сирена» с регулировкой тона.
Проверьте себя
1. R1 = 1 кОм, R2 = 10 кОм, C = 10 мкФ. Частота 555?
1,44 / (21 000 · 10⁻⁵) ≈ 6,9 Гц.
2. Что задаёт частоту генератора на 555?
3. Пороги внутри 555?
4. Какой генератор самый точный?
По книге: П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники» (М.: БИНОМ, 2014), гл. 5, с. 300–321. Текст урока — пересказ, схемы перерисованы.