سلام به همه همراهان آکادمی اسمارت کامپ! امیدواریم حالتون خوب باشه. در این آموزش قصد داریم در مورد تراشه ویبراتور مونواستایل (تک پایدار) و آاستابل (ناپایدار)  CD4047 بطور مفصل بحث کنیم. این تراشه یک مولتی ویبراتور مونواستابل/آاستابل کم توان CMOS است که عمدتاً برای تبدیل سیگنال جریان DC به سیگنال AC استفاده می شود. این تراشه می تواند در اینورترها برای تبدیل ولتآژ DC به ولتاژ AC نقش به سزایی را در تولید انرژی الکتریکی در غیاب برق اصلی بازی کند. 

مقدمه ای بر CD4047

CD4047 یک مولتی ویبراتور مونواستابل/آاستابل کم توان CMOS است که عمدتاً برای تبدیل سیگنال جریان DC به سیگنال AC استفاده می شود. دارای ولتاژ حداکثر با نرخ حدود 20 ولت است.

CD4047 یک آی سی 14 پین است که بر اساس تکنیک های منطقی با توانایی عملکرد مولتی ویبراتور مونواستابل با لبه های منفی یا مثبت، با گزینه های تحریک مجدد و شمارش خارجی کار می کند.

خروجی بافر دقیق و متمم شده با مصرف انرژی کم، این آی سی را به انتخابی ایده آل برای کاربردهای تقسیم فرکانس و تاخیر زمانی تبدیل کرده است.

مدار ریست-در هنگام-روشن شدن به صورت داخلی روی آی سی و زمان بازیابی سریع این تراشه را مستقل از عرض پالس کرده است.

زمانی که آی سی در حالت مونواستابل و آاستابل کار می کند، تفاوت محض وجود دارد. در حالت monostable، تراشه برای تولید پالس خروجی به سیگنال تحریک نیاز دارد، اما یک مولتی ویبراتور Astable برای هر پالس خروجی نیازی به سیگنال تحریک ندارد. اغلب اوقات، یک مولتی ویبراتور آاستابل را می توان به عنوان نوسانگر نامید.

ویژگی های CD4047

اگر این آی سی به صورت آاستابل و یا مونواستابل بسته شود، در هر دو شکل یک مقاومت خارجی به طور دائم بین پایانه های زمان بندی RC-Common و R و یک خازن خارجی بین پایانه های زمان بندی RC-Common و C متصل می شود. شکل زیر ویژگی های اصلی این آی سی را نشان می دهد.

ویژگی ها

مقاوم در برابر نویز، مصرف کم توان، ایجاد عملکرد مونواستابل و آاستابل با پالس خروجی متقارن، نیاز فقط به یک مقاومت و خازن در بیرون تراشه

ویژگی های مونواستابل

عرض پالس خروجی تولید شده به مدت زمان پالس تحریک بستگی ندارد. گسترش عرض پالس خروجی با گزینه retriggerامکان پذیر است. تحریک با هر دو لبه مثبت و منفی موجود است.

ویژگی های آاستابل

ایجاد چرخه وظیفه 50٪ ، خروجی نوسانگر با پایداری خوب فرکانس 

پایه های CD4047

شکل زیر نمودار پایه های CD4047 را نشان می دهد.

14 پایه روی آی سی وجود دارد که در آن Vss پایه زمین و Vdd پایه تغذیه ولتاژ است. شش ورودی شامل ، trigger، asable، ، reset خارجی و retrigger وجود دارد. در حالی که خروجی های بافر شامل سه خروجی Q،  و نوسانگر می باشد.

هر دو ورودی astable و  در تحریک عملیات با حفظ سطح بالا در سطح اول و سطح پایین در سطح بعدی شرکت می کنند.

اگر پالس های مکمل روی پایه  و پالس های واقعی روی پین های astable اعمال شوند، آی سی مانند یک مولتی ویبراتور دروازه ای عمل می کند.

CD4047 تنها زمانی در حالت مونواستابل راه اندازی می شود که یک لبه مثبت روی trigger + ظاهر شود و تریگر پایین نگه داشته شود.

توضیحات پایه های CD4047

همانطور که قبلا ذکر شد 14 پین در این آی سی با هدف خاصی استفاده می شود. جدول زیر شرح پین ها را نشان می دهد.

Pin#
Pin Name
Pin Description
1
C
Connected   to an external capacitor
2
R
Connected   to an external resistor
3
R-C   Common
Common   pin for establishing a connection with resistor and capacitor
4
Astable'
Must   be kept low when used in astable mode
5
Astable
Must   be kept high when used in astable mode
6
-Trigger
High   to Low transition will be given to this pin when used in Monostable mode
7
Vss
Ground   Pin
8
+Trigger
Low   to high transition will be given to this pin when used in Monostable mode
9
EXT   Reset
External   reset triggers when a high pulse is provided to this pin, resetting the   output Q to low and Q’ to high
10
Q
Generates   high output
11
Q'
It   is an inverse output of pin 10, producing a low output
12
Retrigger
This   pin is used in Monostable mode for simultaneously retriggering +trigger and   –trigger pin
13
Osc   Out
Generate   oscillated output
14
Vdd
Voltage   supply pin

CD4047 در حالت مونواستابل و آاستابل کار می کند.

CD4047 یک تراشه کم مصرف است که دارای قابلیت عملکرد در هر دو حالت است: حالت آاستابل یا مونواستابل. در حالت آاستابل، با شارژ یک خازن با استفاده از یک مقاومت ارزشمند که عمدتاً برای تنظیم فرکانس خروجی نزدیک به 50 هرتز استفاده می شود، کار می کند. در حالت مونواستابل، یک مقاومت خارجی باید بین پایه 1 و 3 تراشه متصل شود که برای تعیین عرض پالس خروجی بکار گرفته می شود. ما از پایه های trigger + و trigger– در این حالت استفاده خواهیم کرد.

خروجی مونواستابل زمانی تولید می شود که یک انتقال High به Low را در پایه trigger – و یک انتقال Low به High را در پایه trigger+ اعمال کنیم. فرمول زیر برای تعیین فرکانس در پایه های 10 یا 11 استفاده می شود

(f = 1 /( 8.8 x R*C

در حالت آاستابل، برای تولید پالس خروجی به یک سیگنال تحریک (trigger) نیاز داریم. فرکانس خروجی زمانی تعیین می شود که یک خازن بین پایه های 2 و 3 وصل شود.

زمانی که ما HIGH روی پایه 5 و LOW را روی پایه 4 اعمال می کنیم، IC در حالت آاستابل است و خروجی را به صورت دایمی HIGH و LOW ایجاد می کند. فرکانس نوسانی خروجی در پایه 13 را می توان با استفاده از فرمول زیر تعیین کرد

(F = 1 / (4.4 x R * C

به طور مشابه، فرمول برای یافتن زمان لازم برای تولید پالس مونواستابل به صورت زیر ارائه می شود:

t = 2.48 x R * C

کاربردهای تراشه مولتی ویبراتور CD4047

این تراشه با طیف وسیعی از کاربردها ارائه می شود که عمدتاً مربوط به تبدیل DC به AC است. در زیر کاربردهای اصلی لیست شده است.

مقسم فرکانس

ضرب فرکانس

کاربردهای تاخیر زمانی

مدارهای زمان بندی

متمایز کننده های فرکانس (discriminators)