Таймеры и мультивибраторы: типы, функции и цифровые применения

Таймеры (мультивибраторы)

Таймеры — схемы, выдающие заданные периодические сигналы для управления состоянием цифровых систем. Мультивибратор — схема, генерирующая последовательность высоких и низких уровней. Классически: двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью (выход первого на вход второго). Каскады соединены так: если один транзистор в насыщении (открыт), второй в срезе (закрыт). Применяются как генераторы импульсов, запоминающие и счётные схемы.

Три основных типа мультивибраторов

1. Астабильный (Astable) — оба выходных состояния неустойчивы (квазиустойчивы). Генерирует непрерывную последовательность импульсов без внешнего триггера.
2. Моностабильный (Monostable) — «одноустойчивый», «одиночный импульс». Одно устойчивое и одно квазиустойчивое состояние. Внешний триггер переключает в неустойчивое состояние на определённое время, затем возврат.
3. Бистабильный (Bistable) — два устойчивых состояния. Состояние не меняется до внешнего триггера. Также называют «бинарный» или «делитель на два» (flip-flop).

Таймер 555 — самый популярный генератор

Моноolithic IC, универсальный таймер. Генерирует астабильные и моностабильные формы. Задержка от микросекунд до часов. 8-выводной корпус.

Распиновка 555 с описанием

1. GND (1): общая земля, все внешние GND и минус питания.
2. Trigger (2): при подаче 1/3 Vcc переключает выход из низкого в высокое.
3. Output (3): выходной сигнал, подключение нагрузки.
4. Reset (4): сброс выхода в низкий уровень (приоритетный).
5. Control Voltage (5): ~2/3 Vcc, вход компаратора. Обычно конденсатор на землю для стабильности.
6. Threshold (6): второй вход компаратора. Если > опорного (2/3 Vcc) — выход низкий; если < — высокий.
7. Discharge (7): низкоомный путь для внешнего конденсатора при низком выходе; высокое сопротивление при высоком выходе.
8. Vcc (8): питание, обычно 15 В макс.

Внутренняя схема: делитель напряжения на трёх 5 кОм резисторах задаёт 1/3 и 2/3 Vcc на компараторы. RS-триггер управляет выходом и транзистором разряда. Внешними компонентами на Threshold/Control настраивают режимы астабильный/моностабильный.