Проста RC схема за правоъгълно забавяне на импулса

По време на разработването на контролер на импулсен преобразувател, например, за да се изгради схема с задържане на резонанса, може да се наложи забавяне на краищата на импулсите и разпадане на импулсната последователност, когато се прилага правоъгълен сигнал от един блок на веригата към друг.

Понякога проста схема, състояща се от два логически инвертора и RC верига, е подходяща за решаване на този проблем. За тази цел е удобно да се използва микросхема, която представлява набор от инвертори с достатъчно определени прагове. Пример за такава микросхема е 74N0404, в нея има 6 логически елемента „НЕ“ и се оказва, че на една такава микросхема теоретично е възможно да се конструират 3 схеми на закъснение според схемата по-долу.

На практика, когато разпадът на правоъгълен импулс пристигне на входа на първия инвертор, от RC-то на веригата от своя изход идва водещ ръб и започва зареждането на кондензатора. Напрежението в кондензатора нараства експоненциално и теоретично достига своя максимум (Uп) след период от време, равен на 5 * RC секунди (тук R е съпротивлението на резистора в оми, С е капацитетът в кондензаторите във фарадите).

Ако кондензаторът е свързан с горната си плоча към входа на следващия логически елемент (към входа на втория инвертор), тогава когато напрежението върху кондензатора достигне прага си (Upor), на изхода му ще се появи спад, но със съответно закъснение във времето, спрямо спада, приложен към входа първи инвертор. Сега, докато напрежението на кондензатора не е спаднало до прага на втория инвертор, на неговия изход ще се поддържа ниско напрежение.

Когато на входа на първия инвертор се появи водещ ръб на правоъгълен импулс, на изхода му ще се образува капка, тоест ще се появи напрежение с ниско ниво и резисторът на практика ще бъде свързан към нулевата шина. Кондензаторът ще започне да се изхвърля през резистора.

Напрежението в кондензатора ще намалее експоненциално и теоретично достига нула след период от време, равен на 5 * RC. Но тъй като кондензаторът с горната му облицовка е свързан към входа на втория инвертор, веднага щом напрежението върху него спадне до прага на неговата работа, на изхода му се появява водещ ръб, но със съответно време закъснение, спрямо предната част, приложена към входа на първия инвертор. И сега, докато напрежението върху кондензатора отново се покачи до прага на втория инвертор, на неговия изход ще се поддържа високо напрежение.

Ако микросхемата се захранва със стабилизирано напрежение от 5 волта, тогава праговите напрежения винаги ще бъдат на едни и същи нива. И на практика времевите параметри на постигнатото по този начин закъснение могат да бъдат изчислени и коригирани според нуждите с помощта на променлив резистор, особено ако разработчикът има под ръка осцилоскоп.

Правилният подход при избора на компоненти на RC верига трябва да се основава на факта, че продължителността на фазово изместения импулс за предпочитане трябва да бъде по-голяма от 5 * RC, тогава веригата ще работи точно и изчисленията с помощта на горните формули ще се окажат правилни.

Ако е необходимо да се разтовари кондензаторът по-бързо при пристигането на следващия импулс, тогава към веригата се добавя паралелен клон от друг резистор с диод (или един диод, без резистор изобщо), тогава за един от циклите на работа на веригата ще се получи различна времева константа, отколкото за втория цикъл.

Освен това трябва да се помни, че входните и изходните токове на микросхемата (на изхода на първия инвертор, както по време на зареждане на кондензатора, така и при неговото разреждане) са ограничени от максимално допустимите стойности, които могат да бъдат намерени в листа с данни за използваната микросхема.Поради тази причина кондензатори с капацитет не повече от няколко нанофарада се използват за изграждане на фазово-изместващи се вериги от такъв план, особено ако в един от клоните на RC веригата се използва диод без резистор.