Az NE555 chip működési módjai, jellemzőinek leírása és tűkiosztása

Az elektronikai eszközök fejlesztése során gyakran válik szükségessé adott hosszúságú impulzusok generálása, vagy adott frekvenciájú négyszögletes jel generálása, bizonyos hosszúság és szünet arány mellett. Egy tapasztalt tervezőnek nem lesz nehéz egy ilyen eszközt külön digitális elemekre tervezni, de kényelmesebb erre a célra speciális mikroáramkör használata.

Mi az NE555 chip és hol használható

Az NE555 chipet a múlt század 70-es éveiben fejlesztették ki, és még mindig nagyon népszerű a profik és az amatőrök körében. Ez egy 8 tűs házba zárt időzítő.Elérhető DIP vagy különböző felületre szerelhető (SMD) változatban.

A mikroáramkör két komparátort tartalmaz - felső és alsó. Bemeneteiken a tápfeszültség 2/3-ának és 1/3-ának megfelelő referenciafeszültség jön létre. Az elválasztót ellenállások alkotják ellenállás 5 kOhm. A komparátorok vezérlik az RS flip-flopot. Kimenetére egy puffererősítő és egy tranzisztoros kapcsoló csatlakozik. Minden komparátornak van egy szabad bemenete, amely külső vezérlőjelek ellátására szolgál. A felső komparátor aktiválódik, ha magas szint jelenik meg, és a mikroáramkör kimenetét alacsony szintre kapcsolja. Az alsó „gárda” a feszültséget 1/3 VCC alá csökkenti, és az időzítő kimenetét logikai egységre állítja.

Az NE555 chip főbb jellemzői

A különböző gyártók időzítőjének jellemzői kis határokon belül eltérhetnek, de senkinek nincs alapvető eltérése (az ismeretlen eredetű mikroáramkörök kivételével, bármit elvárhat tőlük):

• A tápfeszültség alapesetben +5 és +15 V között van feltüntetve, bár az adatlapok 4,5...18 V határértéket tartalmaznak.
• A kimeneti áram 200 mA.
• A kimeneti feszültség maximum VCC mínusz 1,6 V, de legalább 2 V 5 V tápfeszültség mellett.
• Az áramfelvétel 5 V-on nem több, mint 5 mA, 15 V-nál - 13 mA-ig.
• Az impulzus időtartamának kialakításának hibája legfeljebb 2,25%.
• A maximális működési frekvencia 500 kHz.

Minden paraméter +25 °C környezeti hőmérsékletre van megadva.

A csapok helye és célja

Az időzítő kimenetei alapkivitelben vannak elrendezve, a ház kialakításától függetlenül - a gombtól az óramutató járásával ellentétes irányban növekvő sorrendben (felülről nézve), 1-től 8-ig. Minden kimenetnek megvan a maga célja:

1. GND – a készülék közös tápvezetéke.
2. KERÉKKÖTŐ - alacsony szint alkalmazásakor elindítja a második (a séma szerint alacsonyabb) komparátort, a kimenetén megjelenik egy logikai egység, a belső RS flip-flopot 0-ra állítva. Egy külső időzítő RC áramkör csatlakozik hozzá. Elsőbbséget élvez a THR-el szemben.
3. KI - kilépés. A jel magas szintje valamivel alacsonyabb, mint a tápfeszültség, az alacsony szint 0,25 V.
4. VISSZAÁLLÍTÁS - Visszaállítás. Függetlenül a többi bemeneten lévő jelektől, ha alacsony a szint, visszaállítja a kimenetet 0-ra és letiltja az időzítőt.
5. CTRL - menedzsment. Mindig a tápsín feszültségének 2/3-a. Itt lehet külső jelet alkalmazni, és ezzel modulálni a kimenetet.
6. THR - ha magas szint jelenik meg (a tápellátás több mint 2/3-a), az első (a séma szerint felső) trigger 1-re van állítva, és a belső RS flip-flop logikai egység állapotába kerül.
7. DIS - az időbeállító kondenzátor kisülése. Amikor egy magas szintű trigger jelenik meg a kimeneten, a belső tranzisztor kinyílik, gyors kisülés következik be. Az időzítő készen áll a következő működési ciklusra.
8. VCC - teljesítmény. 5-15 V feszültséggel táplálható.

