IC 555 Pinouts, Circuite Astabile, Monostabile, Bistabile cu Formule Explorate

Postul explică modul în care funcționează IC 555, detaliile sale de referință de bază și modul de configurare a IC în modurile sale standard sau populare de circuite astabile, bistabile și monostabile. Postarea detaliază, de asemenea, diferitele formule pentru calcularea parametrilor IC 555.

Introducere

Lumea hobby-ului nostru ar fi mai puțin interesantă fără IC 555. Ar fi unul dintre primele noastre IC-uri care să fie utilizate în electronică. În acest articol vom analiza istoricul IC555, cele 3 moduri de funcționare și unele dintre specificațiile lor.

IC 555 a fost introdus în 1971 de o companie numită „Signetics”, a fost proiectat de Hans R. Camenzind. Se estimează că aproximativ 1 miliard de IC 555 sunt fabricate în fiecare an. Acesta este un IC 555 pentru fiecare 7 persoane din lume.

Compania Signetics este deținută de Philips Semiconductor. Dacă ne uităm la diagrama bloc internă a IC 555, găsim trei rezistențe de 5K ohm conectate în serie pentru a decide factorul de sincronizare, deci probabil că așa a luat dispozitivul numele de timer IC 555. Cu toate acestea, unele ipoteze susțin că selecția numelui nu are nicio legătură cu componentele interne ale CI, a fost selectată în mod arbitrar.

Cum funcționează IC 555

Un IC555 standard constă din 25 de tranzistoare, 15 rezistențe și 2 diode integrate pe o matriță de siliciu. Există două versiuni ale IC disponibile și anume cronometru militar și civil grad 555.

NE555 este un CI de grad civil și are un interval de temperatură de funcționare de la 0 la +70 grade Celsius. SE555 este de grad militar IC și are o temperatură de funcționare cuprinsă între -55 și +125 grade Celsius.

Veți găsi, de asemenea Versiunea CMOS a temporizatorului cunoscută sub numele de 7555 și TLC555 acestea consumă mai puțină energie comparativ cu standardul 555 și funcționează mai puțin de 5V.

Temporizatoarele versiunii CMOS constau mai degrabă în MOSFET-uri decât în ​​tranzistor bipolar, care este eficient și consumă mai puțină energie.

IC 555 Pinout și detalii de lucru:

1. Pinul 1 : Masă sau 0V: Este pinul negativ de alimentare al CI
2. Pinul 2 : Declanșator sau intrare: Un declanșator momentan negativ pe acest pin de intrare determină pinul de ieșire 3 să meargă la HIGH. Acest lucru se întâmplă printr-o descărcare rapidă a condensatorului de sincronizare sub nivelul de prag inferior al 1/3 tensiunii de alimentare. Condensatorul se încarcă încet prin intermediul rezistorului de sincronizare și, atunci când crește peste nivelul de alimentare 2/3, pin3 devine din nou LOW. Această comutare PORNIT / OPRIT este realizată de un intern ȘLAP etapă.
3. Pinul 3 : Ieșire: este ieșirea care răspunde pinilor de intrare fie mergând sus sau jos, sau prin oscilarea ON / OFF
4. Pinul 4 : Resetare: este pinul de resetare care este întotdeauna conectat la sursa pozitivă pentru funcționarea normală a CI. Când este împământat, resetează momentan ieșirea IC la poziția sa inițială și, dacă este conectată permanent la masă, menține operațiunile IC dezactivate.
5. Pinul 5 : Control: Un potențial variabil extern extern poate fi aplicat pe acest pin pentru a controla sau modula lățimea impulsului pin3 și pentru a genera un PWM controlat.
6. Pinul 6 : Prag: Acesta este pinul de prag care determină ieșirea să scadă LOW (0V) imediat ce încărcarea condensatorului de sincronizare atinge pragul superior al 2 / 3a tensiune de alimentare.
7. Pinul 7 : Descărcare: Acesta este știftul de descărcare controlat de flip-flop-ul intern, care forțează condensatorul de sincronizare să se descarce imediat ce a atins nivelul pragului de tensiune de alimentare 2/3.
8. Pinul 8 : Vcc: Este intrarea pozitivă de alimentare între 5 V și 15 V.

3 moduri de cronometru:

1. Declanșator bistabil sau Schmitt
2. Monostabil sau o singură lovitură
3. Astabil

Mod bistabil:

Când IC555 este configurat în modul bistabil, acesta funcționează ca un flip-flop de bază. Cu alte cuvinte, când este dat declanșatorul de intrare, acesta comută starea de ieșire ON sau OFF.

