Для уменьшения габаритов устройства при формировании импульсов большой длительности в качестве элемента временной задержки используется RС-цепь.
На рис. 3.40, а приведен вариант формирователя с такой цепью, который отличается от формирователя, показанного на рис. 3.38, а, только элементом временной задержки. В данном случае необходимый спад потенциала на входе 2 элемента Э2 задерживается относительно его появления на выходе Э1 за счет того, что разрядка конденсатора С происходит постепенно.
В исходном режиме uВХ = U0, uВЫХ = U1 и u2 = U1.
При этом конденсатор С заряжен до напряжения несколько меньшего U1:
где — входной ток элемента Э2 при uВХ2 » U1.
При дальнейшем изложении будем считать, что в исходном режиме uС = U1.
С поступлением на вход положительного перепада (uВХ = U1) на обоих входах Э2 – логические 1, поэтому uВЫХ = U0. Так как теперь u2 = U0, то конденсатор начинает разряжаться. Когда напряжение uС на нем снизится до порогового (UПОР), элемент Э2 переключится к уровню uВЫХ = U1.
Временные диаграммы напряжений в рассматриваемом формирователе аналогичны временным диаграммам (см. рис. 3.38, б). Разными являются лишь напряжения uВХ2. Для схемы рис. 3.40, а напряжения uВХ2 и uВЫХ представлены на рис. 3.40, б. В момент t1 uВХ = U1, u2 = U0 – конденсатор разряжается и напряжение на нем уменьшается от U1, стремясь к уровню U0:
где t = RC – постоянная времени цепи.
Через время t = tИ напряжение uС достигает значения UПОР:
Отсюда длительность tИ сформированного импульса (с учетом перехода от натуральных логарифмов к десятичным)
Для приближенной оценки tИ можно считать U1 >> U0 и UПОР >> U0. При этом
Сопротивление резистора R ограничено снизу нагрузочной способностью элемента Э1 – ток разрядки конденсатора не должен превосходить максимального выходного тока:
Наряду с этим сопротивление резистора R ограничено сверху. С увеличением R возрастает напряжение IBX2R. Если оно будет равно пороговому напряжению UПОР, то элемент Э2 переключится с уровня U1 к уровню U0. Поэтому
IBX.ПОРR < UПОР,
где IBX.ПОРR – входной ток элемента, соответствующий пороговому напряжению.
Два приведенных неравенства определяют граничные значения сопротивления R:
Пример 3.5. Рассчитать элементы R, С временной задержки в схеме рис. 3.40, а, обеспечивающие формирование прямоугольного импульса с длительностью tИ = 5 мкс. Для ТТЛ-элементов Э1 и Э2 принять: U1 = 3,6 В, U0 = 0,2 В, UПОР = 1,5 В, IBX.ПОР = 0,6 мА, IВЫХmax = 16 мА.
Из выражения (3.7):
В соответствии с выражением (3.8):
При выборе R, близком к минимальному значению, сокращается длительность фронта выходного импульса; поэтому примем R = 390 Ом. Тогда емкость конденсатора:
Выбираем по ГОСТу С = 0,012 мкФ.