IC 555 Pinouts, стабилни, моностабилни, бистабилни вериги с проучени формули

Постът обяснява как работи IC 555, неговите основни подробности за пиновете и как да конфигурирате IC в неговия стандартен или популярен нестабилен, бистабилен и моностабилен режим на веригата. Постът също така описва различните формули за изчисляване на параметрите IC 555.

Въведение

Нашият хоби свят би бил по-малко интересен без IC 555. Това би било една от първите ни интегрални схеми, използвани в електрониката. В тази статия ще разгледаме историята на IC555, техните 3 режима на работа и някои от техните спецификации.

IC 555 е представен през 1971 г. от компания, наречена „Signetics”, проектиран е от Hans R. Camenzind. Смята се, че всяка година се произвеждат около 1 милиард IC 555. Това е един IC 555 на всеки 7 души по света.

Компанията Signetics е собственост на Philips Semiconductor. Ако разгледаме вътрешната блок-схема на IC 555, ще открием три 5K ома резистора, свързани последователно за определяне на фактора на синхронизиране, така че вероятно така устройството е получило името си IC 555 таймер. Някои хипотези обаче твърдят, че изборът на името няма връзка с вътрешните компоненти на ИС, то е било произволно избрано.

Как работи IC 555

Стандартният IC555 се състои от 25 транзистора, 15 резистора и 2 диода, интегрирани върху силиконова матрица. Налични са две версии на IC, а именно военен и цивилен таймер клас 555.

NE555 е гражданска интегрална схема и има работен температурен диапазон от 0 до +70 градуса по Целзий. SE555 е с военен IC и има работен температурен диапазон от -55 до +125 градуса по Целзий.

Ще намерите и CMOS версия на таймера, известна като 7555 и TLC555 те консумират по-малко енергия в сравнение със стандарт 555 и работят по-малко от 5V.

Таймерите за CMOS версия се състоят от MOSFET, а не от биполярен транзистор, който е ефективен и консумира по-малко енергия.

IC 555 Pinout и работни подробности:

1. ПИН 1 : Заземяване или 0V: Това е отрицателният захранващ щифт на интегралната схема
2. ПИН 2 : Задействане или вход: Отрицателният моментен тригер на този входен щифт кара изходния щифт3 да стане HIGH. Това се случва чрез бързо разреждане на синхронизиращия кондензатор под долното прагово ниво на 1/3 захранващо напрежение. След това кондензаторът бавно се зарежда чрез синхронизиращия резистор и когато се издигне над 2/3-то ниво на захранване, pin3 отново става LOW. Това включване / изключване се извършва от вътрешен ФЛИП-ФЛОП сцена.
3. ПИН 3 : Изход: Това е изходът, който реагира на входните щифтове или като премине нагоре или надолу, или като осцилира ВКЛ. / ИЗКЛ.
4. ПИН 4 : Нулиране: Това е щифтът за нулиране, който винаги е свързан към положителното захранване за нормална работа на интегралната схема. Когато е заземен за миг, нулира изхода на ИС в първоначалното му положение и ако е постоянно свързан със земята, запазва операциите на ИС деактивирани.
5. ПИН 5 : Управление: Външен променлив DC потенциал може да се приложи към този щифт, за да се контролира или модулира ширината на импулса pin3 и да се генерира контролирана ШИМ.
6. ПИН 6 : Праг: Това е праговият щифт, който кара изхода да стане НИСЪК (0V), веднага щом зареждането на синхронизиращия кондензатор достигне горния праг на 2/3-то захранващо напрежение.
7. Пин 7 : Разряд: Това е разрядният щифт, управляван от вътрешния тригер, който принуждава кондензатора за синхронизация да се разреди веднага щом достигне 2/3-то ниво на прага на захранващото напрежение.
8. ПИН 8 : Vcc: Това е положителното захранване между 5 V и 15 V.

3 режима на таймера:

1. Бистабилен или спусък на Шмит
2. Моностабилен или един изстрел
3. Подвижен

Бистабилен режим:

Когато IC555 е конфигуриран в бистабилен режим, той работи като основен тригер. С други думи, когато е даден входния тригер, той превключва състоянието на изхода ON или OFF.

