- Важные характеристики микросхемы таймера 555
- Рабочее объяснение
- Схема и описание контактов таймера 555
Микросхема таймера 555 - одна из наиболее часто используемых среди студентов и любителей. Эта ИС имеет множество применений, в основном используемых в качестве вибраторов, таких как АСТИЧНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР, МОНОСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР и БИСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР. Здесь вы можете найти некоторые схемы на базе микросхемы 5555. В этом руководстве рассматриваются различные аспекты микросхемы таймера 555 и подробно объясняется ее работа. Итак, давайте сначала разберемся, что такое нестабильные, моностабильные и бистабильные вибраторы.
НАСТОЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Это означает, что на выходе не будет стабильного уровня. Таким образом, выходной сигнал будет колебаться между высоким и низким. Этот характер нестабильного выхода используется в качестве выхода тактового сигнала или прямоугольной волны для многих приложений.
МОНОСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Это означает, что будет одно стабильное состояние и одно нестабильное состояние. Стабильное состояние может быть выбрано пользователем как высокое, так и низкое. Если для стабильного выхода выбран высокий уровень, таймер всегда пытается установить высокий уровень на выходе. Поэтому, когда дается прерывание, таймер на короткое время становится низким, а поскольку низкое состояние нестабильно, по истечении этого времени он переходит в высокий. Если выбрано стабильное состояние низкого уровня, при прерывании выход на короткое время переходит в высокий уровень, прежде чем перейти в низкий уровень.
БИСТАБИЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Это означает, что оба выходных состояния стабильны. При каждом прерывании выход изменяется и остается на месте. Например, теперь выходной сигнал считается высоким, при прерывании он становится низким и остается низким. К следующему прерыванию он становится высоким.
Важные характеристики микросхемы таймера 555
NE555 IC представляет собой 8-контактное устройство. Важные электрические характеристики таймера заключаются в том, что он не должен работать выше 15 В, это означает, что напряжение источника не может быть выше 15 В. Во-вторых, мы не можем потреблять от микросхемы более 100 мА. Если не следовать им, ИС будет сожжена и повреждена.
Рабочее объяснение
Таймер в основном состоит из двух основных строительных блоков, а именно:
1. Компараторы (два) или два ОУ
2. один триггер SR (установить сброс триггера)
Как показано на рисунке выше, в таймере есть только два важных компонента: компаратор и триггер. Давайте разберемся, что такое компараторы и шлепки.
Компараторы: компаратор - это просто устройство, которое сравнивает напряжения на входных клеммах (инвертирующей (- VE) и неинвертирующей (+ VE) клеммах). Таким образом, в зависимости от разницы между положительной клеммой и отрицательной клеммой на входном порте, определяется выход компаратора.
Например, считайте, что положительное напряжение входной клеммы равно + 5В, а отрицательное входное напряжение равно + 3В. Разница в том, что 5-3 = + 2v. Поскольку разница положительная, мы получаем положительное пиковое напряжение на выходе компаратора.
Другой пример: если напряжение положительного вывода составляет + 3 В, а напряжение отрицательного входа составляет + 5 В. Разница составляет + 3- + 5 = -2 В, так как входное напряжение разницы отрицательное. На выходе компаратора будет отрицательное пиковое напряжение.
Если для примера рассмотрим положительную входную клемму как ВХОД, а отрицательную входную клемму как СПРАВОЧНИК, как показано на рисунке выше. Таким образом, разница напряжений между INPUT и REFERNCE положительна, мы получаем положительный выходной сигнал компаратора. Если разница отрицательная, то на выходе компаратора мы получим минус или землю.
Триггер: триггер - это ячейка памяти, он может хранить один бит данных. На рисунке мы можем видеть таблицу истинности SR-триггера.
Триггер имеет четыре состояния для двух входов; однако для этого случая нам нужно понять только два состояния триггера.
S | р | Q | Q '(Q бар) |
0 | 1 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 |
Теперь, как показано в таблице, для входов установки и сброса мы получаем соответствующие выходы. Если есть импульс на установленном выводе и низкий уровень при сбросе, то триггер сохраняет значение один и устанавливает высокий логический уровень на выводе Q. Это состояние продолжается до тех пор, пока вывод сброса не получит импульс, в то время как на выводе установки низкий логический уровень. Это сбрасывает триггер, поэтому на выходе Q устанавливается низкий уровень, и это состояние продолжается до тех пор, пока триггер не будет снова установлен.
