Многоканальный шифратор на триггерах К561ТВ1
Принципиальная схема
Экономичный шифратор получается на базе микросхем, выполненных по технологии КМОП. Ток потребления четырех-канального варианта не превышает 1,7 мА. Его схема приведена на рис. 2.41. Тактовый генератор собран на элементах DD1.1, DDI.2 по традиционной схеме. Требуемый период повторения командных посылок устанавливается подбором величины резистора R1.
Основой формирователей канальных импульсов являются JK-триггеры К561ТВ1. Для выяснения принципа их работы в качестве ждущих мультивибраторов необходимо разобраться с их собственными возможностями. Прежде всего отметим, что каждый корпус микросхемы содержит по два одинаковых триггера. Каждый триггер имеет синхронные входы «J» и «К», сигналы на которых изменяют состояние выходов «Q» и «Q» только по приходу положительного перепада напряжения на тактовый вход «С».
Отрицательный перепад на этом входе на состояние триггера не влияет. Асинхронные входы «S» и «R» не нуждаются в подаче тактовых импульсов и определяют состояние выходов триггера непосредственно. Для используемого варианта включения, когда на входы «S» всегда принудительно подключен корпус (логический 0), подача высокого уровня на вход «R», вне зависимости от комбинации сигналов на других входах, приведет к установлению низкого уровня на выходе «Q».
Когда же на входе «R» низкий потенциал, состояние триггера будет определяться только сигналами входов «J» и «К». Вход «J» в схеме постоянно подключен к плюсу источника, а вход «К» — к корпусу. В таком состоянии до прихода тактового импульса на вход «С» на выходе «Q» будет низкий потенциал, а по положительному перепаду на входе он скачком изменится на высокий.
Принцип действия
Перейдем к рассмотрению процедуры формирования канальных импульсов на примере первого ждущего мультивибратора, собранного на DD2.2. В исходном состоянии (после окончания предыдущей командной посылки) напряжение на тактовом входе «С2» (рис. 2.42, а) низкое. Поскольку на входе «J2» высокий потенциал, а «К2» соединен с корпусом, на выходе «Q2» логический О (рис. 2.42, б). Наличие диода VD2 обеспечивает низкий потенциал и на входе «R2» (рис. 2.42, г). На инверсном выходе «Q 2» потенциал всегда противоположен потенциалу прямого выхода (рис. 2.42, в). Конденсатор С5, очевидно, заряжен до напряжения питания (положительный потенциал на верхней по схеме обкладке).
С приходом положительного перепада на вход «С2» (момент времени t|) напряжение на выходе «Q2» скачком меняется на высокое. Конденсатор С5 начинает от этого напряжения перезаряжаться через резистор R3, напряжение на его нижней обкладке (а значит и на входе «R2») растет практически линейно (рис. 2.42, г). Напряжение логической единицы для входов микросхем серии КМОП составляет величину, примерно равную половине напряжения питания.
При достижении этого уровня на входе «R2» (момент времени t2) в соответствии с ранее рассмотренной логикой работы триггера происходит обнуление выхода «Q2». Таким образом, на этом выходе формируется положительный прямоугольный импульс, длительность которого определяется положением движка потенциометра R3. Низкий потенциал на выходе Q2 и высокий на выходе Q2 переводят схему в исходное состояние. Конденсатор С5 через открытый диод VD2 быстро заряжается до прежнего значения, подготавливая схему к следующему такту.
Положительный перепад с инверсного выхода подается на тактовый вход «С1» верхнего триггера микросхемы, запуская аналогичный процесс формирования второго канального импульса, и т. д. Выходные импульсы всех каналов (рис. 2.43, б—д) подаются на входы соответствующих дифференцирующих цепей (например C7R5 для первого). Короткие положительные всплески, пройдя через соответствующие развязывающие диоды, суммируются на резисторе R11.
Каждый из них, пересекая уровень опрокидывания элемента DD1.3 (примерно 2,5 В), формирует на его выходе короткие отрицательные импульсы. Эти импульсы быстро разряжают конденсатор С13 через открывающийся диод VD10. Конденсатор затем медленно заряжается через резистор R12. В результате двукратного превышения уровня опрокидывания элемента DDI .4 напряжением на конденсаторе, на выходе этого элемента формируются нормированные по амплитуде и длительности импульсы командной посылки (рис. 2.43, е).
Стабилизатор напряжения DA1 делает схему некритичной к напряжению используемого источника питания.
Очевидно, что количество каналов в рассмотренном шифраторе можно произвольно менять от одного до восьми путем исключения (добавления) звеньев ждущих мультивибраторов, дифференцирующих цепочек и развязывающих диодов.
Детали и конструкция
Печатная плата для четырехканального варианта приведена на рис. 2.44. При монтаже деталей необходимо обратить внимание на наличие перемычек П1—П5, которые следует впаять в первую очередь. Требования к используемым деталям обычные. Времязадающие конденсаторы СЗ — С5, С8, С9 и С13 — пленочные. Конденсаторы дифференцирующих цепей С6, С7, CIO—С12 можно использовать керамические (КМ6, например) из группы по ТКЕ не хуже М4700.
Потенциометры регулировки длительностей канальных импульсов должны иметь как можно большую износостойкость и характеристику типа «А». Вместо триггеров К561ТВ1 можно установить их зарубежный аналог CD4027. Поскольку элементы DDI используются в качестве инверторов, допустима их замена на K561J1A7. Стабилизатор напряжения DA1 — любого типа на напряжение 5 В. Все диоды типа КД521(522) с любым буквенным индексом.
Настройка
В процессе настройки путем подбора величины резистора R1 период повторения импульсов задающего генератора устанавливается равным 20 мс. Исходная длительность и диапазон изменения канальных импульсов при установке требуют внимания. Корпус потенциометра необходимо зафиксировать в таком положении, при котором отклонение ручки управления из одного крайнего состояния в другое вызывает изменение его сопротивления в два раза. Тем самым будет обеспечен соответствующий диапазон перестройки длительности.
Затем, установив ручку управления в среднее положение, убедиться, что исходная длительность канального импульса (на выводе 15 DD2 для первого канала, например) равна 1,5 мс. При необходимости ее коррекции, например в сторону увеличения, придется либо припаять дополнительную емкость параллельно конденсатору С5, либо дополнительный резистор последовательно с потенциометром R3.
В последнем случае необходимо развернуть кррпус потенциометра таким образом, чтобы в рабочем диапазоне углов отклонения результирующее сопротивление опять бы имело коэффициент перекрытия, равный двум.
В заключение подбором R12 устанавливают длительность импульсов командной посылки на выводе 10 DDI примерно равной 0,5 мс.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.