Обикновено # pin2 и # pin4 са свързани към издърпващи резистори в този режим на работа.

Когато # pin2 е заземен за кратко време, изходът на # pin3 отива високо, за да нулира изхода, # pin4 моментално се къси на земята и след това изходът намалява.

Тук няма нужда от кондензатор за синхронизация, но се препоръчва свързване на кондензатор (0,01uF до 0,1uF) през # pin5 и земя. # pin7 и # pin6 могат да останат несвързани в тази конфигурация.

Ето една проста бистабилна схема:

Когато бутонът за настройка е натиснат, изходът преминава високо, а когато бутонът за нулиране е натиснат, изходът преминава в ниско състояние. R1 и R2 могат да бъдат 10k ома, кондензаторът може да е някъде между определената стойност.

Моностабилен режим:

Друго полезно приложение на таймера IC 555 е под формата на еднократна или моностабилна мултивибраторна схема , както е показано на фигурата по-долу.

Веднага след като входният задействащ сигнал стане отрицателен, се активира режимът на един изстрел, което кара изходния щифт 3 да премине високо на ниво Vcc. Периодът от време на изходното високо състояние може да бъде изчислен по формулата:

• т_Високо= 1,1 R_{ДА СЕ}° С

Както се вижда на фигурата, отрицателният ръб на входа принуждава компаратора 2 да превключва тригера. Това действие кара изхода на щифт 3 да се повиши.

Всъщност в този процес кондензаторът ° С се зарежда към VCC чрез резистора ВЪН . Докато кондензаторът се зарежда, изходът се задържа високо на ниво Vcc.

Демо видео

Когато напрежението на кондензатора придобие праговото ниво от 2 VCC / 3, компаратор 1 задейства тригера, принуждавайки изхода да промени състоянието и да се понижи.

Това впоследствие намалява разреждането ниско, което кара кондензатора да се разрежда и да поддържа около 0 V до следващия входен спусък.

Фигурата по-горе показва цялата процедура, когато входът се задейства ниско, което води до изходна форма на вълната за моностабилно действие с едно изстрелване на IC 555.

Времето на изхода за този режим може да варира от микросекунди до много секунди, което позволява тази операция да стане идеално полезна за редица различни приложения.

Опростено обяснение за начинаещите

Моностабилните или еднократни импулсни генератори се използват широко в много електронни приложения, където веригата трябва да бъде включена за предварително определено време след спусъка. Ширината на изходния импулс при # pin3 може да се определи, като се използва тази проста формула:

• T = 1.1RC

Където

• T е времето в секунди
• R е съпротивление в ома
• C е капацитетът във фарадите

Изходният импулс пада, когато напрежението в кондензатора е равно на 2/3 от Vcc. Входният спусък между два импулса трябва да е по-голям от RC константа на времето.

Ето една проста моностабилна схема:

Решаване на практическо моностабилно приложение

Разберете периода на изходната форма на вълната за показания по-долу пример на веригата, когато тя се задейства от отрицателен импулс на ръба.

Решение:

• т_Високо= 1,1 R_{ДА СЕ}С = 1,1 (7,5 х 10³) (0,1 х 10^-6) = 0,825 ms

Как работи регулируемият режим:

Позовавайки се на фигурата на IC555 за стабилна схема по-долу, кондензаторът ° С се начислява към VCC изравнете през двата резистора R_{ДА СЕ}и R_Б.. Кондензаторът се зарежда, докато достигне над 2 VCC / 3. Това напрежение става праговото напрежение на щифт 6 на IC. Това напрежение задейства компаратор 1, за да задейства флип-флопа, което кара изхода на щифт 3 да стане нисък.

Заедно с това разрядният транзистор е включен, в резултат на което изходът на щифт 7 разрежда кондензатора през резистор RB .

Това води до падане на напрежението в кондензатора, докато накрая падне под нивото на задействане ( VCC / 3). Това действие незабавно задейства етапа на тригера на интегралната схема, причинявайки изхода на интегралната схема да стане висок, изключвайки разрядния транзистор. Това отново позволява кондензаторът да се зарежда чрез резистори ВЪН и RB към VCC .

