Микросхема таймер 555: Микросхема 555 / Хабр

Содержание

Микросхема 555 / Хабр

Всем привет. Сегодня я хочу рассказать вам о микросхеме 555. Её история началась ещё в далеком 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием «Интегральный таймер» (The IC Time Machine). В те времена это была единственная «таймерная» микросхема, которая была доступна массовому потребителю. Сразу после выхода 555 завоевала бешеную популярность и её начали выпускать почти все производители полупроводников. Отечественные производители тоже выпускали данную микросхему под названием

КР1006ВИ1

.



Что это за чудо?

Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса — пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда встретить 555 в круглом металлическом корпусе в наши времена очень сложно, чего не скажешь о версии в пластиковом DIP корпусе. Внутри корпуса с восемью выводами скрываются транзисторы, диоды и резисторы. Не будем вдаваться в доскональное изучение 555, но про ножки этой микросхемы я расскажу более подробно. Всего ножек 8.

1. Земля. Вывод, который во всех схемах нужно подключать к минусу питания.
2. Триггер, он же запуск. Если напряжение на пуске падает ниже 1/3 Vпит, то таймер запускается. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА.
3. Выход. Напряжение выхода примерно на 1,7 В ниже напряжения питания, когда он включен. Максимальная нагрузка, которую может выдержать выход — 200 мА.
4. Сброс. Если подать на него низкий уровень напряжения (меньше 0,7 В), то схема переходит в исходное состояние не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент. Если в схеме не нужен сброс, то рекомендуется подключить этот вывод к плюсу питания.

5. Контроль. Этот вывод позволит нам получить доступ к опорному напряжению компаратора №1. Используется этот вывод очень редко, а вися в воздухе может сбивать работу, поэтому в схеме его лучше всего присоединить к земле.
6. Порог, он же стоп. Если напряжение на этом выходе выше 2/3 Vcc, то таймер останавливается и выход переводится в состояние покоя. Стоит заметить, что работает выход только тогда, когда вход выключен.
7. Разряд. Этот выход соединяется с землей внутри самой микросхемы, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда на выходе высокий уровень. Может пропускать до 200 мА и иногда используется как дополнительный выход.
8. Питание. Данный выход нужно подключать к плюсу питания. Микросхема поддерживает напряжение в пределах 4,5-16 В. Может работать от обычной 9В-батарейки или от проводка USB.

Режимы

Ну что же пришло время поведать вам о режимах микросхемы 555. Их всего 3 и о каждом я расскажу более подробно.

Моностабильный

При подаче сигнала на вход нашей микросхемы, она включается, генерирует выходной импульс заданной длины и выключается, ожидая входного импульса. Важно, что после включения микросхема не будет реагировать на новые сигналы. Длину импульса можно рассчитать по формуле t=1.1*R*C. Пределов по длительности импульсов нет — как по минимальной, так и по максимальной длительности. Есть некоторые практические ограничения, которые можно обойти, но стоит задуматься над тем, нужно ли это и не проще ли выбрать другое решение. Итак, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С — 95пФ. Можно и меньше, но при этом схема начнет поглощать много электричества.

Нестабильный мультивибратор

В этом режиме все довольно таки просто. Управлять таймером не нужно. Он все сделает сам — сперва включится, подождет время t1, потом выключится, подождет время t2 и начнет все заново. На выходе у нас получится забор из высоких и низких состояний. Частота с которой будет колебаться зависит от параметров величин R1,R2 и C и определяется она по формуле F= 1,44/((R1+R2)C). В течение времени t1 = 0.693(R1+R2)C на выходе будет высокий уровень, а в течение времени 2 = 0.693R2C — низкий.

Бистабильный

В данном режиме наша микросхема 555 используется как выключатель. Нажал одну кнопку — выход включился, нажал другую — выключился.

Конец

Думаю Вам уже надоел теоретический материал и Вы хотите приступить к практике. Саму микросхему и детали к ней Вы можете купить в любой радиолавке. Ну, а если Вам вдруг лень идти в магазин Вы можете заказать все детали на этом

сайте

. Забыл сказать, что посылка будет идти к Вам где-то месяц. Спасибо за внимание, если Вам понравилась моя статья, то позже я обязательно напишу ещё одну, где я расскажу какие гаджеты можно сделать на микросхеме 555.

мир электроники — микросхема-таймер серии 555

Электронные устройства

 материалы в категории

Специализированные микросхемы

Таймер 555 – простое в использовании устройство, о множеством возможных применений. Он широко используется во всевозможных схемах, и это только усиливает его популярность и соответственно повышает спрос на продукцию, а это удешевляет сам таймер 555, что радует радиомастеров.
Следует отметить что таймер 555 также выпускается в «двойном» формате. И называется таймер 556. Он включает два независимых IC 555 в одном корпусе.

Изначально выпускалась микросхема-таймер под названием NE555, но позже она также производилась разными производителями под разными названиями. Вот только лишь некоторые из

аналогов микросхемы: AN1555, GL555, LB8555, MC1455, NJM555. Был также и отечественный аналог КР1006ВИ1.

В общем-то в наше время приобрести микросхемы особого труда не составляет: все что угодно можно найти в интернете. Ну, например здесь…

Внешний вид микросхемы-таймера серии NE555

Назначение выводов микросхем серии NE555 и NE556

Эту микросхему можно рассматривать как цифровое (логическое) устройство с двумя устойчивыми состояниями: логический ноль и логическая единица. Причем уровень напряжения при логической единице напрямую зависит от питания и может быть как 5V так и более, что делает ее универсальной: она может работать совместно как с ТТЛ-микросхемами так и с КМОП (что такое ТТЛ и КМОП технологии можно почитать здесь).

Сама по себе микросхема-таймер NE555 может работать в нескольких режимах:

Моностабильный режим – этот режим таймера 555 функционирует как «одноразовый-односторонний». Такой режим может включать таймеры, переключатели, сенсорные переключатели, делители частоты и т.д.

Нестабильный – автономная функция работы таймера 555. Такая функция позволяет работать в режиме генератора. Используют ее во включении светодиодные лампы, логической части часов и т.п.

И последний – бистабильный режим. Или триггер Шмитта. Понятно, что в таком случае таймер 555 работает как триггер, если нет конденсатора.

 Рассмотрим каждый из режимов работы таймера

Нестабильный режим работы таймера 555

 

Данная схема не имеет стабильного состояния – отсюда и «нестабильность». Выход постоянно «гуляет» высокое и низкое, используя при этом пользователем так называемом «квадрата» волны. Данная схема может использоваться при необходимости подавать механизму прерывистые толчки при кратковременном включении и выключении таймера.

Моностабильный режим таймера 555

Нетрудно заметить что здесь все работает по принципу ждущего мультивибратора: запуск устройства происходит при подаче управляющего сигнала. Но включено устройство не постоянно а лишь какое-то время.

Бистабильный режим ( триггер Шмитта )

 

Как видно из графика- здесь таймер 555 работает как триггер: при нажатии на «запуск» он переходит в устойчивое состояние логической единицы на выходе, при кнопке «сброс» все возвращается в исходное состояние.

 

Простой таймер на микросхеме NE555

Этот очень простой хозяйственный таймер имеет 6 фиксированных выдержек времени: 1, 2, 5, 10, 15 и 30 минут (в зависимости от ваших потребностей, вы можете легко увеличить или уменьшить число выдержек времени). Этот таймер может пригодиться как в домашнем хозяйстве так и в промышленных условиях.

Схему таймера можно условно разделить на две части: блок питания и собственно таймер. Блок питания содержит понижающий сетевой трансформатор X1, диодный мостик BR1, электролитический конденсатор большой емкости C1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и 12-вольтовый регулятор напряжения типа LM7812

Принципиальная схема простого таймера на NE555

В случае необходимости схема может работать от батареи напряжением 12 вольт. Эта батарея показана на схеме (BATT.1). Переключателем S2 можно выбрать источник питания для таймера — батарея или выпрямитель. если питание от батареи не требуется, элементы BATT.1 и S2 не нужны.

Основа устройства — микросхема интегрального таймера типа NE555, сконфигурированная для работы в моностабильном режиме. Схема обеспечивает отработку временных интервалов в диапазоне от 1 до 30 минут. Желаемое время выбирается переключателем S1 в соответствии с таблицей:

Для начала процесса отработки времени служит кнопка «START» (S1). При нажатии на эту кнопку сработает электромагнитное реле RL1 и подключит нагрузку к сети 220в. По истечении заданного промежутка времени реле отпустит и разомкнет цепь питания нагрузки.

Работа схемы очень проста. Конденсатор С1 заражается через резистор ил цепочку резисторов R1 — R6. В момент нажатия на кнопку «START» (S3) таймер включается и на его выходе (3) появляется высокий уровень напряжения. Высокий уровень напряжения на выходе микросхемы остается таким в течение времени, которое выбирается переключателем S1. Высокий уровень напряжения на выходе микросхемы 555 открывает транзистор Т1, в цепь коллектора которого включена обмотка электромагнитного реле RL1. Реле срабатывает, его контакты замыкаются и включают нагрузку в сеть 220 вольт.

Время выдержки в моностабильном режиме работы 555 можно определить по формуле:

T = 1.1 RC

Конструктивно таймер можно собрать на куске универсальной макетной палаты или развести для него печатную плату.

Электромагнитное реле должно быть рассчитано на напряжение 12 вольт. а его контакты должны быть способны коммутировать ток, потребляемый предполагаемой нагрузкой.

Подобрать электромагнитное реле можно здесь

микросхемы таймера 555



Усовершенствованное реле времени на таймере 555

Микросхема-таймер 555 хорошо подходит для изготовления на её основе недорогого реле времени, однако популярная схема такого реле имеет некоторые недостатки которые не позволяют расширить область применения данного реле времени. О таких недостатках много написано в комментариях на странице electe.blogspot.ru/2014/01/2-555.html. Один из недостатков — это низкая помехоустойчивость, другой — реле не выключается если длительность импульса на входе превышает время задержки. Также у данной микросхемы есть одна интересная особенность которая позволяет упростить и немного удешевить готовое устройство путём уменьшения количества элементов — это достаточно большой максимальный выходной ток для того чтобы многие обмотки реле можно было подключить напрямую к выходу.
Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Усовершенствованное реле времени на таймере 555.

Обмотка реле К1 подключается напрямую к выходу микросхемы! Обратный диод VD1, естественно, тоже нужен. Максимальный выходной ток таймера 555, судя по данным из интернета, больше 100мА поэтому если обмотка реле потребляет меньше то её можно смело подключать напрямую к выходу микросхемы, если больше то нужен подходящий транзистор (как его поставить см. схему на странице по ссылке выше). Главная причина низкой помехоустойчивости в том что в микросхеме 555 имеется два компаратора у которых половина входных выводов выведена наружу а другая подсоединена к внутренним резисторам которые имеют большое активное сопротивление, это хорошо видно на упрощённой схеме данного таймера:

Рисунок 2 — Упрощённая схема таймера 555

Выводы 2, 5 и 6 выведены наружу из за этого, напряжения на них можно задавать как угодно. Ещё один вывод компаратора остаётся внутри но напряжение на нём вряд ли из за наводок сможет хоть как то повлиять на работу таймера. Вывод 6 подключен к RC-цепи (и так было ранее) поэтому напряжение на нём чётко задано. Вывод 5 можно, на всякий случай, подключить к трём наружным резисторам с небольшим сопротивлением — это должно немного увеличить помехоустойчивость. Вывод 2 обычно подключается через резистор к плюсу питания и через кнопку на землю (0 питания (или минус как его ещё иногда называют)) — обычно это не создаёт проблем т.к. когда кнопка не нажата на 2 выводе напряжение равно напряжению питания, когда нажата на выводе 2 напряжение равно нулю. Однако если подключить длинный провод, кабель и т.д. к выводу 2 то этот провод, кабель и т.д. будет «собирать» всевозможные помехи из окружающего пространства и делать на выводе 2 «чёрт знает» какое напряжение только не то которое надо, поэтому расстояние от вывода 2 до кнопки или того что делает на нём нужное напряжение должно быть как можно меньше а сопротивление резистора который «подтягивает» этот вывод к плюсу (минусу или куда надо если этого не делает другая штука (но в данном случае резистор к плюсу)) тоже должно быть как можно меньше (но не настолько чтобы произошло короткое замыкание при нажатии на кнопку или каким либо другим образом проседания до нуля напряжения в этом месте). В предыдущей схеме сопротивление этого резистора было 100кОм т.е. побольше для меньшего расхода электроэнергии, в данной схеме это сопротивление 4.7кОм т.е. поменьше для увеличения помехоустойчивости, хотя можно поставить ещё меньше (например если рядом стоит индукционная печь или ещё что либо подобное хотя в таком случае это может не помочь т.к. индукционная печь хорошо плавит металлы). Для устранения ещё одного недостатка поставлен конденсатор C1. Оптрон U1 нужен для того чтобы гальванически развязать цепь управления и реле времени и тем самым повысить помехоустойчивость. При резком включении светодиода оптрона его транзистор открывается и напряжение на его коллекторе резко проседает от чего на выводе 2 возникает низкое напряжение на некоторое небольшое время. Когда конденсатор C1 заряжается напряжение снова становиться равно напряжению питания и даже если держать транзистор открытым вечно то импульс на входе микросхемы всё равно будет коротким и реле выключится после того как пройдёт время задержки. После того как транзистор закроется конденсатор C1, через некоторое время, разрядится через резисторы R1 и R2 и можно будет запускать таймер снова. При изготовлении платы для реле времени можно использовать двухсторонний стеклотекстолит и сделать все дорожки для всех элементов на одно стороне а другую оставить и припаять к ней 0 питания и соединить его с выводом 1 таймера 555 — это значительно повысит помехоустойчивость (проверено на практике см. видео ниже). Также желательно контакты реле вынести подальше от основной схемы и по возможности не припаивать их на ту же плату на которой располагается микросхема 555. Конечно все эти меры могут не помочь в каких то случаях, но тем не менее они повышают помехоустойчивость, расширяют область применения данного реле времени и доказывают что таймер 555 не плохой, просто его надо уметь использовать!

