Building 555 Timer IC-alapú stabil multivibrátor
Külső triggerek használata nélkül az 555-ös időzítő IC váltakozhat a két állapota között. Három további külső alkatrész, két ellenállás (R 1 és R 2 ), és egy kondenzátor (C) hozzáadható az IC 555-höz, hogy astabil multivibrátor áramkörré alakítsa át. Az alábbi áramkör az IC 555 stabil multivibrátorként való használatát mutatja be, a három külső résszel együtt.
Mivel a 6. és 2. érintkező már csatlakoztatva van, az eszköz automatikusan aktiválódik, és oszcillátorként működik anélkül, hogy külső trigger impulzusra lenne szükség. V CC Mivel a fenti áramkörben a 3. érintkező a kimeneti kapocs, a kimenet innen húzható. A külső alaphelyzetbeállító érintkező az áramkör 4-es érintkezője, és ez a tű képes újraindítani az időzítőt, de általában a 4-es érintkező a V-hez van csatlakoztatva. CC amikor a reset funkció nincs használatban.
A küszöbfeszültség szintje az 5-ös érintkezőn biztosított vezérlőfeszültségtől függően ingadozik. Ezzel szemben az 5-ös érintkező gyakran egy kondenzátoron keresztül kapcsolódik a földhöz, amely kiszűri a külső zajt a terminálról. A földelés kivezetése az 1. R érintkező 1 , R 2 , és C alkotják az időzítő áramkört, amely szabályozza a kimeneti impulzus szélességét.
Működési elv
Az IC 555 belső áramköre stabil módban jelenik meg, R betűvel 1 , R 2 , és C mind az RC időzítő áramkör része.
A flip-flop először alaphelyzetbe áll, amikor csatlakoztatva van a tápellátáshoz, ami miatt az időzítő kimenete alacsony állapotba kapcsol. A Q’-hoz való csatolás eredményeként a kisülési tranzisztor a telítési pontra tolódik. A tranzisztor lehetővé teszi az időzítő áramkör C kondenzátorának kisülését, amely az IC 555 7-es érintkezőjéhez kapcsolódik. Az időzítő kimenete most elhanyagolható. Ebben az esetben a triggerfeszültség az egyetlen feszültség a kondenzátoron. Ennek eredményeként, ha a kondenzátor feszültsége 1/3 V alá esik CC , a referenciafeszültség, amely aktiválja a sz. komparátort. 2. számú összehasonlító kimenete. 2 kisütés közben magas lesz. Ennek eredményeként a flip-flop be lesz állítva, és HIGH kimenetet produkál az időzítő számára a 3. lábon.
A tranzisztort kikapcsolja ez a magas kimenet. Ennek eredményeként az R ellenállásokon keresztül 1 és R 2 , a C kondenzátor feltöltődik. A 6-os érintkező a kondenzátor és az ellenállás találkozási pontjához csatlakozik, ezért a kondenzátor feszültsége most egyenlő a küszöbfeszültséggel. Ahogy a kondenzátor töltődik, a feszültsége exponenciálisan emelkedik V felé CC ; amikor eléri a 2/3 V-ot CC , a küszöb-összehasonlító referenciafeszültsége (1. komparátor), a kimeneti tüskék.
A flip-flop tehát RESET. Az időzítő kimenete LOW-ra csökken. Ez az alacsony kimenet újraindítja a tranzisztort, ami kisülési útvonalat ad a kondenzátornak. Ennek eredményeként az R ellenállás 2 lehetővé teszi a C kondenzátor kisülését. Így a ciklus folytatódik.
Ennek eredményeként a kondenzátor töltése közben a kimeneti feszültség magas a 3-as érintkezőn, és a kondenzátor körüli feszültség agresszíven megnő. Ehhez hasonlóan a 3-as érintkező kimeneti feszültsége alacsony, és ahogy a kondenzátor kisül, a feszültsége exponenciálisan esik le. A kimeneti hullámforma téglalap alakú impulzusok sorozatának tűnik.
A kondenzátorfeszültség és a kimeneti feszültség hullámformái
Ennek eredményeként R 1 + R 2 A töltési csatorna teljes ellenállását jelenti, C pedig a töltési időállandót. Csak akkor, ha a kondenzátor áthalad az R ellenálláson 2 kisülés közben kisüt. R 2 C a kisülési időállandó ennek eredményeként.
