Микросхема 222 - альтернатива 555. ШИМ-генератор с независимой регулировкой частоты. Часть 2

Одновибратор (Рисунки 25–27) представляет собой устройство, преобразующее кратковременный входной сигнал в выходной сигнал заданной продолжительности во времени. Длительность выходного сигнала одновибратора (Рисунок 25) при кратковременном нажатии кнопки SB1 определяется времязарядной цепочкой R2C1 и составляет при напряжении питания 12 В 50 мс (T[с]=2.5R[Ом]C[Ф]).

Рисунок 25.	Одновибратор.

Для одновибратора (Рисунок 26), в котором использован стабилитрон VD1 1N4461 на напряжение 6.8 В, длительность выходного сигнала равна 28 мс (T[с]=1.4R[Ом]C[Ф]).

Рисунок 26.	Вариант одновибратора.

Одновибратор (Рисунок 27) дополнительно содержит управляющий транзистор VT1 2N7000.

Рисунок 27.	Еще один вариант одновибратора.

Длительность выходных сигналов одновибраторов (Рисунки 25–27) зависит от напряжения питания устройства.

Делители частоты входного сигнала (Рисунки 28–30) предназначены для деления частоты входного сигнала на заданное пользователем целочисленное значение цифрового ряда.

Делитель частоты (Рисунок 28) выполнен на транзисторах VT1 BC558 и VT2 2N6600. С вывода 1 микросхемы 222 снимается сигнал исходной частоты (600  Гц), делённой на коэффициент деления, ступенчато задаваемый потенциометром R5 в пределах от 1 до 4. С вывода 4 снимается сигнал исходной частоты.

Рисунок 28.	Делитель частоты входного сигнала на 1, 2, 3, 4.

Делитель частоты (Рисунок 29) содержит две микросхемы – DD1.1 CD4013 (D-триггер) и DA1 222. При частоте входного сигнала 10 кГц коэффициент деления, задаваемый потенциометром R1, может принимать значения 1, 2, 3 … 20.

Рисунок 29.	Делитель частоты на 1, 2, 3 … 20.

Делитель частоты (Рисунок 30) выполнен на элементах микросхемы DD1.1 и DD1.2 CD4093 и микросхеме DA1 222. При частоте входного сигнала 100 кГц коэффициент деления, задаваемый потенциометром R1, может принимать значения 1, 2, 3 … 20.

Рисунок 30.	Второй вариант делителя частоты на 1, 2, 3 … 20.

Для того чтобы делители частоты (Рисунки 28–30) могли работать при иных значениях входных частот, потребуется коррекция номиналов конденсаторов C1.

Частотное реле (Рисунок 31) – пороговое устройство, которое при превышении частоты на входе относительно заданного уровня переключает своё состояние.

Рисунок 31.	Частотное реле.

Входная цепь частотного реле представляет собой аналоговый частотомер, выходное напряжение которого пропорционально частоте входного сигнала. Это напряжение подаётся на вывод 2 микросхемы 222. На вывод 5 микросхемы поступает напряжение заданного потенциометром R3 уровня. Как только напряжение на выводе 2 превысит напряжение на выводе 5, на выводе 4 микросхемы произойдёт переключение логического уровня с «лог. 0» на «лог. 1».

Потенциометром R3 частотную границу переключения реле можно задавать в пределах до 100 кГц.

Регулируемый оконный компаратор с ШИМ (Рисунки 32 и 33). Входная цепь оконного компаратора (Рисунок 32) выполнена на транзисторе VT1 BS170. Верхняя граница переключения окна плавно регулируется потенциометром R2. Ширину окна переключения устанавливают потенциометром R4. Устройство работает на частоте 1 кГц, при работе на других частотах потребуется коррекция номиналов R2, R3, С1.

Рисунок 32.	Регулируемый оконный компаратор с ШИМ.

Оконный компаратор (Рисунок 33) выполнен на двух микросхемах DA1 и DA2 222, а также на элементе «Исключающее ИЛИ» DD1.1 CD4030. Границы окон переключения можно плавно регулировать с помощью потенциометров R2 (верхняя граница) и R4 (нижняя граница). Устройство выгодно отличается от предшественника тем, что работает в широком частотном диапазоне.

Рисунок 33.	Оконный компаратор.

Преобразователь напряжения (Рисунки 34 и 35). Преобразователь (Рисунок 34) выполнен на микросхеме 222, включённой по типовой схеме с возможностью регулирования ширины выходного сигнала при помощи потенциометра R5. С вывода 4 микросхемы управляющий сигнал подаётся на электронный ключ на транзисторе VT1, со стока которого импульсы напряжения поступают на классический выпрямитель, позволяющей получать на выходе напряжение отрицательной полярности.

Рисунок 34.	Преобразователь напряжения.

Преобразователь напряжения (Рисунок 35) выполнен по аналогичной схеме, но нагрузкой транзистора VT1 является индуктивность L1; на выходе преобразователя создаётся выходное напряжение более высокого уровня, чем напряжение питания устройства.

Рисунок 35.	Преобразователь напряжения с индуктивностью.

Отметим, что вывод 5 микросхемы 222 (Рисунки 34 и 35) можно использовать для стабилизации напряжения на нагрузке.