P.S. Эта схема триггера на таймере NE555 обладает рядом значительных достоинств. Да и по стоимости данная схема обойдется практически в копейки. Тем более если эти все компоненты у вас уже есть. Этот триггер можно использовать не только для датчика движения, вибрации. Область применения схемы может быть куда шире. Причем на самом таймере NE555 можно собирать огромное количество всевозможных схем различного функционального назначения. Так что наличие этой микросхемы у себя в деталях очень даже не помешает.

ПРОВЕРКА МИКРОСХЕМ ТАЙМЕРОВ

Привет всем гостям и почитателям сайта Радиосхемы! Сегодня хочу рассказать об изготовлении миниатюрного, мобильного и не сложного пробника для тестирования всем известных микросхем таймеров NE555. Микросхема эта в быту радиолюбителя очень нужная и распространенная, на ней собрано очень большое количество радиосхем. Поэтому многие люди, кто занимается радиолюбительством, покупают данные таймеры сразу по несколько штук. А если собрать данный тестер, то всегда можно оперативно проверить микросхемы на работоспособность.

Принципиальная схема тестера 555

Итак, приступим: для начала возьмём стандартную схему астабильного мультивибратора, добавим к ней пару светодиодов для визуального контроля состояния выхода микросхемы. При высоком уровне напряжения на выходе будет светиться нижний по схеме светодиод, при низком уровне – верхний. Соответственно, если оба светодиода будут по очереди зажигаться, то это будет означать исправность таймера. Если же какой-либо светодиод не светит, то можно смело отправлять микросхему на утилизацию.

   

Далее разработаем миниатюрную печатную плату в программе Sprint-layout. Для экономии места лучше использовать SMD компоненты. После распечатываем на глянцевой бумаге рисунок платы, переводим его на односторонний фольгированный стеклотекстолит, при помощи технологии ЛУТ. Смываем лишнюю медь в травильном растворе (я использую медный купорос и поваренную соль, подогреваю не плите раствор в эмалированной посуде почти до кипения, в итоге процесс занимает не больше пяти минут). Сверлим отверстия и обрабатываем контур платы. После чего остаётся залудить и впаять компоненты, которых собственно не так уж и много.

Список используемых деталей

  • Резисторы SMD:
  • 680 Ом – 2шт.
  • 30 кОм – 1шт.
  • 56 кОм – 1шт.
  • 0 Ом (перемычка) – 1шт.
  • Конденсаторы:
  • 1 мкФ – 1шт.
  • 10 нФ – 1шт.
  • Светодиоды 3 мм – 2шт.
  • Панелька 8-pin под микросхему – 1шт.
  • Тактовая кнопка – 1шт.
  • Штепсельный разъём от старой батарейки «крона» — 1шт.

После впайки компонентов на плату, необходимо припаять короткие проводки к колодке «кроны» и их соединить с платой соблюдая полярность. После чего можно проверить плату, вставив микросхему и подсоединив батарейку. Если всё заработает как положено – заливаем термоклеем пространство между платой и колодкой, ориентируя их относительно друг друга в правильное положение. При этом нужно учесть расстояние между ними, чтобы не было замыкания выводов на плату.

Теперь наш миниатюрный пробник готов! Осталось присоединить его к батарейке «крона» и использовать по назначению. Плюс ко всему у него есть ещё одна полезная функция – это карманный мини-фонарик, который может работать даже без микросхемы.

Видео работы устройства на Ютубе

Печатная плата в формате Lay. находится в архиве. До новых встреч на страницах сайта Радиосхемы! Собрал и испытал конструкцию Тёмыч (Артём Богатырь).

   Форум

   Форум по обсуждению материала ПРОВЕРКА МИКРОСХЕМ ТАЙМЕРОВ



МОДУЛЬ ДРАЙВЕРА МОТОРА BLDC

Модуль драйвера BLDC двигателя жесткого диска — принципиальные электрические схемы включения и обзор готовых блоков.


ЧИП-АНТЕННЫ SMD

Чип-антенны на печатных платах — особенности конструкции, установка и согласование с волноводом.


Введение, основы и работа с различными режимами работы

Таймер IC 555 — хорошо известный компонент в электронных кругах, но то, что не известно большинству людей, — это внутренняя схема ИС и функции различных выводов, присутствующих в ИС. Позвольте мне рассказать вам факт о том, почему таймер 555 называется так. , таймер получил свое название от трех последовательно включенных резисторов по 5 кОм, используемых во внутренней цепи ИС.

Таймер IC 555 — одна из наиболее широко используемых микросхем в электронике, которая используется в различных электронных схемах благодаря своим прочным и стабильным свойствам.Он работает как генератор прямоугольной формы с рабочим циклом от 50% до 100%, осциллятор, а также может обеспечивать временную задержку в цепях. Таймер 555 получил свое название от трех резисторов 5 кОм, соединенных в виде делителя напряжения, который показан на рисунке ниже. Упрощенная схема внутренней схемы приведена ниже для лучшего понимания, поскольку полная внутренняя схема состоит из более чем 16 резисторов, 20 транзисторов, 2 диодов, триггера и многих других компонентов схемы.

Таймер 555 представляет собой 8-контактное устройство DIP (Dual In-Line Package).Существует также двойная версия 556 таймера 555, которая состоит из двух полных 555 таймеров в 14 DIP и счетверенного таймера 558, который состоит из четырех таймеров 555 в одной IC и доступен на рынке как 16-контактный DIP.

Рис.1: Схема выводов микросхемы 555

Рис.2: Схема внутренних цепей 555 IC

Основные понятия:

· Компаратор: Компаратор — это основной электронный компонент, который сравнивает два входных напряжения i.е. между инвертирующим (-) и неинвертирующим (+) входом, и если неинвертирующий вход больше, чем инвертирующий вход, то выход компаратора высокий. Также входное сопротивление идеального компаратора бесконечно.

· Делитель напряжения: Поскольку мы знаем, что входное сопротивление компараторов бесконечно, входное напряжение делится поровну между тремя резисторами. Значение составляет В в /3 на каждом резисторе.

· Flip / Flop: Flip / Flop — это элемент памяти цифровой электроники.Выход (Q) триггера — «высокий», если вход на клемме «S» — «высокий», а «R» — на «низкий», а выход (Q) — «низкий», когда вход на « S — низкий, а R — высокий.

Функция различных контактов: —

1. Земля: этот вывод используется для обеспечения шины нулевого напряжения для интегральной схемы для разделения потенциала питания между тремя резисторами, показанными на схеме.

2. Триггер: Как мы видим, напряжение на неинвертирующем конце компаратора составляет В в /3, поэтому, если вход триггера используется для установки выхода F / F в состояние «высокий» путем подачи напряжения, равного или меньшего, чем V в /3, или любого отрицательного импульса, поскольку напряжение на неинвертирующем конце компаратора составляет V в /3.

3. Выход: это выходной контакт ИС, подключенный к Q ’(Q-полоса) F / F с инвертором между ними, как показано на рисунке.

4. Сброс: этот вывод используется для сброса выхода F / F независимо от начального состояния F / F, а также это активный низкий вывод, поэтому он подключен к «высокому» состоянию, чтобы избежать любых шумовых помех. если не требуется операция сброса. Поэтому большую часть времени он подключен к источнику питания, как показано на рисунке.

5.Управляющее напряжение: Как мы видим, вывод 5 подключен к инвертирующему входу, имеющему уровень напряжения (2/3) В в . Он используется для отмены инвертирующего напряжения для изменения ширины выходного сигнала независимо от схемы синхронизации RC.

6. Порог: вывод подключен к неинвертирующему входу первого компаратора. Выход компаратора будет высоким, когда пороговое напряжение будет больше, чем (2/3) В в , таким образом сбрасывая выход (Q) F / F с «высокого» на «низкий».

7. Разряд: Этот вывод используется для разряда конденсаторов синхронизации (конденсаторов, участвующих во внешней цепи, чтобы ИС работала как генератор прямоугольных импульсов) на землю, когда выход вывода 3 переключается на «низкий».

8. Питание: этот вывод используется для подачи на ИС напряжения питания для функционирования и выполнения различных операций, которые должны выполняться таймером 555.

Использует: —

Таймер IC 55 используется во многих схемах, например, в генераторе одноразовых импульсов в моностабильном режиме в качестве генератора в нестабильном режиме или в бистабильном режиме для создания действия типа триггера / флопа.Он также используется во многих других схемах для достижения различных целей, например, амплитудно-импульсной модуляции (PAM), широтно-импульсной модуляции (PWM) и т. Д.

Подробнее об этих схемах будет рассказано в следующих руководствах.

]]>

Изучение таблицы данных

Мы могли использовать 555 Timer IC в одном или нескольких приложениях, таких как генератор, таймер, ШИМ и т. Д. Мы могли видеть IC 555 в большинстве приложений. Но большинство из нас не знает, как устроены эти схемы таймера 555.Как IC555 используется в таких приложениях. Для разработки приложений на базе IC555 необходимо сначала обратиться к его техническому описанию. Он предоставляет всю необходимую информацию о чипе. Он предоставляет схему выводов, функции выводов, работу, операции и, что наиболее важно, различные рабочие параметры, такие как номинальное напряжение и ток питания, высокое выходное напряжение, низкое выходное напряжение, ток потребления, рабочая температура и т. Д. Обратившись ко всему этому, можно разработать собственное приложение с использованием IC555 или использовать IC555 надлежащим образом.

Итак, здесь я собираюсь объяснить некоторые из рабочих параметров IC555 , которые подскажут вам, как правильно использовать IC555. Для всех приведенных параметров я использовал таблицу данных LM555 / NE555 / SA555, предоставленную «Fairchild Semiconductor».

параметр

состояние

Мин. Значение

Максимальное значение

Пояснение

Напряжение питания (Vcc)

4.5 В

16 В

Предел напряжения смещения не должен превышать эти два предела

Ток питания (Icc)

Vcc = 5 В и R L =?

6 мА

Для питания 5 В и разомкнутой цепи выхода максимальный ток питания ограничен до 6 мА

Рассеиваемая мощность (P D )

600 мВт

Когда IC555 находится в рабочем состоянии, он рассеивает 600 мВт

Рабочая температура

0 o С

70 o С

IC555 следует эксплуатировать в этом диапазоне температур.В дальнейшем производительность ухудшится

Температура пайки

За 10 с

300 o C

Если IC555 впаян непосредственно в цепь, максимальная температура пайки не должна превышать 300 o C

Температура хранения

-65 o С

150 o С

IC555 не следует хранить за пределами этих температурных пределов хранения

Управляющее напряжение (Vc)

Vcc = 5 В

2.6 В

4 В

Входное напряжение на контакте 5 ограничено от 2,6 В до 4 В для питания 5 В

Пороговое напряжение (В th )

Vcc = 5 В

3,33 В

3,33 В

Входное напряжение на выводе номер 6 должно быть немного выше этого значения

Напряжение срабатывания (В tr )

Vcc = 5 В

1.1 В

2,2 В

Входное напряжение на контакте 2 должно быть меньше 2,2 В для питания 5 В. Типичное значение 1,67 В

Напряжение сброса (В сначала )

0,4 В

1 В

Входное напряжение сброса на контакте 4 должно быть выше 0,4 В для правильной работы

Пороговый ток (I th )

Vcc = 5 В

0.25 мкА

Этот ток ограничит значение общего сопротивления (R1 + R2) = 6,7 МОм.

Ток срабатывания (I tr )

В tr = 0 В

2 мкА

Для входа триггера требуется максимальный ток 2 мкА

Ток сброса (I rst )

0.4 мА

Низкое выходное напряжение (В или )

Vcc = 5 В I , сток = 5 мА

0 В

0,35 В

Для источника питания 5 В максимальное выходное низкое напряжение составляет 0,35 В

Высокое выходное напряжение (В Ом )

Vcc = 5 В I источник = 100 мА

2.75 В

Vcc

Для источника питания 5 В минимальное выходное высокое напряжение составляет 2,75 В

Потребляемый ток (I сток )

Vcc = 5 В

5 мА

Для питания 15 В при низком выходном сигнале микросхема может потреблять максимум 50 мА тока от источника питания

Vcc = 15 В

10 мА

50 мА

Источник тока (I источник )

Vcc = 5 В

100 мА

Для питания 15 В при высоком выходном сигнале микросхема может подавать максимальный ток 200 мА для нагрузки

Vcc = 15 В

100 мА

200 мА

Время нарастания (T r )

100 нСм

Время, необходимое для повышения выхода с низкого значения до 50% от максимального значения, составляет всего 100 нсек

Время падения (T f )

100 нСм

Время, необходимое для снижения выхода с высокого значения до 50%, составляет всего 100 нсек

]]>

]]>

Основы таймера 555 IC

Мультивибраторы

находят свое место во многих приложениях, поскольку они являются одними из наиболее широко используемых схем.Приложение может быть бытовым (бытовым), промышленным, контролем доступа, коммуникационным и т. Д. Кем угодно. Мультивибраторы используются во всех таких приложениях, как генераторы, цифровые триггеры, схемы генератора импульсов, схемы генератора задержки, таймеры и многое другое.

