IC 555 érintkezők, stabil, monostabil, bistabil áramkörök a feltárt képletekkel

A bejegyzés elmagyarázza az IC 555 működését, az alapvető rögzítési részleteket és az IC konfigurálását a szokásos vagy népszerű asztális, bistabil és monostabil áramköri módokban. A bejegyzés részletezi az IC 555 paraméterek kiszámításának különféle képleteit is.

Bevezetés

Hobbi világunk kevésbé érdekes lenne IC 555 nélkül. Ez lenne az egyik első IC, amelyet elektronikában használunk. Ebben a cikkben visszatekintünk az IC555 történetére, 3 működési módjukra és néhány specifikációjukra.

Az IC 555-öt 1971-ben vezette be a „Signetics” nevű vállalat, Hans R. Camenzind tervezte. Becslések szerint évente körülbelül 1 milliárd IC 555 készül. Ez egy IC 555 a világ 7 emberére.

A Signetics Company a Philips Semiconductor tulajdonában van. Ha megnézzük az IC 555 belső blokkdiagramját, találunk három 5K ohmos ellenállást, amelyek sorba vannak kapcsolva az időzítési tényező eldöntéséhez, így valószínűleg így kapta a készülék az IC 555 időzítő nevét. Egyes hipotézisek azonban azt állítják, hogy a név kiválasztásának nincs kapcsolata az IC belső összetevőivel, azt önkényesen választották ki.

Hogyan működik az IC 555

A szokásos IC555 25 tranzisztort, 15 ellenállást és 2 diódát tartalmaz, amelyek szilícium szerszámra vannak integrálva. Az IC két változata áll rendelkezésre, nevezetesen katonai és polgári 555-ös időzítő.

Az NE555 polgári fokozatú IC és üzemi hőmérséklet-tartománya 0 és +70 Celsius fok között van. Az SE555 katonai fokozatú IC és üzemi hőmérséklet-tartománya -55 és +125 Celsius fok között van.

Meg fogja találni a Az időzítő CMOS változata, 7555 és TLC555 néven ezek kevesebb energiát fogyasztanak az 555-ös szabványhoz képest, és kevesebb, mint 5 V-ot működnek.

A CMOS verzió időzítői MOSFET-ekből állnak, nem pedig bipoláris tranzisztorokból, amelyek hatékonyak és kevesebb energiát fogyasztanak.

IC 555 csatlakozó és munka részletei:

1. 1. tű : Föld vagy 0 V: Ez az IC negatív tápcsapja
2. 2. tű : Trigger vagy input: A negatív pillanatnyi trigger ezen a bemeneti csapon a kimeneti pin3-ot HIGH-ra váltja. Ez az időzítő kondenzátor gyors kisütésével történik az 1/3-os tápfeszültség alsó küszöbszintje alatt. Ezután a kondenzátor lassan töltődik az időzítő ellenálláson keresztül, és amikor a 2/3-as tápszint fölé emelkedik, a pin3 ismét LOW lesz. Ezt az ON / OFF kapcsolást egy belső végzi STRAND PAPUCS színpad.
3. 3. tű : Kimenet: Ez az a kimenet, amely a bemeneti csapokra reagál, akár magasra, akár alacsonyra, vagy ON / OFF oszcillálással.
4. 4. tű : Alaphelyzetbe állítás: Ez az alaphelyzetbe állító tű, amely mindig csatlakozik a pozitív tápfeszültséghez az IC normál működéséhez. Földeléskor az IC kimenet egy pillanatra visszaáll a kiindulási helyzetbe, és ha tartósan a földhöz csatlakozik, az IC működését letiltja.
5. 5. tű : Vezérlés: Ezen a csapon egy külső változó egyenáramú potenciál alkalmazható a pin3 impulzusszélességének szabályozására vagy modulálására, valamint egy vezérelt PWM előállítására.
6. 6. tű : Küszöb: Ez az a küszöbcsap, amely a kimenetet LOW (0V) értékre váltja, amint az időzítő kondenzátor töltése eléri a 2/3-os tápfeszültség felső küszöbét.
7. 7. tű : Lemerülés: Ez a belső flip flop által vezérelt ürítőcsap, amely arra kényszeríti az időzítő kondenzátort, hogy mihelyt elérte a tápfeszültség 2/3-os küszöbszintjét.
8. 8. tű : Vcc: Ez a pozitív táp bemenet 5 V és 15 V között.

3 időzítő mód:

1. Bistabil vagy Schmitt ravaszt
2. Monostabil vagy egy lövés
3. Astable

Bistabil mód:

Ha az IC555 bistabil módban van konfigurálva, akkor ez alapvető flip-flopként működik. Más szavakkal, amikor a bemeneti ravaszt megadják, akkor a kimeneti állapotot ON vagy OFF kapcsolja.

