Микросхема CD4047 представляет собой экономичный мультивибратор-автогенератор, управляемый логическими цепями.
Мультивибратор микросхемы CD4047 на выводах 8 и 6 имеет входы запуска +TRG и —TRG, на выводах 4, 5 входы включения автогенерации АГ и АГ, а также на ножке 12 вход перезапуска RT (retriggering). Выход генератора (вывод 13) имеет буферный усилитель. Микросхема оснащена внутренним делителем 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? и R? (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 tа =4,4 R? C? (максимальное значение для ряда экземпляров микросхем может быть tAmax=4,62R?T?, что определяется разбросом пороговых напряжений транзисторов КМОП). Если время t = 10 мс зафиксировано при напряжении питания Uи.п = IO В, то при крайних напряжениях питания 3 В и 15 В оно может уменьшиться примерно на 2%. На высоких частотах автогеперацин (более О,5 МГц) частота может измениться иа 8% и более. На высоких частотах при минимальной температуре —55оС период tА уменьшается на 11%, при крайней положительной 125оС — увеличивается на 12%. На частоте 2 кГц изменения периода tА 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? и С?
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 tж на выходе 10 tж=2,48 R? С?, причем для некоторых микросхем может наблюдаться максимальное отклонение tжmax = 2,71R?С?, определяющееся разбросом пороговых напряжений В режиме автогеперации первый импульс — положительный полупериод — имеет длительность tж, (а не tА/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:
tRT = 2 (t1 + t2)
Если выпускающие импульсы U8,12 образуют последовательность, время tRT 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? малой ёмкости. Время выходного импульса
tвых = (n - 1)tA + tж + tA/2
где и — коэффициент деления счетчика.
Для всех схем включения мультивибратора 4047 следует применять неполярные конденсаторы с малыми токами утечки. Для автогенераторов выбирается С? > 100 пФ, для ждущих генераторов — С? > 1000пФ. Сопротивления резисторов выбираются в пределах 10 кОм < R? < 1 МОм. Длительность импульса запуска для любого входа не должна быть меньше 600 нс (Uи.п = 1O В). Для Uи.п = 5 В — эту длительность следует увеличить до 1300 нс. Длительность фронтов этих импульсов должна быть менее 5 мкс (10 мкс для Uи.п = 5 В). Время tзд.р от входов +TRG до выходов Q и Q — 800 нс (1600 нс при Uи.п = 5 В). Фронты импульсов иа выходах Q и Q не хуже 100 нс (150 нс при Uи.п = 5 В).
Параметр |
+25°С | |
---|---|---|
Выходное напряжение "0", В | Uп=+5В | 0,05 |
Uп=+10В | 0,05 | |
Uп=+15В | 0,05 | |
Выходное напряжение "1", В | Uп=+5В | 4,95 |
Uп=+10В | 9,95 | |
Uп=+15В | 14,95 | |
Входной ток, мкА | Uп=+15В | +0,1 |
Выходной ток, мА | Uп=+5В | 0,53 |
Uп=+10В | 1,4 | |
Uп=+15В | 3,5 |
Функция | Соединение выводов | Выход от контактов | Период или длительность | ||
---|---|---|---|---|---|
к+Ил | к-Ил | Вход | |||
Автоколебательный мультивибратор | |||||
Свободные колебания | 4, 5, 6, 14 | 7, 8, 9, 12 | — | 10, 11, 13 | Ta(10, 11) = 4,4 RC |
Стробирование прямое | 4, 6, 14 | 7, 8, 9, 12 | 5 | 10, 11, 13 | Ta(13) = 2,2 RC |
Стробирование инверсное | 6, 14 | 5, 7, 8, 9, 12 | 4 | 10, 11, 13 | То же |
Ждущий мультивибратор | |||||
Запуск | 4, 14 | 5, 6, 7, 9, 12 | 8 | 10, 11 | tm(10, 11) = 2,48 RC |
Запуск | 4, 8, 14 | 5, 7, 9, 12 | 6 | 10, 11 | То же |
Перезапуск | 4, 14 | 5, 6, 7, 9, | 8, 12 | 10, 11 | То же |