Проста RC-ланцюг для затримки прямокутних імпульсів

В ході розробки контролера імпульсного перетворювача, наприклад для побудови схеми з утриманням резонансу, може знадобитися забезпечити затримку фронтів і спадів імпульсної послідовності при подачі прямокутного сигналу з одного блоку схеми – в інший.

Іноді для вирішення даного завдання підходить найпростіша ланцюг, що складається з двох логічних інверторів і RC-ланцюжка. Для даної мети зручно скористатися мікросхемою, яка представляє собою набір інверторів з чітко визначеними порогами спрацьовування. Приклад такої мікросхеми – 74НС04, в ній знаходиться 6 логічних елементів «НЕ», і виходить, що на одній такій мікросхемі можна теоретично побудувати 3 ланцюга затримки по схемі, наведеній нижче.

Практично, коли спад прямокутного імпульсу приходить на вхід першого інвертора, то на RC-ланцюг з його виходу приходить передній фронт, і починається зарядка конденсатора. Напруга на конденсаторі наростає по експоненті, і теоретично досягне свого максимуму (U п) через проміжок часу, рівний 5 * RC секунд (тут R – опір резистора в Омасі, C – електроємність конденсатора в Фарада).

Якщо конденсатор приєднано своїй верхній обкладанням до входу наступного логічного елемента (до входу другого інвертора), то після досягнення напругою на конденсаторі порога його спрацьовування (Uпор), на його виході з’явиться спад, але з відповідною затримкою за часом, щодо спаду, поданого на вхід першого інвертора. Тепер, поки напруга на конденсаторі не опуститься до порога спрацьовування другого інвертора, на його виході буде утримуватися напруга низького рівня.

Коли ж на вході першого інвертора з’явиться передній фронт прямокутного імпульсу, на його виході сформується спад, тобто виникне напруга низького рівня, і резистор практично виявиться підключений до нульової шини. Конденсатор почне розряджатися через резистор.

Напруга на конденсаторі буде спадати по експоненті, і теоретично досягне нуля через проміжок часу, рівний 5 * RC. Але оскільки конденсатор верхній своїй обкладанням приєднаний до входу другого інвертора, то як тільки напруга на ньому знизиться до порога його спрацьовування, на його виході з’явиться передній фронт, але з відповідною затримкою за часом, щодо фронту, поданого на вхід першого інвертора. І тепер, поки напруга на конденсаторі знову не підніметься до порога спрацьовування другого інвертора, на його виході буде утримуватися напруга високого рівня.

Якщо живити мікросхему стабілізованою напругою 5 вольт, то і порогові напруги будуть завжди знаходитися на одних і тих же рівнях (з невеликою різницею для фронту і спаду – см.). І на практиці тимчасові параметри досягається таким чином затримки, можна розрахувати і налаштувати потрібним чином за допомогою змінного резистора, особливо якщо під рукою у розробника є осцилограф.

Правильний підхід при підборі компонентів RC-ланцюга повинен базуватися на тому, що тривалість зміщувався по фазі імпульсу бажано повинна бути більше ніж 5 * RC, тоді схема спрацює точно і розрахунки, за наведеними формулами, виявляться коректними.

Якщо до приходу наступного імпульсу необхідно конденсатор швидше розрядити, то в схему додають паралельну гілку з ще одного резистора з діодом (або один діод, взагалі без резистора), тоді для одного з циклів відпрацювання ланцюга вийде інша постійна часу, ніж у другого циклу.

Крім того слід пам’ятати, що вхідний і вихідний струми мікросхеми (на виході з першого інвертора, як під час зарядки конденсатора, так і при його розрядки) обмежені гранично допустимими значеннями, які можна знайти в datasheet на застосовувану мікросхему. З цієї причини для побудови фазосдвигающих ланцюгів такого плану застосовують конденсатори ємністю не більше декількох нанофарадах, особливо якщо в одній з гілок RC-ланцюжка використовується діод без резистора.

Ссылка на основную публикацию