Мультивибраторы бывают трех типов

1. Мультивибратор нестабильный — не имеет стабильного состояния. Он имеет два квазистабильных состояния, которые автоматически меняются с одного на другое и обратно.Таким образом, на самом деле он переходит из высокого состояния в низкое и из низкого состояния в высокое без какого-либо триггерного входа по истечении предварительно определенного времени.

{2. Моностабильный мультивибратор — имеет одно стабильное состояние и одно квазистабильное состояние. Он переходит в квазистабильное состояние из стабильного состояния при подаче триггерного входа. Он автоматически переходит в стабильное состояние из квазистабильного состояния по истечении заданного времени.

3. Бистабильный мультивибратор — имеет оба стабильных состояния.Два разных триггерных входа используются для изменения состояния с высокого на низкий и с низкого на высокий.

Все эти три типа мультивибраторов можно легко сделать с помощью транзисторов. Но доступна одна ИС, которая может использоваться как нестабильный, моностабильный или бистабильный мультивибратор, и это IC555 .

IC 555 — самый универсальный чип, и он (может быть) использован практически во всех приложениях из-за своей многофункциональности. Его 8-контактный чип типа DIP или SOP с выходом постоянного тока 200 мА.Он называется микросхемой смешанного сигнала, потому что внутри находятся как аналоговые, так и цифровые компоненты. Его основными приложениями являются генерация таймингов, синхросигналов, генерация синхронизирующих сигналов, генератора прямоугольных импульсов, в последовательной цепи и многое другое.

Схема контактов, описание контактов и функции контактов

Рис.3: Схема выводов микросхемы 555

Контактный номер

Название пина

ввод / вывод

функция

1

Земля

вход

Обеспечивает землю

2

Триггер

вход

Входной контакт триггерного компаратора.Отрицательный триггер (<1/3 Vcc) применяется в моностабильном режиме

3

Выход

выход

Его выходной контакт

4

Сброс

вход

Внутренний штифт сброса триггера. Должен быть высоким, чтобы разрешить выход

5

Контроль

вход

Вход управляющего напряжения для управления зарядкой и разрядкой внешнего конденсатора

6

Порог

вход

Входной контакт порогового компаратора.Положительный триггер (> 2/3 Vcc) применяется в бистабильном режиме

7

Разряд

вход

Нагнетательный штифт. Обеспечивает путь разряда к внешнему конденсатору

8

Vcc

вход

Для напряжения смещения + Ve. От 4,5 В до 16 В

Внутренняя блок-схема —

Фиг.4: Блок-схема 555 IC

Как показано на рисунке IC555 включает в себя два компаратора, один RS-триггер и несколько других дискретных компонентов, таких как транзисторы, резисторы и т. Д., Напряжение смещения (Vcc) делится на три части через делитель напряжения с использованием того же номинала резисторов R. / 3 Vcc подается на неинвертирующую клемму триггерного компаратора, а 2/3 Vcc подается на инвертирующую клемму порогового компаратора. Выходы обоих компараторов подаются на входы R и S триггера.Выход Q ’является фактическим выходом IC, а выход Q управляет разрядным транзистором, который обеспечивает путь разрядки к внешнему конденсатору всякий раз, когда он высокий.

Когда отрицательный триггер <1/3 Vcc применяется на входном контакте триггера, компаратор триггера дает высокий выходной сигнал, который сбрасывает триггер, и выход Q ', который является выходом микросхемы, становится высоким. на входном выводе порогового значения пороговый компаратор выдает высокий выходной сигнал, который устанавливает триггер. Выход Q станет высоким, а выход чипа станет низким.В это время разряжается транзистор, который обеспечивает путь разряда к внешнему конденсатору. Высокий вход сброса сохраняет триггер включенным. Если он низкий, триггер отключится и выходной сигнал будет низким. Никакого влияния выходов порогового и триггерного компаратора нет.

]]>

]]>

Общие сведения о режимах работы

Режимы работы IC555

IC555 имеет три различных рабочих режима . Эти режимы работы фактически соответствуют трем различным конфигурациям мультивибратора.

1. Астабильный режим — также известен как самозапускающийся или автономный режим . У него нет стабильного состояния. Он имеет два квазистабильных состояния, которые автоматически меняются с одного на другое. Он переходит из высокого состояния в низкое и из низкого состояния в высокое без какого-либо триггерного входа по истечении предварительно определенного времени. Этот режим используется для генерации прямоугольных колебаний, тактовых импульсов, ШИМ-волн и т. Д.

2. Моностабильный режим — также известен как режим single shot .Он имеет одно стабильное состояние и одно квазистабильное состояние. Он переходит в квазистабильное состояние из стабильного состояния при подаче триггерного входа и автоматически возвращается в стабильное состояние после предварительно определенного времени. Он используется для генерации импульсов, временной задержки и т. Д.

3. Бистабильный режим — он также известен как режим триггера . Имеет оба стабильных состояния. Два разных триггерных входа используются для изменения состояния с высокого на низкий и с низкого на высокий.Он используется в приложениях автоматического переключения, для генерации импульсов переменного времени и т. Д.

Астабильный режим

Рис.5: Принципиальная схема микросхемы 555 в нестабильном режиме

На приведенном выше рисунке показаны подключения IC555, используемого в качестве нестабильного мультивибратора.

Подключения: — Сопротивление R1 подключено между выводом Vcc (№ 8) и выводом разряда (№ 7). Другой резистор R2 подключен между пороговым контактом (№6) и нагнетательный штифт. Пусковой штифт (№ 2) закорочен с пороговым штифтом. Конденсатор C подключен, как показано, между выводом порога и землей. Контакт входа управляющего напряжения (№ 5) подключен к земле через конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Выходной сигнал берется с контакта №. 3. Входной контакт сброса (№ 4) подключен к Vcc, чтобы разрешить работу внутреннего триггера. № контакта. 8 подключен к Vcc для смещения + Ve, а контакт №. 1 подключен к земле для смещения –Ve.

Эксплуатация: — Как мы уже знаем, этот режим запускается автоматически и автоматически меняет свое состояние с высокого на низкий, с низкого и высокого.Это достигается за счет короткого замыкания порога и триггерного штифта. Форма выходного сигнала также показана на рисунке.

· Первоначальная производительность высокая. Конденсатор заряжается в направлении Vcc через R1 и R2

.

· Когда оно достигает 2/3 Vcc, пороговый компаратор дает высокий выходной сигнал. Это установит триггер. Таким образом, выходной сигнал становится низким, и разрядный транзистор становится включенным.

· Таким образом, конденсатор находит путь разряда через R2 к контакту разряда.

· Когда конденсатор разряжается до 1/3 В постоянного тока, триггерный компаратор дает высокий выходной сигнал.Это сбросит триггер. Таким образом, выходной сигнал снова становится высоким, а разрядный транзистор выключен.

· Значит, конденсатор снова начнет заряжаться.

· Таким образом, конденсатор будет заряжаться и разряжаться в пределах от 2/3 до 1/3 В постоянного тока. Этот цикл является непрерывным, и мы постоянно получаем высокий-низкий-высокий-низкий выходной сигнал со скоростью зарядки и разрядки конденсатора.

Расчетные уравнения: —

Конденсатор заряжается до Vcc через резисторы R1 и R2.Таким образом, время зарядки равно

.

T1 = (R1 + R2) × C × ln 2

В это время выходной сигнал высокий, поэтому мы можем написать

T H = (R1 + R2) × C × ln 2 = 0,693 × (R1 + R2) × C

В разрядном тракте отображается только сопротивление R2. Таким образом, время разряда равно

.

T2 = R2 × C × ln 2

В это время выходной сигнал низкий, поэтому мы можем написать

T L = R2 × C × ln 2 = 0,693 × R2 × C

Но общее время

T T = T H + T L

= 0.693 × (R1 + R2) × C + 0,693 × R2 × C

= 0,693 × (R1 + 2 × R2) × C

И поскольку частота обратно пропорциональна времени,

F = 1 / / T T = 1 / 0,693 × (R1 + 2 × R2) × C

Это означает

Частота = 1,44 / (R1 + 2 × R2) × C ___________________ (I)

Рабочий цикл равен

Рабочий цикл = время включения / общее время%

= 0.693 × (R1 + R2) × C / 0,693 × (R1 + 2 × R2) × C

Рабочий цикл = (R1 + R2) / (R1 + 2 × R2)% ______________ (II)

Уравнения (I) и (II) являются расчетными уравнениями для нестабильного мультивибратора, использующего IC555. Используя эти два уравнения, можно узнать значения R1, R2 и C. Как это делается, объясняется в следующем уроке.

Астабильный режим для рабочего цикла 50% (или меньше): —

Одна из проблем при подключении нестабильного мультивибратора описанным выше способом заключается в том, что рабочий цикл будет больше 50%.Невозможно спроектировать его менее чем на 50%, потому что

Рабочий цикл = (R1 + R2) / (R1 + 2 × R2)%

В этом уравнении, если вы исключите R1 (приняв R1 = 0), вы получите

Рабочий цикл = R2 / 2 × R2% = 50%

Но мы не можем сделать R1 = 0 в приведенной выше схеме. Вот почему точный рабочий цикл 50% или меньше невозможен.

Итак, что можно сделать, чтобы получить точную продолжительность включения 50% (или меньше)?

Ответ — использовать один простой диод. Вот схема.

Рис.6: Принципиальная схема ИС 555 в нестабильном режиме для 50% рабочего цикла

Как показано на рисунке выше, один диод подключен в прямом направлении через сопротивление R2. В схеме теперь вместо двух резисторов разного номинала используется только одно значение (R) в качестве R1 и R2.

Работа схемы проста. Первоначально выходной сигнал высокий, и конденсатор заряжается до 2/3 В постоянного тока через верхний резистор. В это время производительность становится низкой. Затем конденсатор разряжается до 1/3 В постоянного тока через нижний резистор.Поскольку оба значения сопротивления одинаковы, мы получим одинаковое время зарядки и разрядки, что означает точный рабочий цикл 50%.

Чтобы вычислить уравнение частоты, время зарядки конденсатора, для которого выходной сигнал высокий, равно

.

T H = R × C × ln 2 = 0,693 × R × C

Аналогично времени разряда конденсатора при низком выходе

T L = R × C × ln 2 = 0,693 × R × C

Теперь, потому что общее время

T T = T H + T L

= 2 × T H (или 2 × T L )

= 2 × 0.693 × R × C

= 1,368 × R × C

А частота равна

F = 1 / T T = 1 / (1,368 × R × C)

F = 0,72 / RC

Теперь для уменьшения продолжительности рабочего цикла (менее 50%) необходимо уменьшить значение верхнего сопротивления (R1), чем нижнего сопротивления (R2). Это сократит время зарядки. Таким образом, уменьшается время включения (время высокого выходного сигнала) и рабочий цикл также уменьшается. Чтобы увеличить рабочий цикл, необходимо сделать полностью обратный. Чтобы изменить рабочий цикл от минимального до максимального, можно использовать потенциометр вместо резисторов с фиксированным значением (на R1 или R2).Здесь показана одна из таких возможных схем со всеми значениями компонентов.

Рис. 7: Принципиальная схема ИС 555 в нестабильном режиме для 50% рабочего цикла

Примечание: — выход этой схемы называется выходом с широтно-импульсной модуляцией. Он широко используется для управления скоростью двигателей постоянного тока.

Астабильный режим для генерации выходного сигнала ШИМ с постоянной частотой: —

Проблема в приведенной выше схеме ШИМ заключается в том, что ее выходная частота также будет изменяться при изменении выходной ширины.Выходная частота обратно пропорциональна значению сопротивления. Таким образом, когда сопротивление увеличивается или уменьшается, частота уменьшается или увеличивается.

Итак, что нужно сделать, чтобы выходная частота оставалась постоянной или постоянной?

Ответ снова использовать диод. На этот раз не один, а два диода. Схема такая, как показано ниже.

Рис. 8: Принципиальная схема микросхемы 555 в нестабильном режиме, генерирующей выход ШИМ

Подключения: — два диода подключены вплотную к двум клеммам потенциометра 10K с разрядным штырем, как показано.Штырь ползунка соединен с конденсатором емкостью 1 мкФ и пороговым штырем. Остальные соединения аналогичны.

Эксплуатация: — Как я сказал ранее, чтобы поддерживать постоянную частоту, общее сопротивление должно поддерживаться постоянным. Делается это с помощью двух диодов

.

Когда выходной сигнал высокий, конденсатор заряжается через 1 кОм, D1 и часть резистора 10 кОм (скажем, R1) и достигает 2/3 В постоянного тока

Выходной сигнал становится низким, и теперь конденсатор разряжается через другую часть 10K (скажем, R2) и D2 до 1/3 Vcc

Таким образом, при перемещении потенциометра 10K влево R1 уменьшается — время зарядки уменьшается — время включения уменьшается — рабочий цикл уменьшается.Но при этом увеличивается R2 — увеличивается время разряда — увеличивается время выключения

Аналогично тому, что если горшок повернут вправо, R1 увеличивается — время зарядки увеличивается — время включения увеличивается — рабочий цикл увеличивается. Но поскольку R2 уменьшается, время выключения уменьшается

Таким образом, при перемещении потенциометра с обеих сторон время включения и выключения увеличивается / уменьшается, но общее время остается постоянным, и поэтому частота также остается постоянной. Формы сигналов показаны на рисунке.

Моностабильный режим

Моностабильный режим: —

На данном рисунке показаны подключения IC555, используемого в качестве моностабильного мультивибратора

.

