Генератор импульсов очень низкой частоты

В состав многих радиолюбительских устройств входят генераторы импульсов, которые сейчас нередко строят на элементах транзисторно-транзисторной логики [I]. На повышенных значениях частоты такие генераторы обычно работают неплохо. Трудности начинаются с понижением частоты до десятков герц. На частоте менее 10 Гц генератор запускается нечетко, а получить импульсы с

Рис.1

крутыми фронтом и спадом, необходимыми для стабильной работы совместно со счетными триггерами или счетчиками, становится вообще невозможным. Первая из упомянутых трудностей объясняется малым входным сопротивлением логических элементов, а вторая - медленно изменяющимся напряжением на времязадающем конденсаторе, из-за чего логические элементы работают в активном режиме и малейшая помеха на их входе, усиливаясь, приводит к сбоям в работе последующих триггеров или счетчиков [2,3]. Разработанный мной генератор (его схема показана на рис. 1), способный вырабатывать импульсы с периодом следования 0,15...50 с, свободен .от этих недостатков. Работу генератора иллюстрирует временная диаграмма, представленная на рис.2. Предположим, что в начальный момент конденсатор С1 разряжен и на выходе генератора установился высокий уровень напряжения (для микросхем серии К155 обычно 3,5 В). Тогда на выходе элемента DD 1.1 установится сигнал низкого уровня (0,4 В). С выхода элемента DD1.3 конденсатор С1 будет заряжаться через резисторы R2, R1. Входное сопротивление полевого транзистора VT1 весьма велико (более 10 МОм), поэтому суммарное сопротивление времязадающих резисторов R1 и R2 можно увеличить до нескольких мегаом и тем самым существенно увеличить период следования импульсов. На затворе транзистора VT1 в начальный момент будет высокий уровень, закрывающий этот транзистор. Таким образом, на входе элемента DD1.2 действует также высокий уровень. Низкий уровень с выхода элемента DD1.2 после инвертирования элементом DD1.3 подтвердит сигнал 1 на выходе генератора. Резистор R3 помогает удерживать это состояние на выходе генератора. По мере зарядки конденсатора С1 напряжение на затворе VT1 будет уменьшаться, что приведет к приоткрыванию транзистора VT1 и уменьшению напряжения на входе элемента DD1.2. В некоторый момент элементы DD1.2 и DD1.3 перейдут из ключевого режима в активный и напряжение на выходе генератора начнет уменьшаться. Это изменение через резистор R3 передается на вход

Рис.2

элемента DD1.2, что ускоряет уменьшение напряжения на выходе генератора. Процесс протекает лавинообразно до момента, когда выходной сигнал будет фиксирован на нулевом уровне. Таким образом, малые изменения режима транзистора VT1 не оказывают влияния на уровень выходного напряжения генератора. Описанный процесс во многом эквивалентен тому, что происходит в неинвертирующем триггере Шмитта [4]. Далее сигнал низкого уровня с выхода генератора поступит на вход элемента DD1.1, а также через заряженный конденсатор С1 - на затвор транзистора VT1, причем заряд конденсатора дополнительно уменьшит напряжение на затворе, что, в свою очередь, подтвердит низкий уровень на выходе генератора. По мере перезарядки конденсатора С1 на затворе транзистора VT1 появится положительное напряжение, закрывающее транзистор. Это вызовет, благодаря наличию резистора R3, лавинообразный процесс обратного переключения элементов DD1.2, DD1.3 в начальное состояние. Описанный генератор может быть использован для совместной работы с различными узлами, требующими входных сигналов с большим периодом, например, переключателями елочных гирлянд, звуковыми сигнализаторами и т.д. Кроме того, это схемное решение пригодится и при разработке устройств задержки (одновибраторов), для реле времени, реле для фотопечати, сторожевых устройств.