IC 555 kištukai, stabilios, monostabilios, bistabilios grandinės su ištirtomis formulėmis

Šiame įraše paaiškinama, kaip veikia IC 555, pagrindinė jo informacija ir kaip sukonfigūruoti IC įprastu ar populiariu stabiliu, bistabiliu ir monostabiliu grandinės režimu. Įraše taip pat išsamiai aprašytos įvairios IC 555 parametrų skaičiavimo formulės.

Įvadas

Mūsų pomėgių pasaulis būtų ne toks įdomus, jei nebūtų IC 555. Tai būtų vienas iš mūsų pirmųjų IC, naudojamų elektronikoje. Šiame straipsnyje apžvelgsime IC555 istoriją, 3 jų darbo režimus ir kai kurias jų specifikacijas.

IC 555 1971 m. Pristatė kompanija „Signetics“, kurią sukūrė Hansas R. Camenzindas. Manoma, kad kiekvienais metais pagaminama apie 1 milijardas IC 555. Tai yra vienas IC 555 kas 7 žmonėms pasaulyje.

„Signetics Company“ priklauso „Philips Semiconductor“. Jei pažvelgsime į IC 555 vidinę blokinę schemą, rasime tris 5K omų rezistorius, sujungtus nuosekliai, kad nustatytume laiko koeficientą, taigi tikriausiai taip prietaisas gavo savo pavadinimą IC 555 laikmatis. Tačiau kai kuri hipotezė teigia, kad vardo pasirinkimas neturi jokio ryšio su vidiniais IC komponentais, jis buvo pasirinktas savavališkai.

Kaip veikia IC 555

Standartinį IC555 sudaro 25 tranzistoriai, 15 rezistorių ir 2 diodai, integruoti ant silicio matuoklio. Yra dvi IC versijos, būtent karinis ir civilinis 555 klasės laikmatis.

NE555 yra civilinio lygio IC ir jo darbo temperatūros diapazonas yra nuo 0 iki +70 laipsnių Celsijaus. SE555 yra karinio laipsnio IC ir jo darbo temperatūros diapazonas yra nuo -55 iki +125 laipsnių Celsijaus.

Taip pat rasite CMOS versija laikmačiui, žinomam kaip 7555 ir TLC555 tai sunaudoja mažiau energijos, palyginti su standartiniu 555, ir veikia mažiau nei 5 V.

CMOS versijų laikmačiai susideda iš MOSFET, o ne iš bipolinio tranzistoriaus, kuris yra efektyvus ir sunaudoja mažiau energijos.

IC 555 kištukas ir išsami darbo informacija:

1. 1 kaištis : Žemė arba 0 V: Tai neigiamas IC tiekimo kaištis
2. 2 kaištis : Trigeris arba įvestis: Dėl neigiamo momentinio šio įvesties kaiščio paleidimo išvesties kaištis 3 eina HIGH. Tai atsitinka greitai iškraunant laiko kondensatorių žemiau apatinio 1/3-osios maitinimo įtampos ribinio lygio. Tada kondensatorius lėtai įkraunamas per laiko rezistorių, o kai jis pakyla virš 2/3 tiekimo lygio, pin3 vėl tampa ŽEMAS. Šį ON / OFF jungimą atlieka vidinis ŠLEPETĖ etapas.
3. 3 kaištis : Išvestis: Tai išvestis, kuri reaguoja į įvesties kaiščius, eidama aukštai ar žemai, arba svyruodama ĮJUNGTA / IŠJUNGTA
4. 4 kaištis : Reset: Tai yra atstatymo kaištis, kuris visada yra prijungtas prie teigiamo maitinimo šaltinio normaliam IC veikimui. Įžemintas trumpam atstato IC išvestį į pradinę padėtį ir, jei jis yra nuolat prijungtas prie žemės, IC funkcijos išjungiamos.
5. 5 kaištis : Valdymas: Šiam kaiščiui galima pritaikyti išorinį kintamą nuolatinės srovės potencialą, kad būtų galima valdyti arba moduluoti „pin3“ impulso plotį ir generuoti valdomą PWM.
6. 6 kaištis : Slenkstis: Tai yra slenksčio kaištis, dėl kurio išėjimas eina LOW (0V), kai tik laiko kondensatoriaus įkrovimas pasiekia viršutinę 2/3-osios maitinimo įtampos ribą.
7. 7 kaištis : Išlydis: Tai yra išleidimo kaištis, valdomas vidinio atvarto, kuris priverčia laiko kondensatorių išsikrauti, kai tik jis pasiekia 2/3 maitinimo įtampos slenkstį.
8. 8 kaištis : Vcc: tai teigiamas maitinimo įvadas nuo 5 V iki 15 V.