Фиг.9: Принципиальная схема микросхемы 555 в моностабильном режиме

Подключения: — вместо подключения одного резистора между порогом и разрядным выводом они закорочены здесь, как показано. Один резистор R подключен между выводом Vcc и выводом разряда. Конденсатор C подключен, как показано, между выводом порога и землей. Внешний триггер применяется на входном контакте триггера. Этот вывод поддерживается на высоком уровне Vcc, подключая его к Vcc через 1K? резистор. Контакт входа управляющего напряжения (№5) подключается к земле через конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Выходной сигнал берется с контакта №. 3. Входной контакт сброса (№ 4) подключен к Vcc, чтобы разрешить работу внутреннего триггера. № контакта. 8 подключен к Vcc для смещения + Ve, а контакт №. 1 подключен к земле для смещения –Ve.

Работа: — в этом режиме состояние выхода изменится с низкого на высокий (а затем обратно на низкий) только при подаче внешнего отрицательного триггерного импульса. Триггерный вход и выходной импульс показаны на рисунке.

· Перед срабатыванием триггера конденсатор заряжается до Vcc через R1

· Когда оно достигает 2/3 Vcc, пороговый компаратор дает высокий выходной сигнал. Это установит триггер. Выходной сигнал низкий, а разрядный транзистор включен

.

· Значит, конденсатор разряжается, и поэтому выходная мощность низкая.

· При подаче отрицательного триггерного импульса триггерный компаратор дает высокий выходной сигнал. Это сбросит триггер.

· Выходной сигнал становится высоким, а разрядный транзистор выключен.

· И снова конденсатор начинает заряжаться в сторону Vcc. Когда оно достигает 2/3 Vcc, триггер срабатывает, и выходной сигнал автоматически становится низким.

· Таким образом, выходной сигнал становится высоким только при срабатывании триггера и остается высоким до тех пор, пока конденсатор не зарядится до 2/3 В постоянного тока.

Расчетные уравнения: —

Конденсатор экспоненциально заряжается до 2/3 В постоянного тока за счет постоянной времени RC.

Время, необходимое для достижения значения 2/3 Vcc, составляет

T d = 1.1 × R × C ____________________ (I)

И когда конденсатор заряжается до значения 2/3 Vcc, пороговый компаратор устанавливает триггер, и выход немедленно становится низким. Таким образом, это уравнение временной задержки фактически определяет ширину выходного импульса, что означает, что до этого времени выходной сигнал остается высоким. Таким образом, уравнение (I) — это расчетное уравнение для моностабильного мультивибратора. Используя это уравнение для требуемого периода времени, можно узнать значения R и C. Как это делается, объясняется в следующем уроке.

Примечание: — период времени внешнего запуска должен быть больше, чем ширина выходного импульса, потому что до тех пор, пока на выходе не будет высокого уровня, нет никакого эффекта от входа триггера.Также, если вход триггера постоянно низкий, выход будет постоянно высоким независимо от постоянной времени RC. Поэтому при проектировании в первую очередь следует учитывать частоту внешнего запуска.

Бистабильный режим

Бистабильный режим: —

Подключение бистабильного мультивибратора IC555 показано на рисунке выше.

Рис.10: Принципиальная схема микросхемы 555 в бистабильном режиме

Подключения: — поскольку самозапуска нет, конденсатор исключен из схемы.Один резистор 1 кОм подключается между выводом порогового значения и землей, как показано, а другой резистор 1 кОм подключается между Vcc и выводом триггера. Остальные соединения являются общими и аналогичны нестабильным и моностабильным мультивибраторам.

Работа: — бистабильный мультивибратор требует двух разных импульсов запуска, как показано на рисунке. Один положительный импульс на выводе порога и второй отрицательный импульс на выводе триггера.

Изначально выход низкий.Как показано на осциллограммах, при подаче отрицательного импульса (<1/3 Vcc) сразу выход становится высоким. И продолжает оставаться на высоком уровне

Затем, когда положительный импульс (> 2/3 Vcc) подается на вывод порогового значения, выход становится низким и остается низким после этого

Таким образом, ширина выходного импульса определяется временной задержкой между двумя импульсами.

Нет никаких расчетных уравнений или каких-либо неизвестных значений компонентов, которые нужно было бы выяснить, потому что вся операция зависит от внешних импульсов.

Использование входного контакта управления: —

Во всех вышеперечисленных режимах контакт управляющего входа (№ 5) всегда заземлен через конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Как показано на внутренней схеме IC555, этот вывод подключен к инвертирующему выводу порогового компенсатора (который зафиксирован на 2/3 Vcc). Таким образом, изменение напряжения на этом входе изменит ограничение на 2/3 Vcc и изменит время зарядки конденсатора. Изменяя управляющее входное напряжение, время зарядки конденсатора может быть увеличено или уменьшено.Таким образом, ширина выходного импульса будет увеличиваться или уменьшаться. Таким образом, вход управляющего напряжения используется для увеличения / уменьшения ширины выходного импульса. Схема приведена ниже

Рис.11: Принципиальная схема микросхемы 555 в бистабильном режиме

В схему IC555 включен в нестабильном режиме. Один потенциометр подключен к управляющему выводу (№ 5), как показано. Его ползунок соединен с контактом, а два фиксированных терминала подключены к Vcc и GND. Таким образом, когда ползунок перемещается, напряжение на управляющем контакте увеличивается / уменьшается, а ширина выходного импульса также увеличивается / уменьшается.

Примечание: — Если на вход управляющего напряжения подается какой-либо низкочастотный аналоговый сигнал (аудиосигнал), то ширина выходного импульса будет изменяться в соответствии с амплитудой входного сигнала. Это называется широтно-импульсной модуляцией, одним из широко используемых современных методов модуляции

.

Использование входного контакта сброса: —

Почти во всех цепях таймера 555 вход сброса подключен к Vcc. На самом деле это активный низкий вход, который включает или отключает работу внутреннего триггера.Согласно внутренней схеме, этот вывод управляет одним транзистором PNP, который подключен к предварительно заданному входу триггера. Итак

· Если этот вывод получает низкий логический уровень (подключен к GND), транзистор PNP становится включенным и устанавливает триггер. Это означает, что разрядный транзистор включен, а выходной сигнал низкий. Нет никакого эффекта от входа с порогового или триггерного контактов.

· Если на этот вывод задан высокий логический уровень (подключен к Vcc), транзистор PNP отключается. Нет никакого влияния на триггер, и выход становится высоким или низким в зависимости от входа от вывода порогового значения или вывода триггера.

· Таким образом, входной контакт сброса фактически работает как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ для работы IC555. Если вывод сброса включен (задан высокий логический уровень), работа IC555 включена, и наоборот.

]]>

Работа с таймером 555 IC

IC555 — самый универсальный чип, и он (может быть) использован практически во всех приложениях из-за своей многофункциональности. Как мы знаем, мультивибратор на кристалле означает, что с IC555 можно создавать нестабильные, моностабильные, бистабильные мультивибраторы.Его основными приложениями являются генерация таймингов, тактовых сигналов, генерация синхронизирующих сигналов, генератора прямоугольных импульсов и многого другого.

Итак, здесь мы собираемся обсудить некоторые применения IC555. Но перед этим я начну с основной теории. Здесь я не буду обсуждать внутреннюю блок-схему и теорию IC555 о том, как она работает в нестабильном или моностабильном режиме, поскольку все уже знакомы с этим. Но здесь дается практический подход, объясняющий, как разрабатывать различные приложения чипа.(Также проверьте некоторые схемы таймера 555)

Нестабильный мультивибратор: —

Для нестабильной работы IC555 у нас есть два расчетных уравнения

f = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C и

% рабочего цикла = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2)

Здесь частота и рабочий цикл являются проектными параметрами, и мы должны найти три неизвестных R1, R2 и C. Для заданных значений проектных параметров мы должны найти эти три неизвестных.

Итак, давайте разберемся с этим на одном примере.давайте спроектируем мультивибратор 40 кГц для рабочего цикла 60%.

Из заданных значений

40000 = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C ______ (1) и

0,6 = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2) ______ (2)

Здесь мы должны принять значение C, так как из двух уравнений мы не можем найти три неизвестных. Допустим, C = 0,01 мкФ. Подставляя это значение в первое уравнение

(R1 + 2 * R2) = 3600 _________ (3)

Подставив это значение (R1 + 2 * R2) во второе уравнение

(R1 + R2) = 2160 __________ (4)

Из уравнений (3) и (4) мы можем определить R1 = 720 Ом и R2 = 1.44К. Ближайшие практические значения будут 715 Ом и 1,43 К. Подставляя эти значения обратно в расчетные уравнения, мы получим частоту = 40 кГц (почти равную) и рабочий цикл = 60%. Если мы используем потенциометр 4,7 кОм вместо фиксированного значения R2, ​​то мы можем установить точную частоту 40 кГц. настройкой значения R2.

Рис.12: Принципиальная схема нестабильного мультивибратора на базе микросхемы 555

Теперь невозможно спроектировать нестабильный мультивибратор с точным 50% рабочим циклом, используя эти уравнения и приведенную выше схему.Если вы хотите спроектировать нестабильный мультивибратор для точного 50% рабочего цикла, мы должны внести небольшие изменения в приведенную выше схему, подключив один диод к резистору R2.

Значения обоих резисторов будут R1 = R2 = R, и будет только одно расчетное уравнение

f = 1 / 0,69 * R * C.

Здесь, предполагая номинал конденсатора, легко найти номинал резистора. Рабочий цикл всегда будет 50%. Для вышеуказанных значений частоты (40 кГц) и конденсатора (10 нФ) значение R будет равно 3.6К. Схема такая, как показано ниже.

Рис.13: Принципиальная схема нестабильного мультивибратора на базе микросхемы 555

Моностабильный и бистабильный мультивибратор

Мультивибратор моностабильный: —

Для моностабильной работы существует только одно расчетное уравнение

Период времени T = 1.1RC

Это период времени, в течение которого o / p остается высоким.

Если требуемый период времени составляет 1 мс.затем

0,001 = 1.1RC

Здесь предполагается любое подходящее значение емкости конденсатора, скажем, 1 мкФ. Итак

R = 0,001 / 1,1 * 0,000001 = 990 Ом.

Если мы возьмем ближайшее значение 1К, то временной период будет 1,1 мс. Здесь также вместо использования какого-либо фиксированного значения сопротивления, если мы используем потенциометр 10 кОм, мы можем получить на выходе импульс переменного времени (1 — 11 мс). Схема такая, как показано.

Рис.14: Принципиальная схема моностабильного мультивибратора на базе микросхемы 555

Бистабильный мультивибратор: —

Это простейшее применение IC555, потому что здесь нет никаких расчетных уравнений.просто мы должны применить логику высокого / низкого уровня к контактам 6/2, чтобы получить низкий / высокий выход. Вот схема.

Рис.15: Принципиальная схема бистабильного мультивибратора на базе микросхемы 555

Как показано на схеме, контакт № 6 соединен с землей через R1, а контакт № 2 соединен с Vcc через R2. Два кнопочных переключателя S1 — S2 подключены, как показано, для подачи на эти контакты входов высокого и низкого уровня. операция очень проста. При кратковременном нажатии S1 выход становится высоким, а при нажатии S2 выход становится низким.

Вместо переключателей, если мы подадим серию положительных и отрицательных импульсов на соответствующие контакты, как показано на рисунке, мы можем получить прямоугольный волновой выход.

Итак, это три конфигурации IC 555. Теперь давайте рассмотрим некоторые из очень интересных приложений, которые используют эти конфигурации.

Генерация PAM — PWM — PPM с использованием IC555

Беспроводное управление скоростью шагового двигателя с помощью лазера и IC555

Беспроводное управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью ИК-порта и IC555

Беспроводное управление скоростью двигателя переменного тока с помощью ИК-порта и ZCD

]]>

]]> ]]>
В рубрике: Избранные статьи
С тегами: микросхема таймера 555, режимы работы

внутри самой популярной в мире микросхемы

Если вы играли с электронными схемами, вы, вероятно, знаете [1] интегральная схема таймера 555, считается самой продаваемой интегральной схемой в мире с миллиардами проданных.Разработанный мастером аналоговых микросхем Гансом Камензинд [2] в 1970 году, 555 был назван одним из величайшие фишки всех времен с целые книги посвящены 555 таймер схемы.

Учитывая популярность таймера 555, я подумал, что было бы интересно узнать, что внутри таймера 555 и как он работает. Хотя таймер 555 обычно продается как черная пластиковая микросхема, он также доступен в металлической банке, которую можно разрезать ножовкой [3] обнаруживая крошечный кубик внутри.

Внутри таймера 555.Крошечный кристалл в корпусе подключен к 8 контактам проводами.

Краткое описание таймера 555

Таймер 555 имеет сотни применений, от таймера или защелки до генератора или модулятора, управляемого напряжением. На диаграмме ниже показано, как таймер 555 работает как простой генератор. Внутри микросхемы 555 три резистора образуют делитель, генерирующий опорные напряжения 1/3 и 2/3 напряжения питания. Внешний конденсатор будет заряжаться и разряжаться между этими пределами, вызывая колебания.Более подробно, конденсатор будет медленно заряжаться (А) через внешние резисторы, пока его напряжение не достигнет 2/3 опорного значения. В этой точке (B) верхний (пороговый) компаратор выключает триггер и выключает выход. Это включает разрядный транзистор, медленно разряжая конденсатор (C). Когда напряжение на конденсаторе достигает опорного значения 1/3 (D), включается нижний (триггерный) компаратор, устанавливая триггер и выход, и цикл повторяется. Значения резисторов и конденсатора определяют время от микросекунд до часов.[4]

Диаграмма, показывающая, как таймер 555 может работать как генератор.