Таким образом, триггер хранит один бит данных. Другое дело, что столбцы Q и Q всегда противоположны.
В таймере сведены воедино компаратор и триггер.
Считайте, что на таймер подается 9 В из-за делителя напряжения, образованного цепью резисторов внутри таймера, как показано на блок-схеме; на выводах компаратора будет напряжение. Так что из-за сети делителя напряжения у нас будет + 6В на отрицательной клемме компаратора. И + 3В на плюсовой клемме второго компаратора.
Еще одна вещь - выход одного компаратора подключен к выводу сброса триггера, поэтому, если один выход компаратора переходит в высокий уровень с низкого уровня, триггер будет сброшен. И, с другой стороны, выход второго компаратора соединен с установочным контактом триггера, поэтому, если выход второго компаратора переходит в высокий уровень с низкого, триггер устанавливает и сохраняет ОДИН.
Теперь, если мы внимательно понаблюдаем, для напряжения ниже + 3 В на выводе триггера (отрицательный вход второго компаратора) выход компаратора переходит в низкий уровень с высокого, как обсуждалось ранее. Этот импульс устанавливает триггер и сохраняет значение один.
Теперь, если мы подадим напряжение выше +6 В на вывод порога (положительный вход первого компаратора), выход компаратора перейдет с низкого на высокий. Этот импульс сбрасывает триггер и флип-флип в ноль.
Еще одна вещь происходит во время сброса триггера, когда он сбрасывает разрядный контакт, который подключается к земле, когда Q1 включается. Транзистор Q1 включается, потому что Qbar имеет высокий уровень при сбросе и подключен к базе Q1.
В нестабильной конфигурации подключенный сюда конденсатор разряжается в течение этого времени, и поэтому на выходе таймера в это время будет низкий уровень. В нестабильной конфигурации время, в течение которого конденсатор заряжается, напряжение на контакте триггера будет меньше + 3 В, и поэтому триггер будет сохраните один, и выход будет высоким.
В нестабильной конфигурации, как показано на рисунке, Частота выходного сигнала зависит от резисторов RA, RB и конденсатора C. Уравнение имеет вид, Частота (F) = 1 / (Период времени) = 1,44 / ((RA + RB * 2) * C).
Здесь RA, RB - значения сопротивления, а C - значение емкости. Помещая значения сопротивления и емкости в приведенное выше уравнение, мы получаем частоту выходного прямоугольного сигнала.
Логическое время высокого уровня задается как TH = 0,693 * (RA + RB) * C
Время логики низкого уровня задается как TL = 0,693 * RB * C
Коэффициент заполнения выходной прямоугольной волны определяется как Рабочий цикл = (RA + RB) / (RA + 2 * RB).
Схема и описание контактов таймера 555
Теперь, как показано на рисунке, есть восемь контактов для микросхемы таймера 555, а именно:
1. грунт.
2. триггер.
3. Выход.
4. Сброс.
5. контроль
6. Порог.
7. разряд
8. мощность или Vcc
Контакт 1. Заземление: Этот контакт не имеет какой-либо особой функции. Он заземлен как обычно. Для работы таймера этот вывод должен и должен быть заземлен.
Контакт 8. Питание или VCC: Этот контакт также не имеет специальной функции. Он подключен к положительному напряжению. Чтобы таймер работал, этот вывод должен быть подключен к положительному напряжению в диапазоне от + 3,6 В до + 15 В.
Вывод 4. Сброс: Как обсуждалось ранее, в микросхеме таймера есть триггер. Выход триггера напрямую управляет выходом микросхемы на выводе 3.
Вывод сброса напрямую подключен к MR (Master Reset) триггера. При наблюдении мы можем наблюдать небольшой кружок на MR триггера. Этот кружок показывает, что вывод MR (Master Reset) является активным триггером LOW. Это означает, что для сброса триггером напряжение на выводе MR должно измениться с ВЫСОКОГО на НИЗКОЕ. При такой логике понижения триггер вряд ли опускается до НИЗКОГО. Таким образом, выходной сигнал становится НИЗКИМ независимо от каких-либо контактов.
Этот вывод подключен к VCC, чтобы триггер не мог выполнить полный сброс.
Вывод 3. ВЫХОД: Этот вывод также не имеет специальной функции. Этот вывод взят из конфигурации PUSH-PULL, образованной транзисторами.