În mod normal # pin2 și # pin4 sunt conectate la rezistențe de tracțiune în acest mod de funcționare.

Când # pin2 este legat la pământ pentru o scurtă durată, ieșirea la # pin3 crește pentru a reseta ieșirea, # pin4 este scurtcircuitat momentan la masă, iar apoi ieșirea scade.

Nu este nevoie de un condensator de sincronizare aici, dar este recomandat conectarea unui condensator (0,01 uF la 0,1 uF) pe # pin5 și masă. # pin7 și # pin6 pot fi lăsate neconectate în această configurație.

Iată un circuit bistabil simplu:

Când butonul setat este apăsat, ieșirea se ridică și când butonul de resetare este apăsat, ieșirea trece la starea scăzută. R1 și R2 pot avea 10k ohm, condensatorul poate fi oriunde între valoarea specificată.

Mod monostabil:

O altă aplicație utilă a temporizatorului IC 555 este sub forma unui circuit multivibrator monostabil sau monostabil , așa cum se arată în figura de mai jos.

De îndată ce semnalul de declanșare a intrării devine negativ, modul one-shot este activat, determinând pinul de ieșire 3 să crească la nivelul Vcc. Perioada de timp a stării de ieșire ridicată poate fi calculată urmând formula:

• T_înalt= 1,1 R_LAC

După cum se vede în figură, marginea negativă a intrării forțează comparatorul 2 să comute flip-flop-ul. Această acțiune face ca ieșirea la pinul 3 să crească.

De fapt, în acest proces, condensatorul C este încărcat către VCC prin rezistor OUT . În timp ce condensatorul se încarcă, ieșirea este menținută ridicată la nivelul Vcc.

Demo video

Când tensiunea din condensator capătă nivelul de prag de 2 VCC / 3, comparatorul 1 declanșează flip-flop-ul, forțând ieșirea să schimbe starea și să scadă.

Ulterior, aceasta reduce descărcarea, determinând descărcarea condensatorului și menținerea la aproximativ 0 V până la următorul declanșator de intrare.

Figura de mai sus arată întreaga procedură când intrarea este declanșată scăzută, ducând la o formă de undă de ieșire pentru o acțiune monostabilă cu o singură lovitură a IC 555.

Momentul ieșirii pentru acest mod poate varia de la microsecunde la multe secunde, permițând această operațiune să devină utilă pentru o gamă de aplicații diferite.

Explicație simplificată pentru începători

Generatoarele de impuls monostabile sau one-shot sunt utilizate pe scară largă în multe aplicații electronice, unde un circuit trebuie pornit pentru un timp prestabilit după declanșare. Lățimea impulsului de ieșire la # pin3 poate fi determinată utilizând această formulă simplă:

• T = 1.1RC

Unde

• T este timpul în secunde
• R este rezistența în ohm
• C este capacitate în farade

Pulsul de ieșire scade atunci când tensiunea din condensator este egală cu 2/3 din Vcc. Declanșatorul de intrare între două impulsuri trebuie să fie mai mare decât constanta de timp RC.

Iată un circuit monostabil simplu:

Rezolvarea unei aplicații practice monostabile

Aflați perioada formei de undă de ieșire pentru exemplul de circuit prezentat mai jos atunci când este declanșată de un impuls de margine negativ.

Soluţie:

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

Cum funcționează modul Astable:

Referindu-ne la figura IC555 a circuitului de mai jos, condensatorul C se încarcă către VCC nivel prin cele două rezistențe R_LAși R_B. Condensatorul este încărcat până ajunge la peste 2 VCC / 3. Această tensiune devine tensiunea de prag pe pinul 6 al IC. Această tensiune operează comparatorul 1 pentru a declanșa flip-flop-ul, ceea ce face ca ieșirea la pinul 3 să devină scăzută.

Odată cu aceasta, tranzistorul de descărcare este pornit, rezultând ieșirea pinului 7 care descarcă condensatorul prin rezistor RB .

Acest lucru face ca tensiunea din interiorul condensatorului să scadă până când în cele din urmă scade sub nivelul declanșatorului ( VCC / 3). Această acțiune declanșează instantaneu stadiul de basculare al IC-ului, determinând ieșirea IC-ului să devină mare, oprind tranzistorul de descărcare. Acest lucru permite din nou condensatorului să se încarce prin rezistențe OUT și RB spre VCC .