3 laikmačio režimai:

1. Bistable arba Schmitt trigeris
2. Monostabilus arba vienas šūvis
3. Stabilus

Bistable režimas:

Kai IC555 yra sukonfigūruotas bistabiliu režimu, jis veikia kaip pagrindinis šnipštas. Kitaip tariant, kai įvedamas įvesties aktyviklis, jis perjungia išėjimo būseną ON arba OFF.

Paprastai šiuo veikimo režimu # pin2 ir # pin4 yra prijungti prie ištraukiamų rezistorių.

Kai # pin2 yra įžemintas trumpam, # pin3 išvestis pakyla aukštai, kad iš naujo nustatytumėte išvestį, # pin4 trumpam sutrumpėtų iki žemės, o tada išėjimas būtų žemas.

Čia nereikia laiko kondensatoriaus, tačiau rekomenduojama prijungti kondensatorių (nuo 0,01uF iki 0,1uF) per # pin5 ir žemę. # pin7 ir # pin6 šioje konfigūracijoje galima palikti neprijungtus.

Čia yra paprasta bistable grandinė:

Kai nuspaudžiamas nustatymo mygtukas, išėjimas tampa aukštas, o paspaudus atstatymo mygtuką, išėjimas pereina į žemą būseną. R1 ir R2 gali būti 10k omų, kondensatorius gali būti bet kurioje vietoje tarp nurodytos vertės.

Monostabilus režimas:

Dar viena naudinga IC 555 laikmačio programa yra a vieno kadro arba monostabili multivibratoriaus grandinė , kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

Kai tik įvesties paleidimo signalas tampa neigiamas, įjungiamas vieno kadro režimas, dėl kurio išvesties kaištis 3 tampa aukštas Vcc lygiu. Aukštos išėjimo sąlygos laikotarpį galima apskaičiuoti pagal formulę:

• T_aukštas= 1,1 R_ĮC

Kaip parodyta paveikslėlyje, neigiamas įvesties kraštas verčia lygintuvą 2 perjungti šnipštą. Šis veiksmas sukelia 3 kaiščio išvestį aukštai.

Iš tikrųjų šiame procese kondensatorius C yra kaltinamas VCC per rezistorių OUT . Kol kondensatorius įkraunamas, išvestis yra aukšta Vcc lygiu.

Vaizdo demonstracija

Kai įtampa kondensatoriuje įgyja ribinį lygį 2 VCC / 3, 1 lygintuvas suaktyvina šnipštą ir priverčia išvestį pakeisti būseną ir eiti žemai.

Vėliau tai sumažina išleidimą, todėl kondensatorius išsikrauna ir laikosi maždaug 0 V iki kito įvesties įjungimo.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta visa procedūra, kai įvestis įjungiama žemai, o tai lemia monostabilaus IC 555 vieno kadro veiksmo išėjimo bangos formą.

Šio režimo išvesties laikas gali svyruoti nuo mikrosekundžių iki daugelio sekundžių, todėl ši operacija gali būti idealiai naudinga įvairioms programoms.

Supaprastintas paaiškinimas naujokams

Monostabilūs arba vieno kadro impulsų generatoriai yra plačiai naudojami daugelyje elektroninių programų, kur grandinę reikia įjungti iš anksto nustatytam laikui po trigerio. Išėjimo impulso plotį ties # pin3 galima nustatyti naudojant šią paprastą formulę:

• T = 1,1 RC

Kur

• T yra laikas sekundėmis
• R yra atsparumas omais
• C yra talpa faraduose

Išėjimo impulsas krinta, kai kondensatoriaus įtampa lygi 2/3 Vcc. Įvesties trigeris tarp dviejų impulsų turi būti didesnis nei RC laiko konstanta.

Čia yra paprasta monostabili grandinė:

Praktinės monostabilios programos sprendimas

Sužinokite išėjimo bangos formos periodą, pateiktą žemiau pateiktame grandinės pavyzdyje, kai jį suaktyvina neigiamas krašto impulsas.

Sprendimas:

• T_aukštas= 1,1 R_ĮC = 1,1 (7,5 x 10³) (0,1 x 10^-6) = 0,825 ms

Kaip veikia „Astable“ režimas:

Remiantis toliau pateikiamais „IC555“ astralinės grandinės paveikslu „Kondensatorius“ C yra kaltinamas VCC per abu rezistorius R_Įir R_B. Kondensatorius įkraunamas, kol pasiekia didesnį nei 2 VCC / 3. Ši įtampa tampa ribine įtampa IC 6 kaištelyje. Ši įtampa veikia 1 lygintuvu, kad suveiktų šnipštas, dėl kurio 3 kaiščio išvestis tampa maža.

Kartu su tuo įjungiamas išlydžio tranzistorius, dėl kurio kaiščio 7 išėjimas išleidžia kondensatorių per rezistorių RB .