Подводя итог, можно сказать, что ключевыми компонентами таймера 555 являются компараторы для определения верхнего и нижнего пределов напряжения, трехрезисторный делитель для установки этих пределов и триггер для отслеживания заряда или разряда схемы. Таймер 555 имеет два других контакта (сброс и напряжение управления), которые я не рассмотрел выше; их можно использовать для более сложных схем.

Структура ИМС

Фотография ниже показывает кремниевый кристалл 555 через микроскоп.Поверх кремния тонкий слой металла соединяет разные части микросхемы. На фото этот металл хорошо виден в виде желтовато-белых следов и участков. Под металлом тонкий стекловидный слой диоксида кремния обеспечивает изоляцию между металлом и кремнием, за исключением тех случаев, когда контактные отверстия в диоксиде кремния позволяют металлу соединяться с кремнием. На краю микросхемы тонкие провода соединяют металлические контактные площадки с внешними контактами микросхемы.

Фото штампа таймера 555.

Сложнее увидеть различные типы кремния на кристалле. Области чипа обрабатываются (легируются) примесями для изменения электрических свойств кремния. Кремний N-типа имеет избыток электронов (отрицательный), а кремний P-типа не имеет электронов (положительный). На фотографии эти области показаны немного другим цветом, окруженными тонкой черной рамкой. Эти области являются строительными блоками микросхемы, образующими транзисторы и резисторы.

NPN транзисторы внутри микросхемы

Транзисторы — это ключевые компоненты микросхемы.В таймере 555 используются биполярные транзисторы NPN и PNP. Если вы изучали электронику, вы, вероятно, видели схему NPN-транзистора, подобную приведенной ниже, на которой показаны коллектор (C), база (B) и эмиттер (E) транзистора. Транзистор изображен как сэндвич из кремния P между двумя симметричными слоями кремния N; слои N-P-N составляют транзистор NPN. Оказывается, транзисторы на микросхеме выглядят совсем иначе, а база часто даже не посередине!

Схематическое изображение NPN-транзистора вместе с упрощенной схемой его внутренней структуры.

На фото ниже показан один из транзисторов в 555-м, как он изображен на микросхеме. Немного разные оттенки кремния указывают на области, которые были легированы с образованием областей N и P. Беловато-желтые области — это металлический слой микросхемы поверх кремния — они образуют провода, соединяющие коллектор, эмиттер и базу. Вы можете заметить эмиттер на микросхеме по его структуре «яблочко», в то время как базовый прямоугольник окружает эмиттер.

Транзистор NPN в микросхеме таймера 555.Коллектор (C), эмиттер (E) и база (B) помечены вместе с кремнием, легированным N и P.

Под фотографией находится рисунок в разрезе, показывающий, как устроен транзистор. В книгах есть гораздо больше, чем просто бутерброд N-P-N, но если вы внимательно посмотрите на вертикальное поперечное сечение под буквой E, вы можете найти N-P-N, образующий транзистор. Провод эмиттера (E) подключен к кремнию N +. Ниже находится слой P, подключенный к базовому контакту (B). А ниже находится слой N +, подключенный (косвенно) к коллектору (C).[5] Транзистор окружен кольцом P +, которое изолирует его от соседних компонентов.

PNP транзисторы внутри IC

Вы можете ожидать, что транзисторы PNP будут похожи на транзисторы NPN, просто поменяв местами кремний N и P. Но по ряду причин транзисторы PNP имеют совершенно иную конструкцию. Они состоят из небольшого круглого эмиттера (P), окруженного кольцевым основанием (N), которое окружено коллектором (P). Это формирует сэндвич P-N-P по горизонтали (по бокам), в отличие от вертикальной структуры транзисторов NPN.

На схеме ниже показан один из PNP-транзисторов в 555, а также поперечное сечение, показывающее кремниевую структуру. Обратите внимание, что хотя металлический контакт для базы находится на краю транзистора, он электрически подключен через области N и N + к своему активному кольцу между коллектором и эмиттером. Между коллектором и базой проложена металлическая линия, но она не является частью транзистора.

Транзистор PNP в микросхеме таймера 555. Маркированы соединения коллектора (C), эмиттера (E) и базы (B) вместе с кремнием, легированным N и P.База образует кольцо вокруг эмиттера, а коллектор образует кольцо вокруг базы.

Выходные транзисторы в 555 намного больше, чем у других транзисторов, и имеют другую структуру для обеспечения сильноточного выхода. На фото ниже показан один из выходных транзисторов. Обратите внимание на несколько взаимосвязанных «пальцев» эмиттера и базы, окруженных большим коллектором.

Большой сильноточный выходной транзистор NPN в микросхеме таймера 555.Коллектор (C), база (B) и эмиттер (E) помечены.

Как резисторы реализованы в кремнии

Резисторы — ключевой компонент аналоговых микросхем. К сожалению, резисторы в микросхемах большие и неточные; сопротивление может варьироваться на 50% от микросхемы к микросхеме. Таким образом, аналоговые ИС спроектированы так, что имеет значение только соотношение резисторов, а не абсолютные значения, поскольку отношения остаются почти постоянными.

Резистор внутри таймера 555. Резистор представляет собой полоску кремния P между двумя металлическими контактами.

Фотография выше показывает 1К & Ом; резистор в 555, сформированный из полоски кремния P (виден в виде контура). Обратите внимание, что резистор соединяет два металлических провода, а другой металлический провод пересекает его. Нижеприведенный резистор представляет собой L-образный резистор 100 кОм; пережимной резистор . Слой кремния N поверх пинч-резистора делает проводящую область намного тоньше (то есть зажимает ее), образуя гораздо более высокое, но менее точное сопротивление.

Пережимающий резистор внутри таймера 555.Резистор представляет собой полоску кремния P между двумя металлическими контактами. Слой N сверху зажимает резистор и увеличивает сопротивление.

Компонент ИС: Текущее зеркало

Есть некоторые подсхемы, которые очень распространены в аналоговых ИС, но поначалу могут показаться загадочными. Текущее зеркало — одно из них. Если вы посмотрели на аналоговые блок-схемы ИС, вы, возможно, видели символы ниже, обозначающие текущий источник, и задавались вопросом, что такое текущий источник и почему вы бы его использовали. Идея состоит в том, что вы начинаете с одного известного тока, а затем можете «клонировать» несколько копий тока с помощью простой транзисторной схемы, токового зеркала.

Условные обозначения для источника тока.

На следующей схеме показано, как токовое зеркало реализовано на двух идентичных транзисторах. [6] Через транзистор слева проходит опорный ток. (В этом случае ток устанавливается резистором.) Поскольку оба транзистора имеют одинаковое напряжение эмиттера и базы, они подают одинаковый ток, поэтому ток справа соответствует опорному току слева.

Схема токового зеркала.Ток справа копирует ток слева.

Обычное использование токового зеркала — замена резисторов. Как объяснялось ранее, резисторы внутри ИС неудобно большие и неточные. Это экономит место, чтобы по возможности использовать токовое зеркало вместо резистора. Кроме того, токи, создаваемые токовым зеркалом, почти идентичны, в отличие от токов, создаваемых двумя резисторами.

Три транзистора образуют токовое зеркало в микросхеме таймера 555.Все они имеют одну и ту же базу, а два транзистора имеют общие эмиттеры.

Три вышеуказанных транзистора образуют токовое зеркало с двумя выходами. Обратите внимание, что три транзистора имеют общее базовое соединение, подключенное к коллектору справа, а эмиттеры справа связаны вместе. Транзистор слева — это источник тока Видлара, модифицированное зеркало, которое производит меньший ток. На схеме два транзистора справа изображены как один двухколлекторный транзистор Q19.

Компонент микросхемы: дифференциальная пара

Вторая важная схема, которую необходимо понять, — это дифференциальная пара, наиболее распространенная двухтранзисторная подсхема, используемая в аналоговых ИС.[7] Вы, возможно, задавались вопросом, как компаратор сравнивает два напряжения или операционный усилитель вычитает два напряжения. Это работа дифференциальной пары.

Схема простой схемы дифференциальной пары. Приемник тока передает фиксированный ток I через дифференциальную пару. Если два входа равны, ток делится поровну между двумя ветвями. В противном случае ветвь с более высоким входным напряжением получает большую часть тока.

На схеме выше показана простая дифференциальная пара.Сток тока внизу обеспечивает фиксированный ток I, который делится между двумя входными транзисторами. Если входные напряжения равны, ток будет поровну разделен на две ветви (I1 и I2). Если одно из входных напряжений немного выше, чем другое, соответствующий транзистор будет проводить больше тока, поэтому одна ветвь получит больше тока, а другая ветвь — меньше. Небольшой разницы на входе достаточно, чтобы направить большую часть тока в «выигрышную» ветвь, включая или выключая компаратор.

В 555 компаратор пороговых значений использует транзисторы NPN, а компаратор триггера использует транзисторы PNP. Это позволяет пороговому компаратору работать вблизи напряжения питания, а триггерный компаратор — вблизи земли. Компараторы 555 также используют два транзистора на каждом входе (пара Дарлингтона) для буферизации входов.

Интерактивный обозреватель схем 555

Фото и схема матрицы 555 [8] ниже являются интерактивными. Щелкните компонент на кристалле или схеме, и отобразится краткое описание компонента.(Подробное обсуждение того, как работает таймер 555, см. 555 Принципы работы.)

Для быстрого обзора, большие выходные транзисторы и разрядный транзистор — наиболее очевидные особенности кристалла. Компаратор пороговых значений состоит из Q1 — Q8. Компаратор триггера состоит из Q10 — Q13, а также токового зеркала Q9. Q16 и Q17 образуют триггер. Три 5К & Ом; резисторы, образующие делитель напряжения, находятся в середине микросхемы. [9] Городская легенда гласит, что 555 назван в честь этих трех резисторов 5K, но по словам его дизайнера 555 — это просто произвольное число в серии из 500 чипов.

Щелкните матрицу или схему для получения подробной информации…

Как я сфотографировал матрицу 555

Интегральные схемы обычно поставляются в черном корпусе из эпоксидной смолы, для вскрытия которого требуется опасно опасная концентрированная кислота. Вместо этого я купил 555 в металлической банке (ниже). Для исследования штампа я использовал металлургический микроскоп. В отличие от стандартного микроскопа, металлургический микроскоп пропускает свет через линзу, позволяя работать с непрозрачными объектами (например, стружкой). Сшивал фото вместе с Хугиным (подробности).

Таймер 555 в металлическом корпусе с восемью выводами.(Банан для масштаба)

Неудачная улучшенная 555

Учитывая популярность модели 555, удивительно, что у нее есть несколько недостатков в дизайне новичков; несимметричные компараторы, большие рабочие токи, асимметричная форма выходного сигнала и температурная чувствительность. [10]

В 1997 году Camenzind модернизировал 555, чтобы создать гораздо лучший чип, который мог бы работать при гораздо более низких напряжениях. Усовершенствованный чип продавался Zetex как ZSCT1555, но, к сожалению, провалился. Продолжающийся успех оригинального 555 и провал улучшенного преемника можно рассматривать как пример принципа «худшее — лучше».

Заключение

Я надеюсь, что вам интересно было заглянуть внутрь микросхемы таймера 555. В следующий раз, когда вы будете создавать проект 555, вы точно будете знать, что находится внутри чипа. Если вам понравилась эта статья, я также перепроектировал 741 операционный усилитель и Регулятор напряжения 7805. Спасибо Эрику Шлепферу [11] за полезные комментарии.

Подписывайтесь на меня в Twitter, и вы не пропустите ни одной статьи!

Примечания и ссылки

[1] Таймер 555 достаточно знаковый, чтобы его можно было увидеть на кружки, сумки, шапки и футболки.

Таймер 555 достаточно популярен, чтобы его можно было увидеть на футболках. Предоставлено EEVblog.

[2] Книга Designing Analog Chips , написанная изобретателем 555 Гансом Камензиндом, действительно интересна, и я рекомендую ее, если вы хотите узнать, как работают аналоговые микросхемы. В главе 11 подробно рассказывается об истории и эксплуатации модели 555. На странице 11-3 утверждается, что 555 является самой продаваемой ИС каждый год, хотя я не знаю, так ли это до сих пор. Бесплатный PDF-файл здесь или получить книга.

[3] Вы можете разрезать интегральную схему, можно открыть простой ножовкой, но ювелирная пила дает гораздо более чистый рез. Я купил ювелирную пилу на eBay за 14 долларов и использовал лезвие №2. Убедитесь, что вы разрезали верхнюю часть ИС, чтобы не ударить по кубику, как это сделал я.

[4] Замечательная часть таймера 555 заключается в том, что частота колебаний зависит только от внешних резисторов и конденсатора и нечувствительна к напряжению питания. Если напряжение питания падает, опорные значения 1/3 и 2/3 также падают, поэтому можно ожидать, что колебания будут более быстрыми.Но более низкое напряжение заряжает конденсатор медленнее, нейтрализуя это и сохраняя постоянную частоту.

Эта нечувствительность к напряжению настолько сложна, что разработчик микросхемы не понял этого до конца разработки модели 555, но это имело большое значение. Первоначальный дизайн был более сложным и требовал девяти выводов, что является ужасным размером для ИС. так как нет пакетов между 8 и 14 контактами. Окончательный, более простой дизайн 555 работал с 8 контактами, что значительно удешевило упаковку чипа.(См. Стр. 11-3 из Designing Analog Chips для полной истории.)