Normál esetben ebben a működési módban a # pin2 és a # pin4 a felhúzható ellenállásokhoz csatlakozik.

Ha a # pin2 rövid ideig van földelve, akkor a # pin3 kimenet magasra emelkedik a kimenet alaphelyzetbe állításához, a # pin4 pillanatra testzárlatos, majd a kimenet lemerül.

Itt nincs szükség időzítő kondenzátorra, de ajánlott egy kondenzátort (0,01 uF és 0,1 uF között) összekötni # pin5 és föld között. A # pin7 és a # pin6 összekapcsolva maradhat ebben a konfigurációban.

Itt van egy egyszerű bistabilis áramkör:

A beállító gomb lenyomásakor a kimenet magasra, a reset gomb lenyomásakor a kimenet alacsony állapotba kerül. R1 és R2 10k ohm lehet, a kondenzátor bárhol lehet a megadott érték között.

Monostabil mód:

Az IC 555 időzítő másik hasznos alkalmazása a egylövéses vagy monostabil multivibrátor áramkör , az alábbi ábrán látható módon.

Amint a bemeneti kiváltó jel negatívvá válik, az egy lövéses mód aktiválódik, aminek következtében a 3 kimeneti tű magasra válik Vcc szinten. A kimeneti magas feltétel időtartama kiszámítható a következő képlettel:

• T_magas= 1,1 R_{NAK NEK}C

Amint az ábrán látható, a bemenet negatív éle arra kényszeríti a 2 összehasonlítót, hogy váltogassa a flip-flopot. Ez a művelet azt eredményezi, hogy a 3. tű kimenete magasra megy.

Valójában ebben a folyamatban a kondenzátor C felé terhelik VCC az ellenálláson keresztül KI . Amíg a kondenzátor töltődik, a kimenetet magasan tartják Vcc szinten.

Videó bemutató

Amikor a kondenzátoron átmenő feszültség eléri a 2 küszöbszintet VCC / 3, az 1 komparátor elindítja a flip-flopot, arra kényszerítve a kimenetet, hogy állapotváltoztasson és alacsonyra álljon.

Ez azt követően alacsonyra csökkenti a kisülést, aminek következtében a kondenzátor kisüt és 0 V körül tart, amíg a következő bemeneti kioldás meg nem történik.

A fenti ábra az egész eljárást mutatja, amikor a bemenet alacsonyan aktiválódik, ami egy kimeneti hullámformához vezet az IC 555 monostabil egylépéses műveletéhez.

A kimenet időzítése ebben az üzemmódban a mikroszekundumtól a sok másodpercig terjedhet, lehetővé téve, hogy ez a művelet ideálisan használhatóvá váljon különféle alkalmazások számára.

Egyszerűsített magyarázat a kezdőknek

A monostabil vagy egylövésű impulzusgenerátorokat széles körben használják számos elektronikus alkalmazásban, ahol az áramkört a kiváltás után előre meghatározott ideig be kell kapcsolni. A kimeneti impulzus szélessége # pin3-nál az alábbi egyszerű képlettel határozható meg:

• T = 1,1RC

Hol

• T a másodpercben megadott idő
• R az ellenállás ohmban
• A C a kapacitás a farádokban

A kimeneti impulzus akkor csökken, ha a kondenzátoron átfeszülő feszültség megegyezik a Vcc 2/3-ával. A két impulzus közötti bemeneti triggernek nagyobbnak kell lennie, mint az RC időállandója.

Itt van egy egyszerű monostabil áramkör:

Gyakorlati monostabil alkalmazás megoldása

Tudja meg az alább látható áramköri példa kimeneti hullámalakjának periódusát, amikor azt negatív élimpulzus váltja ki.

Megoldás:

• T_magas= 1,1 R_{NAK NEK}C = 1,1 (7,5x10³) (0,1 x 10^-6= 0,825 ms

Hogyan működik az Astable Mode:

Hivatkozva az alábbi IC555 astable áramkör ábrára, a kondenzátorra C felé terhelik VCC a két R ellenálláson keresztül_{NAK NEK}és R_B. A kondenzátort addig töltjük, amíg el nem éri a 2 értéket VCC / 3. Ez a feszültség válik az IC 6. érintkezőjének küszöbfeszültségévé. Ez a feszültség az 1. összehasonlítót működteti a flip-flop elindításához, ami miatt a 3. tű kimenete alacsony lesz.

Ezzel együtt a kisülési tranzisztort bekapcsolják, ami azt eredményezi, hogy a 7-es érintkező kimenete ellenálláson keresztül lemeríti a kondenzátort RB .

