Når man utvikler elektroniske enheter, blir det ofte nødvendig å generere pulser av en gitt lengde eller å generere et rektangulært signal med en gitt frekvens og et visst forhold mellom lengde og pause. Det vil ikke være vanskelig for en erfaren designer å designe en slik enhet på separate digitale elementer, men det er mer praktisk å bruke en spesialisert mikrokrets for dette formålet.
Innhold
Hva er NE555-brikken og hvor kan den brukes
NE555-brikken ble utviklet på 70-tallet av forrige århundre og er fortsatt veldig populær blant profesjonelle og amatører. Det er en timer innelukket i et hus med 8 pinner.Tilgjengelig i DIP eller ulike overflatemonterte (SMD) versjoner.
Mikrokretsen inneholder to komparatorer - øvre og nedre. Ved deres innganger dannes en referansespenning, lik 2/3 og 1/3 av forsyningsspenningen. Deleren er dannet av motstander motstand 5 kOhm. Komparatorene styrer RS flip-flop. En bufferforsterker og en transistorbryter er koblet til utgangen. Hver komparator har en ledig inngang, den tjener til å levere eksterne styresignaler. Den øvre komparatoren utløses når et høyt nivå vises og skifter utgangen til mikrokretsen til et lavt nivå. Den nedre "vakten" senker spenningen under 1/3 VCC og setter timerutgangen til en logisk enhet.
Hovedegenskapene til NE555-brikken
Egenskapene til timeren fra forskjellige produsenter kan variere innenfor små grenser, men ingen har grunnleggende avvik (bortsett fra mikrokretser av ukjent opprinnelse, du kan forvente noe fra dem):
- Forsyningsspenningen er standard angitt fra +5 til +15 V, selv om databladene inneholder grenser på 4,5 ... 18 V.
- Utgangsstrømmen er 200 mA.
- Utgangsspenningen er maksimalt VCC minus 1,6 V, men ikke mindre enn 2 V med en forsyningsspenning på 5 V.
- Strømforbruk ved 5 V er ikke mer enn 5 mA, ved 15 V - opptil 13 mA.
- Feilen i dannelsen av pulsvarigheten er ikke mer enn 2,25%.
- Maksimal driftsfrekvens er 500 kHz.
Alle parametere er spesifisert for en omgivelsestemperatur på +25 °C.
Plassering og formål med pinner
Timerutgangene er ordnet som standard, uavhengig av kassedesign - i stigende rekkefølge fra tasten mot klokken (sett ovenfra), fra 1 til 8. Hver utgang har sitt eget formål:
- GND – felles strømforsyningsledning til enheten.
- TRIG - når et lavt nivå påføres, starter den den andre (lavere i henhold til skjemaet) komparatoren, en logisk enhet vises ved utgangen, og setter den interne RS-flip-flop til 0. En ekstern timing RC-krets er koblet til den. Går foran THR.
- UTE - exit. Det høye nivået på signalet er litt lavere enn forsyningsspenningen, det lave nivået er 0,25 V.
- NULLSTILLE - nullstille. Uavhengig av signalene på andre innganger, hvis det er et lavt nivå, tilbakestiller den utgangen til 0 og deaktiverer timeren.
- CTRL - ledelse. Den har alltid et nivå på 2/3 av strømskinnespenningen. Her kan du bruke et eksternt signal og modulere utgangen med det.
- THR - når et høyt nivå vises (mer enn 2/3 av strømforsyningen), er den første (øverste i henhold til skjemaet) utløser satt til 1 og den interne RS flip-flop går inn i tilstanden til en logisk enhet.
- DIS - utladningen av tidsinnstillingskondensatoren. Når en høynivåutløser vises ved utgangen, åpnes den interne transistoren, en rask utladning oppstår. Timeren er klar for neste driftssyklus.
- VCC – effektuttak. Den kan forsynes med spenning fra 5 til 15 V.
Beskrivelse av driftsmodusene til NE555-brikken
Selv om arkitekturen til timeren gjør at den kan brukes i en rekke moduser, er det tre typiske driftsmoduser for NE555.
Enkel vibrator (standby multivibrator)
Startposisjon:
- inngang 2 høyt logisk nivå;
- ved inngangene R og S til utløseren - nuller;
- trigger utgang - 1;
- utladningskretstransistoren er åpen, kondensatoren C er shuntet;
- utgang 3 er nivå 0.
Når et nullnivå vises ved inngang 2, bytter den nedre komparatoren til 1, og snur utløseren til 0. Et høyt nivå vises ved utgangen til mikrokretsen.Samtidig lukkes transistoren og slutter å shunte kondensatoren. Den begynner å lades gjennom motstand R. Så snart spenningen over den når 2/3 av VCC, vil den øvre komparatoren fungere, sette triggeren tilbake til 1, og timerutgangen til 0. Transistoren vil slå seg på og utlade kapasitansen . Dermed vil det dannes en positiv puls ved utgangen, hvis begynnelse bestemmes av et eksternt signal på inngang 2, og fullføringen avhenger av tidspunktet for kondensatorladingen, som beregnes med formelen t=1.1⋅R⋅ C.
multivibrator
Når strøm tilføres, utlades kondensatoren, ved inngang 2 (og 6) logisk 0, ved utgangen til timer 1 (denne prosessen er beskrevet i forrige avsnitt). Etter å ha ladet kapasitansen gjennom R1 og R2 til nivået 2/3 VCC, vil et høyt nivå ved inngang 6 snu utgang 3 til null, og utladningstransistoren slås på. Men kondensatoren vil ikke bli utladet direkte, men gjennom R2. Som et resultat vil kretsen komme til sin opprinnelige posisjon, og syklusen vil gjenta seg igjen og igjen. Fra beskrivelsen av prosessen kan man se at ladetiden bestemmes av summen av motstandene R1, R2 og kapasitansen til kondensatoren, og utladingstiden er satt av R1 og C. I stedet for R1 og R2, du kan sette variable motstander og raskt kontrollere frekvensen og driftssyklusen til pulsene. Formler for beregning:
- pulsvarighet t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
- pausevarighet t2=0,693⋅R2⋅C;
- pulsrepetisjonshastighet f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.