[5] Вы могли задаться вопросом, почему существует различие между коллектором и эмиттером транзистора, когда типичная схема транзистора симметрична. Как видно на фотографии кристалла, в реальном транзисторе коллектор и эмиттер сильно отличаются. Помимо очень большой разницы в размерах, также отличается легирование кремнием. В результате транзистор будет иметь плохое усиление, если поменять местами коллектор и эмиттер.

[6] Для получения дополнительной информации о текущих зеркалах, проверьте Википедию, любую книгу по аналоговым ИС или главу 3 Проектирование аналоговых микросхем.

[7] Дифференциальные пары также называют парами с длинным хвостом. В соответствии с Анализ и проектирование аналоговых интегральных схем дифференциальные пары — это, пожалуй, наиболее широко используемые двухтранзисторные подсхемы в монолитных аналоговые схемы. «(p214) Для получения дополнительной информации о дифференциальных парах см. Википедию, любую книгу по аналоговым ИС или главу 4 Проектирование аналоговых микросхем.

[8] Схема 555, используемая в этой статье, взята из Техническое описание Philips.

[9] Обратите внимание, что три резистора делителя напряжения расположены параллельно и расположены рядом друг с другом. Это помогает обеспечить одинаковое сопротивление даже при наличии электрических колебаний в кремнии.

[10] Я не критикую 555; Ганс Камензинд отмечает недостатки дизайна и относит их к «раннему периоду дизайна ИС (и неопытности дизайнера-новичка) »; см. «Проектирование аналоговых микросхем», стр. 11-4.Конструкция замены 555 подробно обсуждается в «Перепроектирование старого 555», IEEE Spectrum, сентябрь 1997 г. Эта статья проясняет, насколько сейчас конструкция ИС намного быстрее, чем в 1970 году. На создание схемы микросхемы 555 и ручную проверку ее правильности потребовались месяцы. На разводку нового чипа ушло два дня и 20 минут на проверку.

[11] Evil Mad Scientist продает очень крутые комплект дискретного таймера 555, дублирующий схему 555 в большем масштабе с отдельными транзисторами и резисторами — он фактически работает как замена 555.Стоит также взглянуть на их скамеечку для ног 555.

Большой таймер 555, созданный Evil Mad Scientist Lab.

длительных задержек с микросхемой 555

Длительные задержки с интегральной схемой 555

Регистратор данных с батарейным питанием

Я работаю над проектом, который позволит мне измерять и регистрировать температуру в здании по беспроводной сети. Я хочу составить точную картину того, как температура меняется от комнаты к комнате и с течением времени.Полученную информацию затем можно использовать для оптимизации системы отопления.

Я ищу различные варианты, чтобы добиться этого, от простых тупых датчиков с передатчиком или дешевого микроконтроллера, такого как Arduino, до микрокомпьютерных систем с полной поддержкой Wi-Fi, таких как Raspberry Pi. Что бы я ни выбрал для удаленного оборудования, оно должно быть дешевым в производстве и с низким энергопотреблением, чтобы работать в течение нескольких дней, по крайней мере, от батареи.

Я собираюсь воспользоваться тем фактом, что мне нужно регистрировать температуру только каждые 10 минут или чаще, чтобы минимизировать среднее потребление тока.Для этого мне нужна маломощная схема с длительной задержкой, чтобы через определенные промежутки времени будить регистратор, снимать показания и передавать данные на базовую станцию.

The 555 — Простая микросхема таймера

Очевидное место, куда следует в первую очередь обратить внимание, когда нужна схема синхронизации, — это микросхема таймера 555. Он существует почти столько, сколько я себя помню, но он все еще умудряется впечатлять меня своими возможностями.

Стандартная микросхема 555 IC имеет низкое энергопотребление. Я измерил ток, который использовал один в цепи 555, при 8 мА.Звучит неважно, но если вы запустите устройство от аккумулятора емкостью 2000 мАч, то можно ожидать, что оно проработает только 10 дней. Этого может быть достаточно, но это должно сочетаться с мощностью, потребляемой регистратором данных, когда он включается, скажем, на 1 минуту из 10.

Если логгер потребляет 200 мА при включении, то это эквивалентно 20 мА в непрерывном режиме. При среднем токе 28 мА батареи хватит менее чем на 3 дня. Если бы мощность таймера можно было уменьшить до нуля, батарея прослужила бы на 30% дольше.

Стандартный чип 555 потребляет 8 мА, но есть CMOS-версия модели 555 с низким энергопотреблением, которая требует значительно меньше энергии для работы. У меня нет версий с низким энергопотреблением, но у меня есть стандартная, поэтому я собираюсь начать ее тестирование, пока не получу в руки версию с низким энергопотреблением.

555 цепей задержки

Модель 555 может использоваться различными способами для создания прямоугольных волн, импульсов или простой синхронизации одного импульса. Мне нужен однократный таймер, который может активировать регистратор данных после задержки и сбрасываться регистратором данных после того, как он выполнил задачу.

Я начал с тестирования 555 в некоторых обычных схемах, и мне легко удалось добиться повторяемых задержек в несколько минут. Я хочу более длительные задержки. Я хочу установить задержку от 10 минут до нескольких часов. Я мог бы использовать 555 для генерации 1-секундного или более медленного импульса, который затем вводил в счетчик для получения длинных и точных задержек, но это казалось немного излишним. Тогда я нашел простую вариацию базовой схемы.

Цепь для 555 с большой выдержкой времени

Мне не нужно, чтобы задержка была особенно точной, потому что мне все равно нужно будет регистрировать время чтения.Неважно, снимаю ли я показания каждые 8 ​​минут или каждые 12 минут, кроме влияния на время автономной работы, конечно. В любом случае схема выше, кажется, просто хороша.

Тестирование стандарта 555

Я тестировал приведенную выше схему с 3 номиналами резистора RT. Вот результаты:

  • RT = 10 кОм; т = 5:08
  • RT = 100 кОм; t = 45:00
  • RT = 220 кОм; t = 1:30:00

Я уверен, что эта схема будет делать даже более длительные задержки, растянувшиеся на несколько дней, если потребуется, но один раз каждые 90 минут — это самое продолжительное время, которое мне понадобится для моего регистратора данных.

А где же эта версия с низким энергопотреблением?

10 лучших схем таймера, использующих IC 555

Схемы, описанные здесь, представляют собой 10 лучших малых схем таймера, использующих универсальную микросхему IC 555, которая генерирует заранее определенные временные интервалы в ответ на мгновенные входные триггеры.

Временные интервалы могут использоваться для удержания нагрузки, управляемой реле, включенной или активированной на желаемый период времени и автоматического выключения по истечении периода задержки.Временной интервал можно установить, выбрав соответствующие значения для внешнего резистора, конденсаторной сети.

Внутренняя схема IC 555

На изображении ниже представлена ​​внутренняя схема стандартной микросхемы IC 555. Мы видим, что она состоит из 21 транзистора, 4 диодов и 15 резисторов.

Каскад с тремя резисторами 5 кОм работает как каскад делителя напряжения, который выдает 1/3 уровня напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя триггерного компаратора и деление напряжения 2/3 на инвертирующем входе порогового компаратора. операционный усилитель

С помощью этих триггерных входов два операционных усилителя управляют каскадом триггера R / S (сброс / установка), который дополнительно управляет условиями включения / выключения дополнительного выходного каскада и транзистора драйвера Q6

Состояние выхода триггера Флоп также может быть установлен путем срабатывания контакта 4 сброса микросхемы.

Как работают таймеры IC 555

Когда IC 555 настроен в режиме моностабильного таймера, на контакте 2 TRIGGER поддерживается потенциал уровня питания через внешний резистор RT.

В этой ситуации Q6 остается насыщенным, что удерживает внешний синхронизирующий конденсатор CD замкнутым на землю, в результате чего вывод 3 ВЫХОДА должен находиться на низком логическом уровне или уровне 0 В.

Стандартное действие таймера IC 555 инициируется путем подачи триггерного импульса 0 В на вывод 2. Этот импульс 0 В, находящийся ниже 1/3 уровня напряжения питания постоянного тока или Vcc, вынуждает выход триггерного компаратора к изменить состояние.

Из-за этого триггер R / S также изменяет свое выходное состояние, выключая Q6 и устанавливая на выводе 3 ВЫХОДНОЙ сигнал высокий уровень.При выключении Q6 отключает короткое замыкание на CD. Это позволяет конденсатору CD заряжаться через синхронизирующий резистор RD до тех пор, пока напряжение на CD не достигнет 2/3 уровня питания или Vcc.

Как только это происходит, триггер R / S возвращается в свое предыдущее состояние, включая Q6 и вызывая быструю разрядку CD. В этот момент выходной контакт 3 снова возвращается в свое ранее низкое состояние. Вот так IC 555 завершает временной цикл.

Согласно одной из характеристик, IC после запуска перестает реагировать на любые последующие триггеры, пока цикл синхронизации не завершится.Но если кто-то хочет завершить цикл синхронизации, это можно сделать в любой момент, подав отрицательный импульс или 0 В на остальной вывод 4.

Синхронизирующий импульс, генерируемый на выходе IC, в основном имеет форму прямоугольной волны. чей временной интервал определяется величинами R и C.

Формула для его расчета: tD (временная задержка) = 1,1 (значение R x значение C) Другими словами, временной интервал, создаваемый IC 555, напрямую определяется пропорционально произведению R и C.

Следующий график показывает график зависимости временной задержки отсопротивление и емкость, используя приведенную выше формулу задержки времени. Здесь tD выражается в миллисекундах, R — в килограммах Ом, а C — в мкфарадах.

Он показывает диапазон кривых временной задержки и линейно изменяющиеся значения относительно соответствующих значений RT и C.

Можно установить задержки в диапазоне от 10 мкс до 100 мкс, выбрав соответствующие значения конденсаторов от 0,001 мкФ до 100 мкФ и резисторы от 1 кОм до 10 МОм.

Простые схемы таймера IC 555

На первом рисунке ниже показано, как сделать таймер IC 555 с фиксированным периодом на выходе.Здесь он установлен на 50 секунд.

Это в основном моностабильная конструкция IC 555.

На следующем рисунке показаны формы сигналов, полученные на указанных выводах ИС во время процесса переключения.

Действия, описанные на изображении сигнала, инициируются, как только контакт 2 TRIGGER заземляется при нажатии на мгновенный переключатель START S1.

Это мгновенно вызывает появление прямоугольного импульса на выводе 3 и одновременно генерирует экспоненциальную пилу на выводе 7 DISCHARGE.

Период времени, в течение которого этот прямоугольный импульс остается активным, определяется значениями R1 и C1. Если R1 заменить на переменный резистор, этот выходной момент может быть установлен в соответствии с предпочтениями пользователя.

Свечение светодиода указывает на включение и выключение выходного контакта 3 IC

Переменный резистор может быть в форме потенциометра, как показано на следующем рисунке 2.

В этой конструкции выход может быть установлен на производят периоды времени от 1.От 1 секунды до 120 секунд с помощью различных регулировок потенциометра R1.

Обратите внимание на резистор 10 кОм, который очень важен, поскольку он предохраняет ИС от возгорания в случае, если горшок установлен на минимальное значение. Резистор серии 10 кОм также обеспечивает минимальное значение сопротивления, необходимое для правильной работы цепи при минимальной настройке потенциометра.

Кратковременное нажатие переключателя S1 позволяет ИС запустить временную последовательность (контакт 3 становится высоким и загорается светодиод), в то время как нажатие кнопки сброса S2 позволяет мгновенно завершить или сбросить временную последовательность, так что выходной контакт 3 возвращается в исходное состояние. Ситуация 0 В (светодиод не горит постоянно)

IC 555 позволяет использовать нагрузки с максимальным током до 200 мА.Хотя эти нагрузки обычно являются неиндуктивными, индуктивная нагрузка, такая как реле, также может эффективно использоваться непосредственно между контактом 3 и землей, как показано на следующих схемах.

На третьем рисунке ниже мы видим, что реле можно подключить к контакту 3 и земле, а также контакту 3 и плюсу. Обратите внимание на диод свободного хода, подключенный к катушке реле, он настоятельно рекомендуется для нейтрализации опасных противо-эдс от катушки реле в моменты выключения.

Контакты реле могут быть подключены с заданной нагрузкой для их включения / выключения в соответствии с заданными временными интервалами.

На 4-й схеме показана стандартная схема регулируемого таймера IC 555, имеющая два набора временных диапазонов и выходное реле для переключения желаемой нагрузки.

Хотя схема выглядит правильно, у этой базовой схемы может быть несколько отрицательных аспектов.

  1. Во-первых, эта конструкция будет постоянно потреблять некоторый ток, даже когда выход схемы находится в выключенном состоянии.
  2. Во-вторых, поскольку два конденсатора C1 и C3 имеют широкий диапазон допусков, потенциалы необходимо калибровать с помощью двух отдельных шкал настройки.

Обсуждаемые выше недостатки можно фактически преодолеть, настроив схему следующим образом. Здесь мы используем реле DPDT для процедур.

На этой диаграмме 5-го таймера IC 555 мы видим, что контакты реле соединены параллельно с переключателем START S1, которые оба находятся в «нормально разомкнутом» режиме и обеспечивают отсутствие утечки тока, пока цепь выключена.

Чтобы запустить цикл отсчета времени, кратковременно нажимают S1.

Это мгновенно приводит в действие IC 555.Вначале можно ожидать, что C2 полностью разрядится. Из-за этого на выводе 2 ИС создается отрицательный триггер включения, который инициирует цикл синхронизации, и реле RY1 включается.

Контакты реле, подключенные параллельно S1, позволяют IC 555 оставаться под напряжением даже после отпускания S2.