Ez azt eredményezi, hogy a kondenzátor belsejében a feszültség csökken, míg végül a kioldási szint alá esik ( VCC / 3. Ez a művelet azonnal elindítja az IC flip flop szakaszát, aminek következtében az IC kimenete magasra nő, kikapcsolva a kisülési tranzisztort. Ez ismét lehetővé teszi a kondenzátor töltését az ellenállásokon keresztül KI és RB felé VCC .

A kimenet magas és alacsony fordulatáért felelős időintervallumokat a relációkkal lehet kiszámítani

• T_magas≈ 0,7 (R_{NAK NEK}+ R_B) C
• T_alacsony≈ 0,7 R_B C

A teljes időszak az

• T = periódus = T_magas+ T_alacsony

Video-bemutató

Egyszerűsített magyarázat a kezdőknek

Ez a leggyakrabban használt multivibrátor vagy AMV kivitel, például a oszcillátorok, szirénák, riasztók , villogók stb., és ez lenne az egyik első áramkörünk, amelyet hobbiként implementáltunk az IC 555-höz (emlékszel alternatív villogó LED-re?).

Amikor az IC555 konfigurálható, mint multivibrátor, folyamatos téglalap alakú impulzusokat ad ki # pin3-on.

A frekvenciát és az impulzusszélességet R1, R2 és C1 szabályozhatják. Az R1 a Vcc és a kisülés # pin7, R2 az # pin7 és # pin2, valamint # pin6 között van összekötve. A # pin6 és a # pin2 rövidre záródik.

A kondenzátor csatlakozik a # pin2 és a föld közé.

A frekvencia Az astable multivibrátor kiszámítható a következő képlet használatával:

• F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Hol,

• F a frekvencia Hertz-ben
• R1 és R2 ohmos ellenállások
• C1 kondenzátor a farádokban.

Az egyes impulzusok maximális ideje:

• Magas = 0,693 (R1 + R2) * C

Alacsony időt ad meg:

• Alacsony = 0,693 * R2 * C

Minden „R” ohmos, a „C” pedig ohmos.

Itt van egy alapvető astable multivibrátor áramkör:

A bipoláris tranzisztorral rendelkező 555 IC időzítőknél el kell kerülni az alacsony értékű R1-et, hogy a kimenet telített maradjon a földfeszültség közelében a kisütési folyamat során, különben az „alacsony idő” megbízhatatlan lehet, és alacsonyabb időn belül gyakorlatilag nagyobb értékeket láthatunk, mint a számított érték .

Astable példafeladat megoldása

A következő ábrán keresse meg az 555 IC frekvenciáját és rajzolja meg a kimeneti hullámforma eredményeit.

Megoldás:

A hullámforma képek alább láthatók:

IC 555 PWM áramkör diódákkal

Ha azt szeretné, hogy a kimenet kevesebb, mint 50% -os munkaciklus legyen, azaz rövidebb legyen a magas és hosszabb alacsonyabb időtartam, akkor egy dióda csatlakoztatható R2-re a katóddal a kondenzátor oldalán. PWM módnak is nevezik az 555 IC időzítőt.

Tervezhet a 555 PWM áramkör változtatható munkaciklussal két dióda a fenti ábra szerint.

A két diódát használó PWM IC 555 áramkör alapvetően egy megmunkálható áramkör, ahol a C1 kondenzátor töltési és kisütési időzítését diódák segítségével külön csatornákon osztják el. Ez a módosítás lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy az IC be- / kikapcsolási periódusait külön állítsa be, és ezáltal gyorsan elérje a kívánt PWM sebességet.

PWM kiszámítása

Két diódát használó IC 555 áramkörben a PWM sebesség kiszámításának képlete a következő képlettel érhető el:

T_magas≈ 0,7 (R1 + POT ellenállás) C

Itt a POT ellenállás a potenciométer beállítására és az edény adott oldalának ellenállási szintjére vonatkozik, amelyen keresztül a C kondenzátor töltődik.

Tegyük fel, hogy a fazék 5 K-os fazék, és 60/40 szinten állítják be, 3 K és 2 K ellenállási szintet produkálva. Ezután attól függően, hogy az ellenállás melyik része tölti fel a kondenzátort, az értéket a fentiekben lehet használni képlet.

Ha a kondenzátort a 3 K oldalsó beállítás tölti fel, akkor a képletet a következőképpen lehet megoldani:

T_magas≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

Másrészt, ha 2 K ez a pot beállításának töltési oldalán van, akkor a képlet megoldható.

T_magas≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Ne feledje, hogy mindkét esetben a Far Farádban lesz. Tehát először át kell alakítania a sematikus mikrofarád értékét Faraddá a helyes megoldás érdekében.

Referenciák: Veremcsere