Dėl to kondensatoriaus įtampa krinta, kol galiausiai ji nukrinta žemiau trigerio lygio ( VCC / 3). Šis veiksmas akimirksniu suaktyvina IC apverčiamosios pakopos stadiją, todėl IC išėjimas tampa aukštas, išjungdamas iškrovos tranzistorių. Tai vėl leidžia kondensatoriui įkrauti per rezistorius OUT ir RB link VCC .

Laiko intervalus, kurie yra atsakingi už išėjimo aukštą ir žemą vertę, galima apskaičiuoti naudojant santykius

• T_aukštas≈ 0,7 (R_Į+ R_B) C
• T_žemas≈ 0,7 R_B C

Bendras laikotarpis yra

• T = laikotarpis = T._aukštas+ T._žemas

Vaizdo pamoka

Supaprastintas paaiškinimas naujokams

Tai dažniausiai naudojami multivibratorių ar AMV modeliai, tokie kaip osciliatoriai, sirenos, signalizacijos , žibintuvėliai ir kt., ir tai būtų viena iš mūsų pirmųjų grandinių, įdiegtų IC 555 kaip mėgėjų (pamenate alternatyvų mirksinčią LED?).

Kai IC555 sukonfigūruotas kaip stabilus multivibratorius, jis išleidžia nuolatinius stačiakampio formos impulsus ties # pin3.

Dažnis ir impulso plotis gali būti reguliuojami R1, R2 ir C1. R1 yra sujungtas tarp Vcc ir išleidimo # pin7, R2 yra prijungtas tarp # pin7 ir # pin2, taip pat # pin6. # Pin6 ir # pin2 yra sutrumpinti.

Kondensatorius yra prijungtas tarp # pin2 ir žemės.

Dažnis Galima apskaičiuoti stabilų multivibratorių naudojant šią formulę:

• F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Kur,

• F yra dažnis hercais
• R1 ir R2 yra omų rezistoriai
• C1 yra kondensatorius faraduose.

Didžiausias kiekvieno impulso laikas:

• Didelis = 0,693 (R1 + R2) * C

Žemą laiką nurodo:

• Žemas = 0,693 * R2 * C

Visi „R“ yra omais, o „C“ - omais.

Čia yra pagrindinė stabilaus multivibratoriaus grandinė:

555 IC laikmačiams su bipoliniais tranzistoriais reikia vengti mažos vertės R1, kad išėjimo proceso metu išėjimas liktų prisotintas šalia žemės įtampos, kitaip „mažas laikas“ gali būti nepatikimas ir mes galime pamatyti didesnes mažo laiko reikšmes praktiškai nei apskaičiuota vertė .

Puikios pavyzdinės problemos sprendimas

Šiame paveiksle raskite IC 555 dažnį ir nubrėžkite išėjimo bangos formos rezultatus.

Sprendimas:

Bangos formos vaizdus galima pamatyti žemiau:

IC 555 PWM grandinė naudojant diodus

Jei norite, kad išvestis būtų mažesnė nei 50% darbo ciklo, ty trumpesnio aukšto ir ilgesnio mažo laiko, diodas gali būti prijungtas per R2 su katodu kondensatoriaus pusėje. Jis taip pat vadinamas 555 IC laikmačio PWM režimu.

Taip pat galite sukurti a 555 PWM grandinė su kintamu darbo ciklu du diodai, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje.

PWM IC 555 grandinė, naudojanti du diodus, iš esmės yra tvirta grandinė, kurioje kondensatoriaus C1 įkrovimo ir iškrovimo laikas yra padalijamas atskirais kanalais, naudojant diodus. Ši modifikacija leidžia vartotojui atskirai reguliuoti IC įjungimo / išjungimo periodus ir todėl greitai pasiekti norimą PWM greitį.

Skaičiuojamas PWM

IC 555 grandinėje, kurioje naudojami du diodai, PWM greičio apskaičiavimo formulę galima pasiekti naudojant šią formulę:

T_aukštas≈ 0,7 (R1 + atsparumas POT) C

Čia POT pasipriešinimas reiškia potenciometro reguliavimą ir tos konkrečios puodo pusės, per kurią įkraunamas kondensatorius, atsparumo lygį.

Tarkime, kad puodas yra 5 K puodas ir jis sureguliuotas 60/40 lygiu, sukuriant 3 K ir 2 K. atsparumo lygius. Tada, atsižvelgiant į tai, kuri pasipriešinimo dalis krauna kondensatorių, vertė gali būti naudojama aukščiau formulė.

Jei kondensatorių įkrauna 3 K šoninis reguliavimas, formulę galima išspręsti taip:

T_aukštas≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

Kita vertus, jei puodo reguliavimo įkrovimo pusėje yra 2 K, formulė gali būti išspręsta kaip.

T_aukštas≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Atminkite, kad abiem atvejais C bus Faraduose. Taigi, norėdami gauti teisingą sprendimą, pirmiausia turite konvertuoti schemos mikrofarado vertę į Faradą.

Nuorodos: „Stackexchange“