Двухтактная конфигурация показана на рисунке. Базы двух транзисторов подключены к выходу триггера. Таким образом, когда на выходе триггера появляется высокий логический уровень, включается NPN-транзистор и на выходе появляется + V1. Когда на выходе триггера появляется логика LOW, транзистор PNP включается, и выход опускается на землю, или на выходе появляется –V1.
Таким образом, как используется двухтактная конфигурация для получения прямоугольной волны на выходе с помощью управляющей логики с триггера. Основная цель этой конфигурации - сбросить нагрузку с триггера. Очевидно, триггер не может выдать 100 мА на выходе.
До сих пор мы обсуждали контакты, которые не изменяют состояние вывода ни при каких условиях. Остальные четыре контакта являются особыми, поскольку они определяют выходное состояние микросхемы таймера, мы сейчас обсудим каждый из них.
Вывод 5. Контрольный вывод: Контрольный вывод подключается к отрицательному входному выводу компаратора 1.
Рассмотрим случай, когда напряжение между VCC и ЗЕМЛЕЙ составляет 9 В. Из-за делителя напряжения в микросхеме, как показано на рисунке 3 на странице 8, напряжение на выводе управления будет VCC * 2/3 (для VCC = 9, напряжение на выводе = 9 * 2/3 = 6 В).
Функция этого вывода - дать пользователю непосредственный контроль над первым компаратором. Как показано на рисунке выше, выход первого компаратора подается на сброс триггера. На этот вывод мы можем подать другое напряжение, скажем, если мы подключим его к +8 В. Теперь происходит следующее: напряжение на выводе THRESHOLD должно достигать +8 В, чтобы сбросить триггер и перетащить выходной сигнал вниз.
В нормальном случае V-out станет низким, как только конденсатор получит заряд до 2/3 В постоянного тока (+6 В для питания 9 В). Теперь, когда мы подаем другое напряжение на управляющий вывод (один отрицательный компаратор или компаратор сброса).
Конденсатор должен заряжаться, пока его напряжение не достигнет напряжения управляющего контакта. Из-за этой силы зарядки конденсатора время включения и выключения сигнала меняется. Так что выход испытывает другое включение оторванного пайка.
Обычно этот вывод опускается с помощью конденсатора. Чтобы избежать нежелательного шумового вмешательства в работу.
Контакт 2. TRIGGER: Контакт триггера перемещается с отрицательного входа компаратора два. Выход компаратора 2 подключен к выводу SET триггера. При высоком уровне двух выходов компаратора мы получаем высокое напряжение на выходе таймера. Таким образом, мы можем сказать, что триггерный вывод управляет выводом таймера.
Теперь вот что нужно заметить: низкое напряжение на контакте триггера вызывает высокое выходное напряжение, поскольку оно находится на инвертирующем входе второго компаратора. Напряжение на выводе триггера должно быть ниже VCC * 1/3 (при VCC 9 В, как предполагается, VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3 В). Таким образом, напряжение на контакте триггера должно быть ниже 3 В (для источника питания 9 В), чтобы на выходе таймера был высокий уровень.
Если этот вывод подключен к земле, выход всегда будет высоким.
Вывод 6. ПОРОГ: Пороговое напряжение на выводе определяет, когда следует сбросить триггер в таймере. Пороговый вывод выводится с положительного входа компаратора 1.
Здесь разница напряжений между выводами THRESOLD и CONTROL определяет выход компаратора 2 и, следовательно, логику сброса. Если разность напряжений положительная, триггер сбрасывается, и выход становится низким. Если разница отрицательная, логика на выводе SET определяет выход.
Если контрольный штифт открыт. Тогда напряжение, равное или превышающее VCC * (2/3) (т.е. 6 В для источника питания 9 В), сбросит триггер. Таким образом, выход становится низким.
Таким образом, мы можем сделать вывод, что напряжение на выводе THRESHOLD определяет, когда на выходе должен быть низкий уровень, когда контрольный вывод открыт.
Вывод 7. РАЗРЯД: этот вывод выводится из открытого коллектора транзистора. Поскольку транзистор (на котором был взят разрядный вывод, Q1) получил свою базу, подключенную к Qbar. Каждый раз, когда выходной сигнал становится низким или триггер сбрасывается, разрядный штифт подтягивается к земле. Поскольку Qbar будет высоким, когда Q низкий, поэтому транзистор Q1 включается, когда база транзистора получает питание.
Этот вывод обычно разряжает конденсатор в конфигурации ASTABLE, поэтому имя DISCHARGE.