По истечении установленного периода времени реле деактивируется, и его контакты возвращаются в положение N / C, отключая питание от всей цепи.

Выходной сигнал временной задержки схемы в основном определяется значениями R1 и потенциометра R5, а также значениями C1 или C2 и в зависимости от положения селекторного переключателя S3 a.

Сказав это, мы должны также отметить, что на синхронизацию дополнительно влияет то, как регулируются потенциометры R6 и R7.

Они переключаются через переключатель S3 b и интегрированы с контактом 5 напряжения CONTROL IC.

Эти потенциометры предназначены для эффективного шунтирования внутреннего напряжения IC 555, которое в противном случае могло бы нарушить синхронизацию выходного сигнала системы.

Благодаря этому усовершенствованию схема теперь может работать с предельной точностью даже с конденсаторами, имеющими несовместимые уровни допусков.

Кроме того, эта функция также позволяет схеме работать с одиночной шкалой синхронизации, откалиброванной для считывания двух отдельных диапазонов синхронизации в соответствии с положением селекторного переключателя.

Для настройки вышеупомянутой точной схемы таймера IC 555 необходимо сначала настроить R5 на максимальный диапазон. После этого S3 может быть выбран в положение 1.

Затем отрегулируйте R6, чтобы получить 10-секундную шкалу выходного сигнала времени включения с некоторым методом проб и ошибок. Выполните те же процедуры для выбора положения 2, через горшок R7 для получения точной шкалы 100 секунд

Таймеры для автомобильных фар

Этот шестой простой таймер на основе автомобильной фары IC 555 предотвращает выключение автомобильных фар, как только зажигание выключено.

Вместо этого фары могут оставаться включенными в течение некоторой заданной задержки, когда водитель блокирует зажигание автомобиля и уходит к месту назначения, которым может быть его дом или офис. Это позволяет владельцу видеть путь и комфортно входить в пункт назначения при видимом освещении от фар.

Затем, по истечении периода задержки, схема IC 555 выключает фары.

Как это работает

Когда ключ зажигания S2 включен, реле RY1 срабатывает через D3.Реле позволяет управлять фарами через верхние контакты реле и переключатель S1, так что фары работают нормально через S1.

В этот момент конденсатор C3, связанный с выводом 2 ИС, остается полностью разряженным, поскольку оба его вывода находятся под положительным потенциалом.

Однако, когда ключ зажигания S2 выключен, конденсатор C3 подвергается воздействию потенциала земли через катушку реле, что внезапно вызывает появление отрицательного триггера на контакте 2.

Это вызывает включение выходного контакта 3 IC 555. , и позволяет реле оставаться под напряжением, даже если зажигание выключено.В зависимости от значений компонентов синхронизации R1 и C1, реле остается включенным, сохраняя включенными фары (в течение 50 секунд), пока, наконец, не истечет период времени и контакт 3 IC не отключится, отключив питание реле и освещения.

Схема не создает помех обычному функционированию фар во время движения автомобиля.

Следующая 7-я схема таймера, показанная ниже, также является таймером фар автомобиля, который управляется вручную, а не переключателем зажигания.

В схеме используется реле DPDT с двумя наборами контактов. Моностабильное действие IC 555 запускается кратковременным нажатием S1. Это активирует реле, и оба контакта перемещаются вверх и подключаются к положительному источнику питания.

Правая пара контактов активирует фары, а левые контакты питают цепь IC 555. C3 вызывает мгновенный отрицательный импульс, появляющийся на выводе 2, который запускает режим счета IC, а вывод 3 становится высоким, фиксируя реле.

Теперь фары включены. В зависимости от значений R1 и C1 выход контакта 3 поддерживает реле и фары включенными (в данном случае в течение 50 секунд), пока C1 не зарядится до 2/3 Vcc, установив низкий уровень на контакте 3 и выключив реле. и фары.

1-минутный таймер освещения крыльца

Эта 8-я схема показывает простую схему таймера освещения крыльца, которую можно активировать на минуту только в ночное время. В дневное время сопротивление LDR становится низким, что поддерживает высокое соединение с R5.

По этой причине нажатие S1 не влияет на вывод 2 ИС. Однако с наступлением темноты сопротивление LDR становится бесконечным, достигая почти 0 В на стыке R4 и R5.

В этом состоянии, когда переключатель S1 нажат, вызывает отрицательный триггер на контакте 2 IC 555, который активирует контакт 3 на высокий уровень, а также включает реле. Загорается подъездной светильник с контактами реле.

Схема остается включенной в течение примерно 1 минуты, пока C1 не зарядится до 2/3 напряжения постоянного тока.Теперь микросхема сбрасывается до низкого уровня на поворотном контакте 3, обесточивая реле и выключая свет крыльца.

Переключатель S1 может быть выполнен в виде небольшого скрытого переключателя возле дверной ручки / петли или под ковриком, который активируется, когда владелец наступает на коврик.

Приложение тахометра

Схема моностабильного таймера с использованием IC 555 также может быть эффективно реализована для создания схемы тахометра, которая предоставит пользователю точную информацию о частоте и синхронизации двигателя.

Частота, поступающая от двигателя, сначала преобразуется в прямоугольную волну правильного размера через RC-дифференцирующую сеть, а затем подается на контакт № 2 моностабильного устройства.

Схема дифференциатора преобразует передний или задний фронт прямоугольного сигнала в соответствующие импульсы запуска.

9-я практическая схема ниже показывает, как RC-цепь и транзистор преобразуют любой входной сигнал с любой амплитудой в правильно сформированные прямоугольные волны для генерации идеальных запускающих импульсов, переключаясь между полным уровнем IC Vcc и землей.

Заключение

Во всех схемах, представленных до сих пор, 555 функционирует как моностабильный (однократный) генератор периода синхронизации. Необходимые триггерные сигналы подаются на контакт 2 TRIGGER, а на выходной контакт 3 подается синхронизированный импульс.

Во всех конструкциях сигнал, подаваемый на вывод TRIGGER 2, имеет соответствующие размеры, чтобы сформировать импульс с отрицательной границей.

Обеспечивает переключение амплитуды триггера с уровня «выключено» выше 2/3 напряжения питания на значение «включено» ниже 1/3 уровня питания.

Срабатывание одноразового моностабильного срабатывания микросхемы фактически происходит, когда потенциал на выводе 2 понижается до 1/3 уровня напряжения питания.

Для этого требуется, чтобы длительность импульса запуска на выводе 2 была больше 100 наносекунд, но меньше, чем импульс, который должен появиться на выходном выводе 3.

Это определяет устранение импульса запуска к моменту установленного периода моностабильности. истекает.

555 — Уроки



В этом руководстве мы рассмотрим следующие темы


555 — вероятно, самый универсальный из существующих чипов с бесконечным количеством приложений.Его относительно мощный выход (до 200 мА) чрезвычайно полезен, а сам чип трудно повредить. Изобретенный в 1970 году, он до сих пор используется, и нет никаких предпосылок, что эта ситуация изменится в обозримом будущем.

В некотором смысле сам 555 не умеет делать ничего конструктивного — он должен сопровождаться другими элементами, микросхемами или схемами. Вообще говоря, 555 — это система хронометража. Эти устройства представляют собой прецизионные схемы синхронизации, способные создавать точные временные задержки или колебания.Вопреки внешнему виду, его универсальность является результатом простоты. В структуре этого чипа мы выделяем всего пять блоков, которые можно настраивать по-разному.

Для работы 555 используются как аналоговые, так и цифровые электронные технологии, но если рассматривать только его выход, его можно рассматривать как цифровое устройство. Выход может находиться в одном из двух состояний в любое время, первое состояние — это состояние LOW , которое равно 0 В. Второе состояние — это состояние HIGH , которое является напряжением нашего источника питания.Наиболее распространенные типы выходов можно разделить на следующие

  • Моностабильный режим В этом режиме 555 функционирует как схема «одноразового действия» или «нажатие для работы».

    Схема этого типа выдает один импульс определенной длины в ответ на триггерный вход, такой как нажатие кнопки. Выход схемы остается в низком состоянии до тех пор, пока не появится триггерный вход, отсюда и название «моностабильный», что означает «одно стабильное состояние». Затем на заданное время выход переключается в состояние высокого уровня, а затем переходит в состояние низкого уровня до следующего «импульса».Может использоваться для автоматического выключения света. Мы можем нажать кнопку, чтобы включить свет, и схема автоматически выключит его через заранее заданное время.

  • Бистабильный Модель 555 может работать как триггер.
    В этом режиме у нас есть два стабильных состояния: высокое и низкое. Принятие на триггер TRIG низкого уровня входного сигнала переводит выход схемы в состояние высокого уровня. Принятие сброса RESET input low переводит выход схемы в низкое состояние.Этот тип цепи идеально подходит для использования в автоматизированных моделях с обратным движением, например, в железнодорожной системе, где поезд должен двигаться вперед и назад по одному и тому же отрезку пути.

  • Astable 555 может работать как генератор.

    В этом режиме нет стабильного состояния — отсюда и название «нестабильный». Выход постоянно переключает состояние между высоким и низким без какого-либо вмешательства со стороны пользователя.Этот тип схемы может использоваться для мигания ламп и светодиодов и полезен в качестве «тактового» импульса для других цифровых ИС и схем.


Микросхема 555 имеет только восемь контактов (см. Документацию по точным таймерам xx555 или ее ne555.pdf)

  • Контакт 1 GND Земля.
  • Контакт 2 TRIG Начало отсчета времени.
  • Контакт 3 OUT Выходной сигнал.Когда выход активен, он переключается в состояние ВЫСОКИЙ .
  • Контакт 4 СБРОС Сброс таймера. LOW Состояние на этом выводе заставляет выход переключиться в состояние LOW .
  • Контакт 5 CONT Управляет порогами внутреннего компаратора.
  • Контакт 6 THRES Конец ввода отсчета времени (когда THRES > CONT ).
  • Контакт 7 DISCH С технической точки зрения: выход с открытым коллектором на разрядный конденсатор синхронизации.
  • Контакт 8 VCC Входное напряжение питания, в большинстве случаев от 5 до 15 В.

Обратите внимание, что на принципиальной схеме микросхема таймера 555 часто изображена как на рисунке ниже. Контакты расположены не в том же порядке, что и фактическая микросхема, это связано с тем, что гораздо легче распознать функцию каждого контакта и значительно упрощает рисование принципиальных схем.

Как уже было сказано ранее, внутри микросхемы 555 мы различаем всего пять блоков.Для их описания воспользуемся упрощенной схемой

.
  • Делитель напряжения

    Три резистора с одинаковыми номиналами (обычно 5 кОм — теперь понятно, почему этот чип имеет 555 в названии) образуют делитель напряжения. Они делят напряжение питания между контактом 8 ( VCC ) и 1 ( GND ) на три равные части.
  • Компараторы напряжения.

    Компараторы напряжения.
  • Триггер SR

    В электронике триггер или защелка — это схема, которая имеет два стабильных состояния и может использоваться для хранения информации о состоянии. Схема может быть изменена с помощью сигналов, подаваемых на один или несколько входов управления, и будет иметь один или два выхода. Это основной элемент хранения в последовательной логике. Триггеры и защелки являются фундаментальными строительными блоками систем цифровой электроники, используемых в компьютерах, средствах связи и многих других типах систем.Все триггеры можно разделить на общие типы: SR («установка-сброс»), D («данные» или «задержка»), T («переключение») и JK.
    Изображение слева: S = 1 , R = 0 для установки Q . Изображение справа: S = 0 , R = 0 сохранить предыдущее состояние.

    Изображение слева: S = 0 , R = 1 для сброса Q . Изображение справа: S = 0 , R = 0 сохранить предыдущее состояние.

    В случае SR, в то время как входы R и S оба являются LOW , обратная связь поддерживает выходы Q и ! Q в постоянном состоянии, а Q дополняет ! Q . Если S импульсный HIGH , в то время как R удерживается LOW , то выход Q принудительно устанавливается на HIGH и остается на высоком уровне, когда S возвращается к LOW ; аналогично, если R импульсный HIGH , а S удерживается LOW , то выход Q принудительно устанавливается как LOW и остается LOW , когда R возвращается к LOW .

    Комбинация R = S = 1 называется ограниченной комбинацией или запрещенным состоянием, потому что она нарушает логическое уравнение Q =! Q (что является следствием внутренней структуры, где используются два логических элемента ИЛИ-НЕ).

    В микросхеме 555 SR триггер используется для запоминания выходных состояний компараторов напряжения.
    Функции его монет следующие:

    • S — установить — установить высокое состояние Q Выход в высокое состояние,
    • R — сброс — высокое состояние устанавливает выход Q в низкое состояние,
    • ! R1 — общий сброс — низкое состояние выключает выход Q независимо от состояния двух других входов,
    • Q — выход триггера ,
    • ! Q — инвертированный вывод триггера (напротив Q ).
  • Выходной буфер

    Между выходом Q триггера SR и выходом OUT схемы находится выходной буфер, задачей которого является повышение токовой эффективности этого выхода. Благодаря ему диоды или реле можно подключать напрямую к выходу 555.
  • Разрядный транзистор

    Этот транзистор выполняет особую функцию: он разряжает внешний конденсатор.

Почему (не) нам нравится ne555?

  • Микросхема NE555 очень дешевая в производстве.
  • Мы можем легко настроить его по-разному, используя всего несколько пассивных элементов.
  • Время генерирования импульсов не зависит от напряжения питания.
  • Высокое потребление тока.
  • Расширенный первый импульс по отношению к другим. Это связано с необходимостью заряжать конденсатор с нуля, при этом в дальнейшем он разряжается до 1/3 напряжения питания.
  • NE555 не подходит для точного измерения очень долгого времени.
  • С другой стороны, мы можем получить только 500 кГц или чуть больше.