Üzemi ciklus
Az ellenállások R 1 és R 2 befolyásolja a töltési és a kisütési időállandót. Az időállandó változása jellemzően nagyobb, mint a kisütési időállandó. Emiatt a HIGH kimenet hosszabb ideig jelentkezik, mint a LOW kimenet, és a kimeneti hullámforma nem szimmetrikus, így ha T egy ciklus időtartama és TON a nagyobb kimenet ideje, akkor a munkaciklust a következőképpen adja meg: :
Tehát a munkaciklus százalékban a következő lesz:
Ahol T a töltési és kisütési idők összege, T TOVÁBB és T KI , a következő egyenlet megadja T értékét TOVÁBB vagy a töltési idő T C :
A kiürítési idő T D , gyakran T. néven ismert KI , által adva:
Következésképpen egy T ciklus időtartamának képlete a következő:
Behelyettesítve a %-os terhelési ciklus képletébe:
A gyakoriságot a következőképpen adja meg:
Alkalmazás – Négyszöghullámok generálása
Egy stabil multivibrátor munkaciklusa általában magasabb, mint 50%. Amikor a munkaciklus pontosan 50%, egy stabil multivibrátor négyszöghullámot produkál kimenetként. Az 50%-os vagy ennél alacsonyabb munkaciklusokat nehéz elérni, ha az IC 555 stabil multivibrátorként működik, amint azt korábban említettük. Az áramkörnek néhány változtatáson kell keresztülmennie.
Két dióda van hozzáadva, az egyik párhuzamosan az R ellenállással 2 a másik pedig sorosan az R ellenállással 2 a kondenzátorhoz csatlakoztatott katóddal. Az ellenállások cseréjével R 1 és R 2 , lehetőség van az 5% és 95% közötti zárójelben egy terhelési ciklus létrehozására. A négyszög alakú kimenet létrehozására szolgáló áramkör az alábbiak szerint konfigurálható:
Ebben az áramkörben a kondenzátor töltődik, miközben az áramot R-en keresztül továbbítja 1 , D 1 , és R 2 töltés közben. D-n keresztül kisül 2 és R 2 kisütéskor.
A töltési idő állandó, T TOVÁBB = T C , a következőképpen számítható ki:
És így kapod meg a kisülési időállandót, a T KI = T D :
Következésképpen a D munkaciklust a következők határozzák meg:
R elkészítése 1 és R 2 egyenlő értékű négyszöghullámot eredményez 50%-os kitöltési tényezővel.
50%-nál kisebb munkaciklus érhető el, ha R 1 ellenállása kisebb, mint R 2 ’s míg általában R 1 és R 2 ennek érdekében potenciométerekkel helyettesíthető. Diódák használata nélkül egy stabil multivibrátor segítségével egy másik négyszöghullám-generátor áramkör is felépíthető. R 2 a 3. és 2. érintkező, vagy a kimeneti kapocs és a trigger terminál közé csatlakozik. Az alábbiakban az áramkör diagramja látható:
Mind a töltési, mind a kisütési folyamat ebben az áramkörben csak az R ellenálláson keresztül megy végbe 2 . A kondenzátort nem szabad külső csatlakozásoknak kitenni, amikor az R ellenállással tölti 1 , amelyet magas értékre kell állítani. Ezenkívül garantálja, hogy a kondenzátor teljes potenciálját töltse fel (V CC ).
Alkalmazás – Impulzushelyzet-változatok
Két 555-ös időzítő IC, amelyek közül az egyik stabil, a másik pedig monostabil üzemmódban működik, impulzushelyzet modulációt kínál. Először is, az IC 555 astabil üzemmódban van, a modulációs jel az 5. érintkezőn érvényesül, és az IC 555 impulzusszélességű modulált hullámot állít elő kimenetként. A következő, monostabil üzemmódban működő IC 555 trigger bemenete fogadja ezt a PWM jelet. A második IC 555 kimeneti impulzusainak helye a PWM jeltől függően változik, amely ismét a moduláló jeltől függ.
Az alábbiakban egy impulzushelyzet-modulátor áramköri konfigurációja látható, amely két 555-ös időzítő integrált áramkört használ.
A vezérlőfeszültség, amely meghatározza az első IC 555 minimális feszültségét vagy küszöbszintjét, az UTL (Upper Threshold Level) létrehozásához kerül beállításra.
Ahogy a küszöbfeszültség változik az alkalmazott moduláló jelhez képest, úgy változik az impulzusszélesség és az időkésleltetés is. Amikor ezt a PWM jelet alkalmazzuk a második IC kiváltására, az egyetlen dolog, ami megváltozik, az a kimeneti impulzus helye, sem az amplitúdója, sem a szélessége nem változik.
Következtetés
Az 555-ös időzítő IC szabadon futó oszcillátorként vagy stabil multivibrátorként működhet, ha további alkatrészekkel kombinálják. Az astabil módban lévő 555 időzítő IC-ket számos alkalmazásban használják, kezdve az impulzussorozat generálásától a modulációig és a négyszöghullám generálásáig.