Az NE555 chip működési módjainak leírása

Bár az időzítő architektúrája lehetővé teszi, hogy többféle üzemmódban is használható legyen, az NE555-nek három tipikus működési módja van.

Egyetlen vibrátor (készenléti multivibrátor)

Kezdő pozíció:

• 2. bemenet magas logikai szint;
• a trigger R és S bemeneteinél - nullák;
• trigger kimenet - 1;
• a kisülési tranzisztor nyitott, a C kondenzátor söntött;
• a 3. kimenet 0. szint.

Amikor a 2. bemeneten nulla szint jelenik meg, az alsó komparátor 1-re kapcsol, és a triggert 0-ra fordítja. Magas szint jelenik meg a mikroáramkör kimenetén.Ezzel egyidejűleg a tranzisztor bezárul, és megszűnik a kondenzátor söntelése. Megkezdi a töltést az R ellenálláson keresztül. Amint a rajta lévő feszültség eléri a VCC 2/3-át, a felső komparátor működni kezd, visszaállítja a triggert 1-re, az időzítő kimenetét pedig 0-ra. A tranzisztor bekapcsol és kisüti a kapacitást. . Így a kimeneten pozitív impulzus jön létre, melynek kezdetét a 2. bemeneten lévő külső jel határozza meg, a befejeződés pedig a kondenzátor töltési idejétől függ, amit a t=1,1⋅R⋅ képlettel számítunk ki. C.

multivibrátor

Tápellátás esetén a kondenzátor lemerül, a 2. (és a 6.) logikai 0 bemeneten, az 1. időzítő kimenetén (ezt a folyamatot az előző szakasz ismerteti). Miután a kapacitást az R1-en és R2-n keresztül 2/3 VCC szintre feltöltötte, a 6. bemenet magas szintje a 3-as kimenetet nullára fordítja, és a kisülési tranzisztor bekapcsol. De a kondenzátor nem közvetlenül, hanem az R2-n keresztül süllyed. Ennek eredményeként az áramkör visszaáll az eredeti helyzetébe, és a ciklus újra és újra megismétlődik. A folyamat leírásából látható, hogy a töltési időt az R1, R2 ellenállások és a kondenzátor kapacitásának összege határozza meg, a kisülési időt pedig az R1 és C. R1 és R2 helyett a töltési időt a kondenzátor kapacitásának összege határozza meg. változtatható ellenállásokat helyezhet el, és gyorsan szabályozhatja az impulzusok frekvenciáját és munkaciklusát. Számítási képletek:

• impulzus időtartama t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
• szünet időtartama t2=0,693⋅R2⋅C;
• impulzusismétlési frekvencia f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.

A szünetidő nem haladhatja meg az impulzus idejét. Ennek a korlátozásnak a megkerülése érdekében a kisülési és töltőáramköröket elválasztják egy dióda beépítésével az áramkörbe (katód a 6-os érintkezőhöz, anód a 7-es érintkezőhöz).

Schmitt trigger

Az 555-ös chipen Schmitt triggert építhet.Ez az eszköz a lassan változó jelet (szinusz, fűrészfog stb.) négyszöghullámmá alakítja. Itt nem használnak időzítő áramköröket, a jelet a 2. és 6. bemenetre táplálják, összekapcsolva. A 2/3-os VCC küszöbérték elérésekor a kimeneti feszültség hirtelen 1-re kapcsol, ha pedig 1/3-ra csökken, akkor szintén hirtelen nullára csökken. A kétértelműségi zóna a tápfeszültség 1/3-a.