Intervalele de timp care sunt responsabile pentru rotirea ieșirii în sus și în jos pot fi calculate folosind relațiile

• T_înalt≈ 0,7 (R_LA+ R_B) C
• T_scăzut≈ 0,7 R_B C

Perioada totală este

• T = punct = T_înalt+ T_scăzut

Tutorial video

Explicație simplificată pentru începători

Acesta este cel mai frecvent utilizat model multivibrator sau AMV, cum ar fi în oscilatoare, sirene, alarme , blițuri etc. și acesta ar fi unul dintre primele noastre circuite implementate pentru IC 555 ca hobbyist (vă amintiți LED-ul alternativ al clipitorului?).

Când IC555 este configurat ca multivibrator astabil, acesta dă impulsuri continue de formă dreptunghiulară la # pin3.

Frecvența și lățimea impulsului pot fi reglate de R1, R2 și C1. R1 este conectat între Vcc și descărcare # pin7, R2 este conectat între # pin7 și # pin2 și, de asemenea, # pin6. # Pin6 și # pin2 sunt scurtcircuitate.

Condensatorul este conectat între # pin2 și masă.

Frecvența pentru Multivibratorul Astable poate fi calculat folosind această formulă:

• F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Unde,

• F este frecvența în Hz
• R1 și R2 sunt rezistențe în ohmi
• C1 este condensator în farade.

Timpul ridicat pentru fiecare impuls dat de:

• Înalt = 0,693 (R1 + R2) * C

Timpul redus este dat de:

• Minim = 0,693 * R2 * C

Toate „R” sunt în ohmi, iar „C” este în ohmi.

Iată un circuit multivibrator de bază astabil:

Pentru 555 temporizatoare IC cu tranzistoare bipolare, trebuie evitat R1 cu valoare scăzută, astfel încât ieșirea să rămână saturată în apropierea tensiunii la sol în timpul procesului de descărcare, altfel „timpul scăzut” ar putea fi nesigur și putem vedea valori mai mari pentru timpul scăzut practic decât valoarea calculată .

Rezolvarea unui exemplu de problemă Astable

În figura următoare găsiți frecvența IC 555 și trageți rezultatele formei de undă de ieșire.

Soluţie:

Imaginile de formă de undă pot fi văzute mai jos:

Circuit IC 555 PWM folosind diode

Dacă doriți ca ieșirea să aibă un ciclu de funcționare mai mic de 50%, adică un timp ridicat mai scurt și un timp redus mai lung, o diodă poate fi conectată pe R2 cu catod pe partea condensatorului. Se mai numește și modul PWM pentru temporizatorul 555 IC.

De asemenea, puteți proiecta un 555 circuit PWM cu ciclu de funcționare variabil două diode așa cum se arată în figura de mai sus.

Circuitul PWM IC 555 care utilizează două diode este în esență un circuit stabil în care timpul de încărcare și descărcare a condensatorului C1 este bifurcat prin canale separate folosind diode. Această modificare îi permite utilizatorului să regleze perioadele ON / OFF ale IC-ului separat și, prin urmare, să atingă rapid rata PWM dorită.

Calculul PWM

Într-un circuit IC 555 folosind două diode, formula pentru calcularea ratei PWM poate fi realizată folosind următoarea formulă:

T_înalt≈ 0,7 (rezistență R1 + POT) C

Aici, rezistența POT se referă la reglarea potențiometrului și la nivelul de rezistență al acelei părți particulare a vasului prin care se încarcă condensatorul C.

Să presupunem că potul este un pot de 5 K și este reglat la nivelul 60/40, producând niveluri de rezistență de 3 K și 2 K. Apoi, în funcție de porțiunea de rezistență care încarcă condensatorul, valoarea ar putea fi utilizată în cele de mai sus formulă.

Dacă reglarea laterală de 3 K este cea care încarcă condensatorul, atunci formula ar putea fi rezolvată ca:

T_înalt≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

Pe de altă parte, dacă este de 2 K care este pe partea de încărcare a reglajului potului, atunci formula poate fi rezolvată ca.

T_înalt≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Vă rugăm să vă amintiți, în ambele cazuri, C va fi în Farads. Deci, trebuie mai întâi să convertiți valoarea microfaradului din schema dvs. în Farad, pentru a obține o soluție corectă.

Referințe: Stackexchange