Building 555 Timer Multivibrator astable bazat pe IC
Fără utilizarea vreunui declanșator extern, 555 timer IC poate alterna între cele două stări ale sale. Trei părți externe suplimentare, două rezistențe (R 1 și R 2 ), și un condensator (C) poate fi adăugat la IC 555 pentru a-l transforma într-un circuit multivibrator astable. Circuitul de mai jos arată utilizarea IC 555 ca multivibrator astable împreună cu cele trei părți externe.
Deoarece pinii 6 și 2 sunt deja conectați, dispozitivul se va activa automat și va funcționa ca un oscilator fără a fi nevoie de un impuls de declanșare extern. V CC deoarece o tensiune de intrare de alimentare este legată de pinul 8. Deoarece pinul 3 din circuitul de mai sus este terminalul de ieșire, ieșirea poate fi extrasă de aici. Pinul de resetare extern este pinul 4 din circuit și acest pin poate reporni cronometrul, dar de obicei pinul 4 este conectat la V CC când funcția de resetare nu este utilizată.
Nivelul tensiunii de prag va fluctua în funcție de tensiunea de control furnizată la pinul 5. În schimb, pinul 5 este adesea legat de pământ printr-un condensator, care filtrează zgomotul extern de la bornă. Borna de masă este pinul 1. R 1 , R 2 , și C alcătuiesc circuitul de temporizare, care controlează lățimea impulsului de ieșire.
Principiul de funcționare
Circuitul intern al IC 555 este afișat în modul astable, cu R 1 , R 2 , și C fiind toate o parte a circuitului de sincronizare RC.
Bistabilul este mai întâi resetat atunci când este conectat la sursa, ceea ce face ca ieșirea temporizatorului să treacă la o stare scăzută. Ca rezultat al cuplării la Q’, tranzistorul de descărcare este împins la punctul de saturație. Tranzistorul va permite condensatorului C al circuitului de temporizare, care este conectat la pinul 7 al IC 555, să se descarce. Ieșirea temporizatorului este acum neglijabilă. Tensiunea de declanșare este singura tensiune prezentă pe condensator în acest caz. Ca rezultat, dacă tensiunea condensatorului scade sub 1/3 V CC , tensiunea de referință care activează comparatorul nr. 2, ieșirea comparatorului nr. 2 va deveni ridicat în timpul descărcării. Flip-flop-ul va fi setat ca rezultat, producând o ieșire HIGH pentru temporizator la pinul 3.
Tranzistorul va fi oprit de această ieșire ridicată. Ca urmare, prin rezistențele R 1 și R 2 , condensatorul C se încarcă. Pinul 6 este conectat la joncțiunea unde condensatorul și rezistorul se întâlnesc, prin urmare, tensiunea condensatorului este acum egală cu tensiunea de prag. Pe măsură ce condensatorul se încarcă, tensiunea acestuia crește exponențial spre V CC ; cand ajunge la 2/3 V CC , tensiunea de referință a comparatorului de prag (comparatorul 1), vârfurile sale de ieșire.
Prin urmare, flip-flop-ul este RESET. Ieșirea temporizatorului scade la LOW. Această ieșire scăzută va reporni tranzistorul, ceea ce oferă condensatorului o rută de descărcare. Ca urmare, rezistența R 2 va permite condensatorului C să se descarce. Astfel, ciclul continuă.
Ca rezultat, în timp ce condensatorul se încarcă, tensiunea de ieșire este mare la pinul 3, iar tensiunea din jurul condensatorului crește agresiv. Similar cu aceasta, tensiunea de ieșire a pinului 3 este scăzută și, pe măsură ce condensatorul se descarcă, tensiunea acestuia scade exponențial. Forma de undă de ieșire arată ca o serie de impulsuri dreptunghiulare.
Formele de undă ale tensiunii condensatorului și tensiunii de ieșire
Ca urmare, R 1 + R 2 reprezintă rezistența totală în canalul de încărcare, iar C reprezintă constanta de timp de încărcare. Numai când condensatorul trece prin rezistorul R 2 în timpul descărcării se descarcă. R 2 C este constanta de timp de descărcare ca rezultat.
Ciclul de funcționare
Rezistențele R 1 și R 2 afectează atât constantele de timp de încărcare, cât și de descărcare. Variația constantei de timp este de obicei mai mare decât constanta de timp de descărcare. Ieșirea HIGH continuă să apară pentru o perioadă mai lungă decât ieșirea LOW, iar forma de undă de ieșire nu este simetrică, așa că dacă T este durata unui ciclu și TON este timpul pentru o ieșire mai mare, atunci ciclul de lucru este dat de :
Deci, ciclul de funcționare în procente va fi:
Unde T este totalul timpilor de încărcare și descărcare, T PE Si t OFF , următoarea ecuație oferă valoarea lui T PE sau timpul de încărcare T C :
Timpul de descărcare T D , adesea cunoscut sub numele de T OFF , este dat de:
În consecință, formula pentru durata unui ciclu T este:
Înlocuind în formula % Duty Cycle:
Frecvența este dată de:
Aplicație – Generarea undelor pătrate
Ciclul de funcționare al unui multivibrator astable este de obicei mai mare de 50%. Când ciclul de lucru este exact de 50%, un multivibrator astable produce o undă pătrată ca ieșire. Cicluri de lucru de 50% sau ceva mai mici decât acestea sunt dificil de realizat, IC 555 acționând ca un multivibrator astable, așa cum sa menționat anterior. Circuitul trebuie să treacă prin câteva modificări.
Se adaugă două diode, una în paralel cu rezistența R 2 iar celălalt în serie cu rezistența R 2 cu catodul conectat la condensator. Prin schimbarea rezistențelor R 1 și R 2 , este posibil să se creeze un ciclu de lucru în intervalul de 5% până la 95%. Circuitul pentru crearea undelor pătrate de ieșire poate fi configurat după cum urmează:
În acest circuit, condensatorul se încarcă în timp ce transferă curent prin R 1 , D 1 , și R 2 în timpul încărcării. Se descarcă prin D 2 și R 2 la descărcare.
Constanta de timp de încărcare, T PE = T C , poate fi calculat după cum urmează:
Și așa obțineți constanta de timp de descărcare, T OFF = T D :
În consecință, ciclul de funcționare D este determinat de:
Făcând R 1 și R 2 valoare egală va avea ca rezultat o undă pătrată cu un ciclu de lucru de 50%.
Un ciclu de lucru mai mic de 50% este atins atunci când R 1 Rezistența lui este mai mică decât R 2 în timp ce în mod normal R 1 și R 2 pot fi înlocuite cu potențiometre pentru a realiza acest lucru. Fără a utiliza nicio diodă, un alt circuit generator de unde pătrate poate fi construit folosind un multivibrator astable. R 2 este conectat între pinii 3 și 2 sau borna de ieșire și borna de declanșare. Mai jos este o diagramă a circuitului:
Atât procesele de încărcare, cât și cele de descărcare din acest circuit au loc numai prin rezistorul R 2 . Condensatorul nu trebuie expus la conexiuni exterioare atunci când se încarcă prin rezistorul R 1 , care ar trebui setat la o valoare mare. În plus, servește pentru a garanta că condensatorul se încarcă la potențialul maxim (V CC ).
Aplicație – Variații de poziție a pulsului
Două circuite integrate de cronometru 555, dintre care unul rulează în modul astable și dimpotrivă în modul monostabil, oferă modularea poziției pulsului. În primul rând, IC 555 este în modul astable, semnalul de modulație se aplică la Pinul 5 și IC 555 produce o undă modulată pe lățime de impuls ca ieșire. Intrarea de declanșare a următorului IC 555, care rulează în modul monostabil, primește acest semnal PWM. Locația impulsurilor de ieșire ale celui de-al doilea IC 555 variază în funcție de semnalul PWM, care se bazează din nou pe semnalul de modulare.
Mai jos este configurația circuitului pentru un modulator de poziție a impulsului care utilizează două circuite integrate de cronometru 555.
Tensiunea de control, care determină tensiunea minimă sau nivelul pragului pentru primul IC 555, este ajustată pentru a crea UTL (Upper Threshold Level).
Pe măsură ce tensiunea de prag se modifică în raport cu semnalul de modulare aplicat, lățimea impulsului și întârzierea se modifică de asemenea. Când acest semnal PWM este aplicat pentru a declanșa al doilea IC, singurul lucru care se va schimba este locația impulsului de ieșire, nici amplitudinea, nici lățimea acestuia nu se vor schimba.
Concluzie
Circuitele integrate temporizatoare 555 pot funcționa ca un oscilator cu rulare liberă sau ca un multivibrator astable atunci când sunt combinate cu componente suplimentare. Circuitele integrate de temporizare 555 în modul astable sunt utilizate într-o mare varietate de aplicații, de la generarea de trenuri de impulsuri, modulare și generații de unde pătrate.