Усилитель низкой частоты (Рисунки 36 и 37). Низкочастотный усилитель на микросхеме 222 (Рисунок 36) работает в полосе частот на уровне –3 дБ от 0.15 Гц до 220 кГц. Коэффициент передачи усилителя 9.6 дБ, КНИ 0.001%. С вывода 4 снимаются импульсы прямоугольной формы с КЗИ порядка 50%.

Рисунок 36.	Усилитель низкой частоты.

Усилитель низкой частоты (Рисунок 37) также выполнен на микросхеме 222. Его полоса пропускания на уровне –3 дБ от 16 Гц до 5.8 МГц при коэффициенте передачи 46 дБ и КНИ 0.02%.

Рисунок 37.	Вариант усилителя низкой частоты.

Усилитель D-класса (Рисунок 38) состоит из генератора прямоугольных импульсов на микросхеме 222, генератора стабильного тока на транзисторе VT1 BC557, что позволяет заряжать времязадающий конденсатор C1 по линейному закону, и модулятора на транзисторе VT2 BC547. Рабочая частота генератора 47 кГц. Ширина выходных импульсов модулируется низкочастотным аналоговым сигналом, подаваемым на вход устройства. Выходной каскад и фильтры усилителя не показаны.

Рисунок 38.	Усилитель D-класса.

Генератор световых импульсов или мигающий свет (Рисунок 39). Генератор импульсов герцового диапазона частот на микросхеме 222 управляет поочерёдным переключением светодиодов HL1 и HL2. Частота переключения задаётся резистором R1 и конденсатором C1 и равна примерно 2 Гц.

Рисунок 39.	Генератор световых импульсов или мигающий свет.

Визуальный индикатор освещённости или температуры (Рисунок 40) содержит генератор импульсов на микросхеме 222, ширина выходных импульсов которого задаётся при помощи управляемого аналога резистора, выполненного на полевом транзисторе VT2 2N7000.

Рисунок 40.	Визуальный индикатор освещённости или температуры.

Чувствительным элементом устройства является фото- или терморезистор R5. При изменении интенсивности светового потока или температуры меняется сопротивление этого резистора и, соответственно, сопротивление канала исток-сток транзистора VT2. Происходит и изменение ширины выходного сигнала, снимаемого с вывода 4 микросхемы 222.

Нагрузкой выходного каскада на транзисторе VT1 BC557 являются светодиоды HL1 и HL2 зелёного и красного свечения, соответственно. Повышение интенсивности светового потока или температуры будет сопровождаться изменением суммарной окраски излучения двух разноцветных светодиодов. Так, повышению температуры в помещении будет отвечать преобладание красного оттенка суммарного свечения светодиодов.

Фото- и термореле (Рисунок 41). В зависимости от температурного (светового) коэффициента сопротивления чувствительный элемент (фото- или терморезистор) может быть включён в верхнее или нижнее по схеме (Рисунок 41) плечо резистивного делителя R1, R5. Во второе плечо резистивного делителя включают подстроечный резистор близкого номинала. Потенциометром R4 регулируют порог переключения реле.

Рисунок 41.	Фото- и термореле.

Реле времени (Рисунок 42). При нажатии на кнопку SB1 конденсатор C1 плавно заряжается через цепочку R1, R2 до уровня напряжения переключения, заданного резистивным делителем R3, R4. После этого срабатывает реле К1, включая своими контактами нагрузку. Диод VD1 способствует быстрому разряду конденсатора C1 при ненажатой кнопке SB1. Интервал времени срабатывания реле регулируется потенциометром R1 в диапазоне от 1 до 100 с и может быть определён как T[с]=(R1+R2)[МОм]C1[мкФ].

Рисунок 42.	Реле времени.

Сирена (Рисунок 43) выполнена на микросхемах DA1 и DA2 и транзисторах VT1 BC557 и VT2 BC547. Первый генератор низкой частоты на микросхеме DA1, регулировка частоты которого производится потенциометром R2, управляет работой генератора импульсов звукового диапазона частот на микросхеме DA2. Громкость выходного сигнала регулируют потенциометром R8.

Рисунок 43.	Сирена.

Генератор «БИП-БИП» (Рисунок 44) позволяет получить на выходе пакеты сигналов звуковой частоты. На микросхеме DA1 выполнен задающий генератор низкочастотного диапазона, обеспечивающий длительность импульса посылки и паузы. На микросхеме DA2 выполнен управляемый генератор импульсов звуковой частоты.

Рисунок 44.	Генератор «БИП-БИП»..

Приведённый в статье перечень устройств далеко не исчерпан. На основе микросхемы 222 возможно создание целого ряда генераторов, таймеров, авторегуляторов, преобразователей, различного рода реле, зарядных и индикаторных устройств, систем контроля напряжения, охранных систем, систем автоматизации промышленного и бытового назначения и многого другого.

Литература

1. Camenzind H. Designing Analog Chips. – Virtualbookworm.Com Publishing, Incorporated, 2005. – 242 p.
2. Шустов М. А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. – СПб.: Наука и Техника, 2013. – 352 с.
3. Шустов М. А. Дробная логика.

Материалы по теме

1. Datasheet Diodes NE555 
2. Datasheet Texas Instruments CD4013B
3. Datasheet Texas Instruments CD4030B
4. Datasheet Texas Instruments CD4093B
5. Datasheet ON Semiconductor LM339
6. Datasheet Microchip 1N4461
7. Datasheet ON Semiconductor 2N6600
8. Datasheet Microchip 2N7000
9. Datasheet ON Semiconductor BC558B
10. Datasheet Vishay BS170