Pausetiden kan ikke overskride pulstiden. For å omgå denne begrensningen, skilles utladnings- og ladekretsene ved å inkludere en diode i kretsen (katode til pinne 6, anode til pinne 7).
Schmitt trigger
På 555-brikken kan du bygge en Schmitt-utløser.Denne enheten konverterer et langsomt skiftende signal (sinusformet, sagtann, etc.) til en firkantbølge. Her brukes ikke tidskretser, signalet mates til innganger 2 og 6, sammenkoblet. Når terskelen på 2/3 VCC er nådd, bytter utgangsspenningen brått til 1, når den faller til nivået 1/3, synker den også brått til null. Tvetydighetssonen er 1/3 av forsyningsspenningen.
Fordeler og ulemper
Den største fordelen med NE555-brikken er dens brukervennlighet - for å bygge en krets er en liten binding tilstrekkelig, noe som egner seg godt til beregning. Samtidig er kostnaden for enheten lav.
Den største ulempen med timeren er den uttalte avhengigheten av pulsvarigheten av forsyningsspenningen. Dette skyldes det faktum at kondensatoren i den enkle vibrator- eller multivibratorkretsen lades gjennom en motstand (eller gjennom to), og den øvre terminalen til motstanden er koblet til forsyningsbussen. Strømmen gjennom motstanden dannes av spenningen VCC - jo høyere den er, jo større er strømmen, jo raskere vil kondensatoren lades, jo tidligere vil komparatoren fungere, jo kortere vil det genererte tidsintervallet være. Av en eller annen ukjent grunn er ikke dette øyeblikket i den tekniske dokumentasjonen, men det er godt kjent for utviklerne.
En annen ulempe med timeren er at terskelspenningene til komparatorene dannes av interne delere og ikke kan justeres. Dette begrenser bruksmulighetene til NE555.
Og enda en ubehagelig funksjon. I forbindelse med push-pull-skjemaet for å konstruere utgangstrinnet, ved bytteøyeblikket (når den øvre transistoren allerede er åpen, og den nedre ennå ikke er lukket, eller omvendt) det er en gjennomstrømspuls. Dens varighet er kort, men det fører til ytterligere oppvarming av mikrokretsen og genererer interferens i strømkretsene.
Hva er analogene
Under eksistensen av timeren har et stort antall kloner blitt utviklet og utgitt. De produseres av ulike selskaper, men de inneholder alle tallet 555 i navnet. Blant fabrikkene som produserer analoger er det både populære produsenter av elektroniske komponenter og ukjente produsenter fra Sørøst-Asia. Hvis førstnevnte gir de deklarerte parameterne, bør det ikke forventes noen garantier fra sistnevnte. Avvik fra de oppgitte egenskapene kan være store.
I USSR ble en lignende timer KR1006VI1 utviklet. Funksjonen er nøyaktig den samme som originalen, med ett unntak: utgang 2 har forrang over utgang 6 (og ikke omvendt, som NE555). Dette må tas hensyn til ved utforming av ordninger. Og en ting til: КР-indeksen betyr at mikrokretsen kun produseres i DIP8-pakken.
Eksempler på praktisk bruk
Omfanget av praktisk anvendelse av timeren er bredt; innenfor rammen av denne gjennomgangen vil det ikke være mulig å dekke emnet fullt ut. Men de vanligste eksemplene er verdt å vurdere.
I enkeltvibratormodus på flere mikrokretser er det mulig å bygge en kodelås med tidsbegrensning for å slå koden. En annen måte er å bruke den som en signalanordning for å nå et terskelnivå (belysningsstyrke, tankfyllingsnivå, etc.) i forbindelse med ulike sensorer.
I multivibratormodus (stabil modus) finner timeren den bredeste applikasjonen. På flere timere kan du bygge en kransbryter med separat regulering av blinkefrekvens, på tid og pausetid.Det er mulig å bruke NE555 som grunnlag for et tidsrelé og danne en forbrukerinnkoblingstid fra 1 til 25 sekunder. Du kan bygge en metronom for en musiker. Dette er den mest brukte brikkemodusen, og det er umulig å beskrive alle applikasjonene.
Som en Schmitt-utløser brukes timeren sjelden. Men i bistabil modus uten frekvensinnstillingselementer, brukes NE555 som en debouncer eller en to-knapps bryter i start-stopp-modus. Faktisk er det kun den innebygde RS flip-flop som brukes. Det er også kjent å bygge en PWM-kontroller basert på timeren.
Det finnes samlinger av kretser som beskriver ulike bruksområder for NE555-timeren. De beskriver tusenvis av måter å bruke brikken på. Men selv dette er kanskje ikke nok for designerens nysgjerrige sinn, og han vil finne en ekstra bruk av timeren som ennå ikke er beskrevet noe sted. Mulighetene som er fastsatt av utviklerne av mikrokretsen tillater dette.
Lignende artikler:
