Микросхема 4047.

4047

Описание

Микросхема 4047 очень широко применяется в аппаратуре. Она содержит экономичный мультивибратор-автогенератор, который снабжён развитой логикой управления. Рассмотрим структурную схему этого мультивибратора. Мультивибратор имеет входы запуска +TRG и —TRG, входы включения автогенерации АГ и АГ, а также вход перезапуска RT (retriggering). Выход генератора (вывод 13) снабжен буферным усилителем. Имеется внутренний делитель частоты на 2. От этого делителя есть выходы Q и Q. Внешний сброс подается на вывод 9 (вход R). Для данного мультивибратора требуется два времязадающих элемента С_τ и R_τ (выводы 3, 1 и 2).

Автогенерация мультивибратору 4047 разрешается, если на вход автогенерации (АГ) подано напряжение высокого уровня. Если на вход АГ подавать последовательность прямоугольных импульсов (или на вход АГ — инверсную последовательность), получим прерывистую автогенерацию. Генерируемая последовательность, наблюдаемая на выводе 13, может не иметь скважность 1/2. Точный меандр получается на выходах после делителя Q и Q (частота снижена в 2 раза).

Рассмотрим эпюры сигналов мультивибратора 4047 на выводах 13 (U₁₃) и 10 (U₁₀). Здесь t_а =4,4 R_τ C_τ (максимальное значение для ряда экземпляров микросхем может быть t_Amax=4,62R_τT_τ, что определяется разбросом пороговых напряжений транзисторов КМОП). Если время t = 10 мс зафиксировано при напряжении питания U_и.п = IO В, то при крайних напряжениях питания 3 В и 15 В оно может уменьшиться примерно на 2%. На высоких частотах автогеперации (более О,5 МГц) частота может измениться на 8% и более. На высоких частотах при минимальной температуре —55^оС период t_А уменьшается на 11%, при крайней положительной 125^оС — увеличивается на 12%. На частоте 2 кГц изменения периода t_А не выходят за пределы +2%.

В ждущем режиме мультивибратор 4047 при запуске положительным перепадом подаем запускающий импульс на вход +TRG. На вход —TRG подается напряжение низкого уровня. Для запуска отрицательным перепадом импульсы подаем па вход —TRG, а на вход +ТRC подключаем напряжение высокого уровня.

Входные импульсы могут быть любой длительности (относительно выходного). Мультивибратор можно перезапустить только активным перепадом, если полный импульс подать на входы +TRG и RT. При перезапуске выходной уровень останется высоким в том случае, когда период входного импульса короче, чем период, определяемый элементами R_τ и С_τ

Импульс мультивибратора 4047 можно удлинить по времени в n раз, если подать сигнал Q на внешний счётчик-делитель (:n), который будет сбрасываться импульсом TRG. Выходной импульс счетчика подается на вход АГ. Длительность этого импульса увеличивается в n раз. Выходной импульс Q мультивибратора можно «укоротить», подав высокий уровень на вывод 9 внешнего сброса. Эпюры напряжений для ждущего режима показаны на рисунке. Здесь U₈ — импульс запуска на входе +TRG (вывод 8). Длительность импульса t_ж на выходе 10 t_ж=2,48 R_τ С_τ, причем для некоторых микросхем может наблюдаться максимальное отклонение t_жmax = 2,71R_τС_τ, определяющееся разбросом пороговых напряжений В режиме автогенерации первый импульс — положительный полупериод — имеет длительность t_ж, (а не t_А/2).

Перезапуск используется для затягивания выходного импульса. Рассмотрим обычный запуск в ждущем режиме. Если дается два входных импульса (выводы 8 и 12 соединяют), время импульса U с перезапуском:

     t_RT = 2 (t₁ + t₂).

Если выпускающие импульсы U_8,12 образуют последовательность, время t_RT будет равно продолжительности этой последовательности плюс время задержки за последним импульсом. На рисунке показана схема затягивания выходного импульса с помощью внешнего счетчика. Длительность импульса может управляться двоичным кодом, если счетчик имеет переменный коэффициент деления. Другое преимущество схемы в том, что можно применить высокостабильный конденсатор С_τ малой ёмкости. Время выходного импульса

t_вых = (n - 1)t_A + t_ж + t_A/2
где и — коэффициент деления счетчика.

Для всех схем включения мультивибратора 4047 следует применять неполярные конденсаторы с малыми токами утечки. Для автогенераторов выбирается С_τ > 100 пФ, для ждущих генераторов — С_τ > 1000 пФ. Сопротивления резисторов выбираются в пределах 10 кОм < R_τ < 1 МОм. Длительность импульса запуска для любого входа не должна быть меньше 600 нс (U_и.п = 1O В). Для U_и.п = 5 В — эту длительность следует увеличить до 1300 нс. Длительность фронтов этих импульсов должна быть менее 5 мкс (10 мкс для U_и.п = 5 В). Время t_зд.р от входов +TRG до выходов Q и Q — 800 нс (1600 нс при U_и.п = 5 В). Фронты импульсов на выходах Q и Q не хуже 100 нс (150 нс при U_и.п = 5 В).