RC-генератор на И176ИЕ5

Реле выдержки времени традиционно строят на основе пороговых устройств с RC-цвпью на входе. После запуска напряжение на конденсаторе этой цепи возрастает по экспоненциальному закону и при достижении определенного уровня заставляет такое устройство сработать. Недостатки подобных реле очевидны: для получения больших выдержек времени необходимы конденсатор большой емкости и высокоомный резистор, а это сопряжено с увеличением нестабильности временного интервала из-за неучитываемых токов утечки конденсатора и несовершенства изоляции.

Значительно более стабильны устройства на основе счетчика с большим коэффициентом пересчета. Такой основой может служить, например, интегральная микросхема (ИС) К176ИЕ5, содержащая двоичный пятнадцатиразрядный счетчик с задающим генератором и предназначенная для использования в электронных часах (см. статью С. Алексеева "Применение микросхем серии К176" в "Радио", 1984, № 4, с. 25-28).

Задающий генератор этой микросхемы рассчитан на работу с кварцевым резонатором. Однако, как показали эксперименты, он вполне хорошо работает и при использовании вместо резонатора RC-цепи, подключенной к ИС, как показано на рис. 1, а. Частота генерируемых колебаний f=1/RC, где R - сопротивление резистора R2 (в омах), С - емкость конденсатора С1 (а фарадах). Номиналы элементов R2 и С1 можно выбирать в очень широких пределах, сопротивление резистора R1 - от 7,5 кОм до нескольких мегаом. Частоту f контролируют на выходе К, импульсы с частотой повторения, в 512, 16384 и 32768 раз меньшей, снимают соответственно с выходов 9, 14 и 15.

рис. 1

Для перестройки генератора в частото-задающей цепи можно использовать переменный резистор или конденсатор переменной емкости (КПЕ). Следует, однако, помнить, что большинству переменных резисторов свойствен такой недостаток, как начальный скачок сопротивления, а применение КПЕ с "незаземленным" ротором может оказаться неудобным из-за влияния рук на частоту генерации.

Принципиальная схема генератора, перестраиваемого блоком КПЕ и не подверженного влиянию рук, приведена на рис. 1, б. Частота генерируемых им колебаний f=K/RC, где R и С - соответственно сопротивление резистора R2 и емкость блока КПЕ, в К - коэффициент, ориентировочно равный 2...4. Сопротивление резистора R1 то же, что и в предыдущем случае, а резистора R2 - не более 100 кОм (иначе возможен срыв генерации). На рис. 2 изображена зависимость частоты генератора на выходе К от емкости блока КПЕ (указана емкость одной секции) при R2=51 кОм (заштрихована область разброса значений частоты для четырех экземпляров ИС К176ИЕ5). Как видно, при использовании блока КПЕ с емкостью секций 12...495 пф частоту можно изменять не менее чем в 10 раз.

В генераторе по схеме на рис. 1, б можно применить и одинарный КПЕ. Его включают вместо секции С1.2, но левый (по схеме) вывод соединяют не с общим проводом, а с нижними выводами резисторов R1 и R2.

Вход R ИС служит для установки исходной фазы сигналов на выходах 9, 14 и 15 (при подаче на него уровня логической 1 на всех выходах устанавливается уровень 0). Неиспользуемый вход S должен быть обязательно соединен с общим проводом.

Все рассмотренные генераторы работоспособны при изменении напряжения питания от 3 до 12 В. Следует иметь в виду, что с его увеличением частота генерируемых колебаний повышается, а с уменьшением - снижается. (Формула для определения частоты колебаний генератора по схеме на рис. 1, б и график, приведенный на рис. 2, получены при напряжении питания 9 В).

рис. 2

В заключение авторы выражают благодарность Бирюкову С. А. за ряд полезных замечаний по содержанию статьи.

(Радио 10-87, с.45)