Временните интервали, които отговарят за превръщането на изхода на високо и на ниско, могат да бъдат изчислени с помощта на релациите

• т_Високо≈ 0,7 (R_{ДА СЕ}+ R_Б.) ° С
• т_ниско≈ 0,7 R_Б. ° С

Общият период е

• т = период = T_Високо+ Т._ниско

Видеоурок

Опростено обяснение за начинаещите

Това е най-често използваният дизайн на мултивибратор или AMV, като например осцилатори, сирени, аларми , мигачи и т.н., и това ще бъде една от първите ни схеми, внедрени за IC 555 като любител (помните ли алтернативен мигащ светодиод?).

Когато IC555 е конфигуриран като нестабилен мултивибратор, той издава непрекъснати импулси с правоъгълна форма на # pin3.

Честотата и широчината на импулса могат да се регулират от R1, R2 и C1. R1 е свързан между Vcc и разряд # pin7, R2 е свързан между # pin7 и # pin2, а също и # pin6. # Pin6 и # pin2 са къси.

Кондензаторът е свързан между # pin2 и земята.

Честотата за Може да се изчисли стабилен мултивибратор с помощта на тази формула:

• F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Където,

• F е честотата в Hertz
• R1 и R2 са резистори в ома
• C1 е кондензатор във фарад.

Най-високото време за всеки импулс, дадено от:

• Висока = 0,693 (R1 + R2) * C

Ниско време се дава от:

• Ниско = 0,693 * R2 * C

Всички „R“ са в оми, а „C“ са в оми.

Ето основна нестабилна мултивибраторна схема:

За 555 IC таймери с биполярни транзистори трябва да се избягва R1 с ниска стойност, така че изходът да остане наситен в близост до земното напрежение по време на процеса на разреждане, в противен случай „ниското време“ може да е ненадеждно и може да видим по-големи стойности за ниско време на практика от изчислената стойност .

Решаване на нестабилен примерен проблем

На следващата фигура намерете честотата на IC 555 и изчертайте резултатите от изходната форма на вълната.

Решение:

Изображенията на вълновата форма могат да се видят по-долу:

IC 555 PWM схема с диоди

Ако искате изходът да е по-малък от 50% работен цикъл, т.е.по-кратко време и по-дълго време, диод може да бъде свързан през R2 с катод от страната на кондензатора. Нарича се още PWM режим за 555 IC таймер.

Можете също така да проектирате a 555 ШИМ верига с променлив работен цикъл два диода, както е показано на горната фигура.

Схемата PWM IC 555, използваща два диода, е основно нестабилна схема, където времето за зареждане и разреждане на кондензатора C1 се раздвоява през отделни канали с помощта на диоди. Тази модификация позволява на потребителя да регулира отделно периодите на включване / изключване на интегралната схема и следователно бързо да постигне желаната скорост на ШИМ.

Изчисляване на ШИМ

В схема IC 555, използваща два диода, формулата за изчисляване на скоростта на ШИМ може да бъде постигната чрез следната формула:

т_Високо≈ 0,7 (R1 + POT съпротивление) ° С

Тук POT съпротивлението се отнася до настройката на потенциометъра и нивото на съпротивление на тази конкретна страна на гърнето, през която кондензаторът C се зарежда.

Да приемем, че потът е 5 K пот и се регулира на ниво 60/40, като произвежда нива на съпротивление от 3 K и 2 K. След това в зависимост от това коя част от съпротивлението зарежда кондензатора, стойността може да се използва в горното формула.

Ако това е 3 K страничната настройка, която зарежда кондензатора, тогава формулата може да бъде решена като:

т_Високо≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) ° С

От друга страна, ако това е 2 K, което е от страната за зареждане на настройката на пота, тогава формулата може да бъде решена като.

т_Високо≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) ° С

Моля, не забравяйте, че и в двата случая C ще бъде във Фарад. Така че първо трябва да конвертирате стойността на микрофарада във вашата схема във Farad, за да получите правилно решение.

Препратки: Обмен на стекове