Как было объяснено в разделе «Введение», в моностабильном режиме, также известном как однократный режим, таймер выдает только один импульс в ответ на событие запуска. Переход к напряжению LOW на выводе триггера TRIG создает импульс HIGH с выходного вывода OUT .Длительность импульса определяется номиналом резистора R и конденсатора C , поскольку резистор заряжает конденсатор. Если вывод сброса RES таймера не будет использоваться, его следует подключить к положительной стороне источника питания, чтобы предотвратить его непреднамеренное срабатывание; низкое напряжение на этом выводе сбрасывает таймер. Второй конденсатор 0,1 нФ, подключенный к выводу управления CONT , подавляет шум.
Типовые подключения таймера 555 в моностабильном режиме

Выходной сигнал в моностабильном режиме

Ниже приведена таблица с зависимостью длительности импульса (в секундах) от комбинации сопротивления и емкости

R = 10кО R = 22кО R = 33кО R = 47кО R = 100 кОм R = 220кО R = 330кО R = 470кО R = 1МО
С = 0.01 мкФ
C = 0,022 мкФ
C = 0,1 мкФ 0,11
C = 0,22 мкФ
C = 1 мкФ 1.1
C = 2,2 мкФ
C = 10 мкФ 1,1 2,4 5,2 11
C = 22 мкФ
C = 100 мкФ
C = 220 мкФ

Если мы хотим, чтобы длительность импульса отличалась от указанной в таблице, мы можем использовать простую формулу:
$$ T = R \ cdot C \ cdot 0.0011 $$
где

  • $ T $ — время импульса в секундах,
  • $ R $ — сопротивление в киломах,
  • и $ C $ — емкость в микрофарадах.

При этом учтите, что

  • Резисторы с номиналами ниже 1 кОм не должны использоваться.
  • Значения резистора ниже 10 кОм нежелательны, так как они увеличивают потребляемую мощность.
  • Значения конденсатора выше 100 мкФ могут привести к неточным результатам, поскольку утечка в конденсаторе становится сопоставимой со скоростью его зарядки.
  • Полученный результат может быть неточным (как указано в формуле), потому что значения резистора и конденсатора в большинстве случаев неточны (у нас есть некоторая погрешность). Есть также много других факторов, таких как температура окружающей среды, которые могут повлиять на окончательный расчет времени.

Для проверки этой схемы мы можем использовать светодиоды. Божественное объяснение, как это сделать (как выбрать для них светодиод и резистор), не ломая их, мы можем найти в

Мы можем использовать следующую схему

В качестве практического правила мы должны не забывать использовать следующую формулу, чтобы определить, какой резистор использовать
$$
R = \ frac {V_ {power} — V_ {LED}} {I_ {LED}}
$$
где

  • $ V_ {power} $ — напряжение питания,
  • $ V_ {LED} $ — напряжение светодиода,
  • $ I_ {LED} $ — ток светодиода (обычно 20мА).

Некоторые примеры расчетов:

0,02A = 20 мА = 20 * 0,001 A
0,01 A = 10 мА = 10 * 0,001 A

(5-2) / 0,02 = 150 Ом
(5-2,25) / 0,02 = 137,5 Ом
(5-3) / 0,02 = 100 Ом

(5-2) / 0,01 = 300 Ом
(5-2,25) / 0,01 = 275 Ом
(5-3) / 0,01 = 200 Ом

(3,3-2) / 0,02 = 65 Ом
(3,3-2,25) / 0,02 = 52,5 Ом
(3,3-3) / 0,02 = 15 Ом

(3,3-2) / 0,01 = 130 Ом
(3,3-2,25) / 0,01 = 105 Ом
(3,3-3) / 0.01 = 30 Ом

C = 10 мкФ , R = 470 кОм

monostable_film.mov
Типовые подключения таймера 555 в бистабильном режиме

Выходной сигнал в бистабильном режиме
Типовые подключения таймера 555 в нестабильном режиме

Выходной сигнал в нестабильном режиме

Как мы видим, в этом режиме выход бесконечно меняет свое состояние с HIGH на LOW , а затем с LOW на HIGH .Как значения синхронизирующего конденсатора и резисторов определяют частоту (частота = время высокого состояния + время низкого состояния) таймера? Если R1 и R2 измеряются в киломах, а C измеряются в микрофарадах, частота f в герцах определяется по формуле:
$$
f = \ frac {1.440} {((2 \ cdot R2) + R1) \ cdot C}
$$
В таблице ниже приведены некоторые значения.

R1 R2 C f Высокое состояние Низкое состояние
10кО 10кО 47 мкФ 1.023 0,651 0,325
10кО 10кО 4,7 мкФ 10,234 0,065 0,032
10кО 47кО 4,7 мкФ 2,952 0,185 0,153
10кО 100кО 4,7 мкФ 1.462 0,358 0,325
100кО 100кО 4.7 мкФ 1.023 0,651 0,325
100кО 100кО 47 мкФ 0,102 6.514 3,257
47кО 47кО 47 мкФ 0,218 3,062 1,531
50кО 50кО 47 мкФ 0,205 3,257 1,629

Для других комбинаций вы можете использовать 555 Astable Circuit Calculator.

R1 = R2 = 10 кОм , R = 330O , C1 = 100 нФ = 0,1 мкФ , C2 = 47 мкФ
R1 = R2 = 50 кОм , R = 330O , C1 = 100 нФ = 0,1 мкФ , C2 = 47 мкФ




Когда микросхема 555 подключена стандартным образом для нестабильного режима, высокие импульсы всегда длиннее, чем промежутки между ними на выходе.Эпланайтон этого довольно прост.

Когда таймер работает в нестабильном режиме, C заряжается последовательно через R1 и R2 . Но когда C разряжается, он сбрасывает свое напряжение в микросхему только через R2 . Поскольку конденсатор заряжается через два резистора, но разряжается только через один из них, он заряжается медленнее, чем разряжается. Во время зарядки на выходе 3 выводится HIGH ; во время разрядки на выходе 3 выводится LOW .Следовательно, в состоянии всегда длиннее, чем в состоянии .

Если мы хотим, чтобы циклы включения и выключения были равны, или если мы хотим настроить циклы включения и выключения независимо (например, потому что мы хотим отправить очень короткий импульс на другой чип, а затем более длинный промежуток до следующего импульс), все, что нам нужно сделать, это добавить диод, как показано ниже

Подключения таймера 555 в вкл / выкл равно нестабильный режим

Добавление диода для обхода R2 позволяет независимо настраивать циклы высокого и низкого выходных сигналов таймера.Теперь, когда C1 заряжается, электричество течет через R1 , как и раньше, но проходит через диод вокруг R2 (поскольку диод вычитает некоторое напряжение, эта схема лучше всего работает с напряжением питания выше 5 В). Когда C1 разряжается, диод блокирует поток электричества в этом направлении, и поэтому разряд возвращается через R2 . R1 теперь самостоятельно регулирует время заряда, а R2 контролирует время разряда.Формула для расчета частоты теперь примерно равна
$$
f = \ frac {1.440} {(R1 + R2) \ cdot C1}
$$
, где R1 и R2 выражены в киломах, а C1 — в микрофарадах. Если мы установим R1 = R2 , мы должны получить почти равные циклы включения / выключения.

555 Таймер IC

555 Таймер IC

Монолитная схема синхронизации NE555 — это высокостабильный контроллер, способный создавать точные временные задержки или колебания.В режиме работы с выдержкой времени время точно регулируется одним внешним резистором и конденсатором. Для нестабильной работы в качестве генератора частота холостого хода и рабочий цикл точно регулируются двумя внешними резисторами и одним конденсатором. Схема может запускаться и сбрасываться при падающих сигналах, а выходная структура может выдавать или потреблять до 200 мА.

Микросхема таймера 555 может использоваться в бесчисленных приложениях и имеет три распознаваемых режима работы.

  1. В моностабильном режиме 555 работает как одноразовый или импульсный расширитель. Приложения включают таймеры, обнаружение пропущенных импульсов и переключатели без дребезга.
  2. В нестабильном режиме 555 может работать как генератор. Приложения включают в себя мигание светодиодов и ламп, генерацию импульсов, логические часы, генерацию тонального сигнала, охранную сигнализацию и широтно-импульсную модуляцию (PWM).
  3. В бистабильном режиме 555 может работать как триггер или как переключатель. Применения включают переключатели с защелкой без дребезга.

Характеристики

  • Максимальная рабочая частота: более 500 кГц
  • Время от микросекунд до часов
  • Работает в режимах ASTABLE, MONOSTABLE и BISTABLE
  • Высокий выходной ток может быть источником или потребителем 200 мА
  • Регулируемый рабочий цикл
  • Совместимость с TTL

Распиновка

Документы

555 Таймер IC Datasheet
Страницы Википедии, показывающие примеры схем для каждого режима

  • £ 0.60

  • Без налога: 0,50 £

  • 10 или больше 0,48 £

Теги: 555, Таймер, IC, ne555, моностабильный, бистабильный, нестабильный, осциллятор время, задержки, пульс, генератор, шим texas instruments ST Microelectronics

Чип таймера 555 и важность байпасных конденсаторов — Примечания Нила

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: В этом посте нет ничего такого, что не было бы сказано в миллионе других постов о микросхемах таймера 555, конденсаторах развязки шины питания и байпасных конденсаторах.Я просто хотел увидеть все это сам, а затем, конечно, почувствовал себя обязанным задокументировать то, что я узнал.

Я построил себе стандартную нестабильную конфигурацию таймера 555, работающего на расчетной частоте 125 Гц и измеренной на частоте 119 Гц:

Я реализовал это на макетной плате с достаточно аккуратными / короткими / организованными выводами и подключил его к осциллографу, чтобы посмотреть, как это работает:

Желтая кривая — это вывод микросхемы 555, и в таком масштабе она выглядит вполне разумно.Синяя дорожка подключена к шине 5 В по переменному току. В этом масштабе все выглядит правдоподобно, но давайте посмотрим поближе:

Здесь мы увеличиваем нарастающий фронт одного такта. Вы можете щелкнуть изображения, чтобы отобразить их в полном разрешении на отдельной вкладке браузера. И снова желтая кривая — это выход 555; это довольно неприятно и, кажется, достигает пика почти до 7 В, а затем звенит кучу. Но еще хуже посмотрите, что происходит с шиной питания 5 В — синий след. У меня есть связь по переменному току, поэтому установившиеся 5 В постоянного тока равны нулю, а отклонения оттуда представляют собой мусор на шине питания.Оно падает более чем на 3 В, затем снова поднимается вверх, прежде чем в конечном итоге стабилизируется на 5 В. Я использую лабораторный источник питания Agilent E3610A, поэтому нет сомнений в том, что сам источник питания является высококачественным. Проблема в том, что микросхема 555 печально известна высоким потреблением тока и другими неприятными эффектами во время перехода, и мы можем это увидеть здесь.

Распространенным решением этого является установка одного или нескольких конденсаторов между + 5 В и землей, чтобы отделить микросхему от источника питания — чтобы они служили «резервуарами» заряда, из которых эти всплески тока могут быть отведены без опускания шины Vcc. сам.

Итак, следуя поваренным книгам, я подключил электролитический конденсатор 2,2 мкФ к шинам питания и получил следующее:

Это, очевидно, в миллиард раз лучше. Теперь мгновенный провал на шине Vcc составляет всего около 1 В вместо 3 В, и он больше не поднимается вверх. Выход часов также намного чище, хотя отнюдь не «чистый». По крайней мере, сейчас он просто выстреливает до 5 В, остается там около 300 нс, затем снова падает и в конечном итоге стабилизируется примерно на 4 В (справа от этого захвата он наконец останавливается).

В данном случае 2,2 мкФ показалось достаточно; Я пробовал другие значения вплоть до 470 мкФ и не увидел реальных изменений в кривых.

Что действительно сильно отличало кривые, так это точное расположение конденсатора. Это действительно хороший урок из поговорки: «На практике разница между теорией и практикой больше, чем в теории». Вы можете подумать, что все точки в данной строке на макетной плате «одинаковы», но это не так: в соединениях под заманчивой абстракцией макета скрывается довольно много паразитной емкости, индуктивности и сопротивления, и это важно при работе с такими вещами.

Я переместил конденсатор 2,2 мкФ так, чтобы он был вставлен в точку, непосредственно примыкающую к контактам 1 и 8 на 555 (то есть контакту Vcc и контакту заземления). Это дало мне такой результат:

Обратите внимание, насколько меньше теперь влияние на шину напряжения.

Чтобы исключить любые вопросы об интерпретации значений с учетом связи по переменному току, я взял этот снимок с синей кривой на связи по постоянному току:

Здесь мы можем видеть, что провал шины питания в начале перехода составляет менее 1 В.

Затем, снова следуя совету всех, кто когда-либо писал о подобных вещах, я снова добавил байпасный конденсатор меньшего размера прямо на вывод 8 на 555. Этот график показывает результат добавления танталового конденсатора 0,22 мкФ, также «непосредственно рядом с» 555 чип:

[Я изменил шкалу времени по горизонтали в этой; извините]

Это показывает небольшое улучшение. Я возился с различными значениями конденсатора меньшего размера, но не смог найти тот, который работал бы значительно лучше этого.В этот момент провал существенно меньше 1 В.

Есть много статей, в которых люди говорят о том, что 555 — это «неприятный» чип, плохо влияющий на шины питания, и это небольшое упражнение показывает некоторые из них.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *