IC 555 pinouts, astable, monostable, bistable kredsløb med formler udforsket

IC 555 pinouts, astable, monostable, bistable kredsløb med formler udforsket

Indlægget forklarer, hvordan IC 555 fungerer, dets grundlæggende pinout-detaljer, og hvordan man konfigurerer IC i dens standard eller populære astable, bistable og monostable kredsløbstilstande. Indlægget beskriver også de forskellige formler til beregning af IC 555-parametrene.



NE555 IC original ovenfra

Introduktion

Vores hobbyverden ville være mindre interessant uden IC 555. Det ville være en af ​​vores første IC, der blev brugt i elektronik. I denne artikel vil vi se tilbage på historien om IC555, deres 3 driftstilstande og nogle af deres specifikationer.

IC 555 blev introduceret i 1971 af et firma kaldet “Signetics”, det blev designet af Hans R. Camenzind. Det anslås, at der produceres ca. 1 milliard IC 555'er hvert år. Det er en IC 555 for hver syv mennesker i verden.





Signetics Company ejes af Philips Semiconductor. Hvis vi ser på det interne blokdiagram for IC 555, finder vi tre 5K ohm-modstande tilsluttet i serie for at bestemme tidsfaktoren, så det er sandsynligvis sådan, at enheden fik navnet IC 555 timer. Imidlertid hævder nogle hypoteser, at udvælgelsen af ​​navnet ikke har nogen relation til de interne komponenter i IC, det blev vilkårligt valgt.

Sådan fungerer IC 555

En standard IC555 består af 25 transistorer, 15 modstande og 2 dioder integreret på en siliciumform. Der findes to versioner af IC'en, nemlig militær og civil 555 timer.



NE555 er en civil klasse IC og har en driftstemperatur på 0 til +70 grader Celsius. SE555 er af militær klasse IC og har en driftstemperatur på -55 til +125 grader Celsius.

Du finder også CMOS-version af timeren kendt som 7555 og TLC555 disse bruger mindre strøm sammenlignet med standard 555 og fungerer mindre end 5V.

CMOS-versionstimere består af MOSFET'er snarere end bipolar transistor, som er effektiv og bruger mindre strøm.

IC 555 Pinout og arbejdsdetaljer:

PINOUT DIAGRAM: af IC 555
  1. Pin 1 : Jord eller 0V: Det er IC'ens negative forsyningspind
  2. Pin 2 : Trigger eller input: En negativ momentan trigger på denne input pin får output pin3 til at gå HØJ. Dette sker ved hurtig afladning af tidskondensatoren under det nedre tærskelniveau for 1/3 forsyningsspænding. Kondensatoren oplades derefter langsomt via timingmodstanden, og når den stiger over 2/3 forsyningsniveau, bliver pin3 LAV igen. Denne TIL / FRA-omskiftning foretages af en intern KLIPKLAPPER scene.
  3. Pin 3 : Output: Det er output, der reagerer på inputstifterne enten ved at gå højt eller lavt eller ved at svinge ON / OFF
  4. Pin 4 : Nulstil: Det er nulstillingsstiften, der altid er forbundet med den positive forsyning til normal brug af IC. Når den er jordforbundet, nulstilles IC-udgangen til sin oprindelige position, og hvis IC'en er permanent forbundet med jorden, holder IC-funktionen deaktiveret.
  5. Pin 5 : Kontrol: Et eksternt variabelt jævnstrømspotentiale kan anvendes på denne pin til at styre eller modulere pin3-pulsbredden og generere en kontrolleret PWM.
  6. Pin 6 : Tærskel: Dette er tærskelstiftet, som får udgangen til at gå LAVT (0V), så snart tidskondensatorens opladning når den øvre tærskel på 2/3 forsyningsspænding.
  7. Pin 7 : Afladning: Dette er afladestiften, der styres af den indvendige flip-flop, som tvinger tidskondensatoren til at aflade, så snart den har nået 2/3 forsyningsspændingstærskelniveauet.
  8. Pin 8 : Vcc: Det er den positive forsyningsindgang mellem 5 V og 15 V.

3 Modes of timer:

  1. Bistable eller Schmitt trigger
  2. Monostabilt eller et skud
  3. Astabel

Bistabil tilstand:

Når IC555 er konfigureret i bistabil tilstand, fungerer den som en grundlæggende flip-flop. Med andre ord, når inputudløseren er givet, skifter den outputtilstand ON eller OFF.

Normalt er # pin2 og # pin4 forbundet til pull-up modstande i denne driftsform.

Når # pin2 er jordforbundet i kort varighed, går output ved # pin3 højt for at nulstille output, # pin4 kortvarigt kortsluttes til jord, og derefter går output lavt.

Der er ikke behov for en timingkondensator her, men det anbefales at tilslutte en kondensator (0.01uF til 0.1uF) over # pin5 og jord. # pin7 og # pin6 kan ikke forbindes i denne konfiguration.

Her er et simpelt bistabelt kredsløb:

Simpel bistabil kredsløb ved hjælp af IC 555

Når indstillingsknappen trykkes ned, går output højt, og når reset-knappen trykkes ned, går output til lav tilstand. R1 og R2 kan være 10k ohm, kondensatoren kan være hvor som helst mellem den specificerede værdi.

Monostabil tilstand:

En anden nyttig anvendelse af IC 555-timeren er i form af en one-shot eller monostabilt multivibratorkredsløb som vist i nedenstående figur.

Så snart indgangsudløsersignalet bliver negativt, aktiveres one-shot mode, hvilket får output pin 3 til at gå højt på Vcc niveau. Tidsperioden for den høje output-tilstand kan beregnes ved at sagsøge formlen:

  • Thøj= 1,1 RTILC

Som det ses i figuren, tvinger den negative kant af indgangen komparatoren 2 til at skifte flip-flop. Denne handling får output ved pin 3 til at gå højt.

Faktisk i denne proces kondensatoren C er ladet mod VCC via modstanden UD . Mens kondensatoren oplades, holdes output højt på Vcc-niveau.

IC 555 monostabil one-shot formel og bølgeform

Video-demo

Når spændingen over kondensatoren opnår tærskelniveauet 2 VCC / 3, komparator 1 udløser flip-flop, hvilket tvinger output til at ændre tilstand og gå lavt.

Dette gør efterfølgende afladningen lav, hvilket får kondensatoren til at aflade og opretholdes ved omkring 0 V indtil den næste indgangsudløser.

Ovenstående figur viser hele proceduren, når indgangen udløses lavt, hvilket fører til en udgangsbølgeform for en monostabil one shot-handling af IC 555.

Tidspunktet for output for denne tilstand kan variere fra mikrosekunder til mange sekunder, hvilket gør det muligt for denne operation at være ideel anvendelig til en række forskellige applikationer.

Forenklet forklaring til nybegyndere

Monostabile eller one-shot pulsgeneratorer bruges i vid udstrækning i mange elektroniske applikationer, hvor et kredsløb skal tændes i forudbestemt tid efter en trigger. Udgangspulsbredden ved # pin3 kan bestemmes ved hjælp af denne enkle formel:

  • T = 1,1 RC

Hvor

  • T er tiden i sekunder
  • R er modstand i ohm
  • C er kapacitans i farads

Udgangspulsen falder, når spændingen over kondensatoren er lig med 2/3 af Vcc. Indgangsudløseren mellem to impulser skal være større end RC-tidskonstant.

Her er et simpelt monostabilt kredsløb:

Simpelt monostabilt kredsløb ved hjælp af IC 555

Løsning af en praktisk monostabil applikation

Find ud af perioden for outputbølgeformen for kredsløbsexemplet vist nedenfor, når den udløses af en negativ kantimpuls.

Opløsning:

  • Thøj= 1,1 RTILC = 1,1 (7,5 x 103(0,1 x 10-6) = 0,825 ms

Sådan fungerer astabel tilstand:

Med henvisning til det astabile kredsløb på IC555 nedenfor, kondensatoren C er opkrævet mod VCC niveau gennem de to modstande RTILog RB. Kondensatoren oplades, indtil den når over 2 VCC / 3. Denne spænding bliver tærskelspændingen på ICens pin 6. Denne spænding betjener komparator 1 for at udløse flip-flop, hvilket får output ved pin 3 til at blive lav.

Sammen med dette tændes afladningstransistoren TIL, hvilket resulterer i, at pin 7-udgangen afleder kondensatoren via modstand RB .

Dette får spændingen inde i kondensatoren til at falde, indtil den endelig falder under udløserniveauet ( VCC / 3). Denne handling udløser øjeblikkeligt flip-flop-stadiet på IC, hvilket får output fra IC til at blive høj og slukker for afladningstransistoren. Dette gør igen kondensatoren i stand til at blive opladet via modstande UD og RB imod VCC .

De tidsintervaller, der er ansvarlige for at dreje output højt og lavt, kan beregnes ved hjælp af relationerne

  • Thøj≈ 0,7 (RTIL+ RB) C
  • Tlav≈ 0,7 RB C

Den samlede periode er

  • T = periode = Thøj+ Tlav

Video-tutorial

Forenklet forklaring til nybegyndere

Dette er det mest almindelige multivibrator- eller AMV-design, såsom i oscillatorer, sirener, alarmer , blinklys osv., og dette ville være et af vores første kredsløb implementeret til IC 555 som en hobbyist (kan du huske en alternativ blinker-LED?).

Når IC555 er konfigureret som en stabil multivibrator, afgiver den kontinuerlige rektangulære formede impulser ved # pin3.

Frekvensen og pulsbredden kan reguleres af R1, R2 og C1. R1 er forbundet mellem Vcc og afladning # pin7, R2 er forbundet mellem # pin7 og # pin2 og også # pin6. # Pin6 og # pin2 er kortsluttet.

Kondensatoren er forbundet mellem # pin2 og jord.

Frekvensen for Astabel multivibrator kan beregnes ved at bruge denne formel:

  • F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Hvor,

  • F er frekvensen i Hertz
  • R1 og R2 er modstande i ohm
  • C1 er kondensator i farads.

Den høje tid for hver puls givet af:

  • Høj = 0,693 (R1 + R2) * C

Lav tid gives af:

  • Lav = 0,693 * R2 * C

Alt 'R' er i ohm og 'C' er i ohm.

Her er et grundlæggende astabelt multivibratorkredsløb:

Simple Astable Circuit Brug IC 555

For 555 IC-timere med bipolære transistorer skal R1 med lav værdi undgås, så udgangen forbliver mættet nær jordspænding under afladningsprocessen, ellers kan 'lav tid' være upålidelig, og vi kan se større værdier i lav tid praktisk taget end den beregnede værdi .

Løsning af et astabelt eksempel

I den følgende figur finder du frekvensen af ​​IC 555 og tegner resultaterne af outputbølgeformen.

Opløsning:

Bølgeformbilleder kan ses nedenfor:

IC 555 PWM-kredsløb ved hjælp af dioder

Hvis du vil have output mindre end 50% driftscyklus, dvs. kortere højtid og længere lavtid, kan en diode forbindes over R2 med katode på kondensatorsiden. Det kaldes også PWM-tilstand til 555 IC-timeren.

Du kan også designe en 555 PWM-kredsløb med variabel driftscyklus to dioder som vist i ovenstående figur.

PWM IC 555-kredsløbet, der bruger to dioder, er grundlæggende et forbløffende kredsløb, hvor kondensatorens C1 opladnings- og afladningstimering er fordelt gennem separate kanaler ved hjælp af dioder. Denne ændring gør det muligt for brugeren at justere ON / OFF-perioderne på IC'et separat og derfor hurtigt opnå den ønskede PWM-hastighed.

Beregning af PWM

I et IC 555-kredsløb, der bruger to dioder, kan formlen til beregning af PWM-hastigheden opnås ved hjælp af følgende formel:

Thøj≈ 0,7 (R1 + POT-modstand) C

Her refererer POT-modstand til potentiometerjusteringen og modstandsniveauet på den særlige side af potten, gennem hvilken kondensator C oplades.

Lad os sige, at potten er en 5 K pot, og den justeres på 60/40 niveau og producerer modstandsniveauer på 3 K og 2 K. Så afhængigt af hvilken del af modstanden der oplader kondensatoren, kunne værdien bruges i ovenstående formel.

Hvis det er 3 K-sidejusteringen, der oplader kondensatoren, kan formlen løses som:

Thøj≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

På den anden side, hvis det er 2 K, der er på opladningssiden af ​​pottejusteringen, kan formlen muligvis løses som.

Thøj≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Husk, i begge tilfælde vil C være i Farads. Så du skal først konvertere mikrofaradværdien i dit skema til Farad for at få en korrekt løsning.

Referencer: Stackebytte




Tidligere: Synkroniseret 4kva stabelbar inverter Næste: Hastighedsafhængigt bremselyskredsløb