Előnyök és hátrányok

Az NE555 chip fő előnye a könnyű használhatóság - egy áramkör felépítéséhez elegendő egy kis kötés, ami jól használható a számításokhoz. Ugyanakkor az eszköz ára alacsony.

Az időzítő fő hátránya az impulzus időtartamának a tápfeszültségtől való kifejezett függése. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az egyetlen vibrátoros vagy multivibrátoros áramkörben lévő kondenzátort egy ellenálláson (vagy kettőn) keresztül töltik fel, és az ellenállás felső kapcsa csatlakozik a tápbusszal. Az ellenálláson áthaladó áramot a VCC feszültség képezi - minél nagyobb ez, annál nagyobb az áram, annál gyorsabban töltődik a kondenzátor, minél korábban fog működni a komparátor, annál rövidebb lesz a generált időintervallum. Ismeretlen okból ez a pillanat nem szerepel a műszaki dokumentációban, de a fejlesztők jól ismerik.

Az időzítő másik hátránya, hogy a komparátorok küszöbfeszültségeit belső osztók képezik, és nem állíthatók. Ez korlátozza az NE555 alkalmazási lehetőségeit.

És még egy kellemetlen tulajdonság. A végfokozat kialakításának push-pull sémájával kapcsolatban a kapcsolás pillanatában (amikor a felső tranzisztor már nyitva van, az alsó pedig még nincs bezárva, vagy fordítva) van egy átmenő áramimpulzus. Időtartama rövid, de a mikroáramkör további felmelegedéséhez vezet, és interferenciát okoz a tápáramkörökben.

Mik az analógok

Az időzítő fennállása során nagyszámú klónt fejlesztettek ki és adtak ki. Különböző cégek gyártják, de mindegyik nevében benne van az 555. Az analógokat gyártó gyárak között egyaránt megtalálhatóak népszerű elektronikai alkatrészek gyártói és ismeretlen délkelet-ázsiai gyártók. Ha az előbbi megadja a deklarált paramétereket, akkor az utóbbitól nem kell garanciát várni. A deklarált jellemzőktől való eltérések nagyok lehetnek.

A Szovjetunióban egy hasonló KR1006VI1 időzítőt fejlesztettek ki. Funkciója teljesen megegyezik az eredetivel, egy kivétellel: a 2-es kimenete elsőbbséget élvez a 6-os kimenettel szemben (és nem fordítva, mint az NE555). Ezt figyelembe kell venni a tervek kialakításakor. És még valami: a КР index azt jelenti, hogy a mikroáramkör csak a DIP8 csomagban készül.

Példák a gyakorlati felhasználásra

Az időmérő gyakorlati alkalmazási köre széles, jelen áttekintés keretein belül nem lesz lehetőség a téma teljes körű lefedésére. De a leggyakoribb példákat érdemes megfontolni.

Az egyvibrátoros üzemmódban több mikroáramkörön lehetőség van kódzár felépítésére, a kód tárcsázásának időkorlátjával. Egy másik lehetőség, hogy különböző érzékelőkkel együtt jelzőeszközként használjuk egy küszöbszint (megvilágítás, tartály töltöttségi szint stb.) elérésére.

Multivibrátor módban (astabil mód) az időzítő a legszélesebb körben alkalmazza. Több időzítőn füzérkapcsolót építhet a villogási frekvencia, az idő és a szünetidő külön szabályozásával.Lehetőség van az NE555-öt időrelé alapjául használni, és 1 és 25 másodperc közötti fogyasztói bekapcsolási időt képezni. Építhetsz metronómot egy zenésznek. Ez a leggyakrabban használt chip mód, és lehetetlen leírni az összes alkalmazást.

Schmitt triggerként az időzítőt ritkán használják. De a frekvenciabeállító elemek nélküli bistabil módban az NE555-öt debouncerként vagy kétgombos kapcsolóként használják start-stop módban. Valójában csak a beépített RS flip-flop használatos. Az is ismert, hogy az időzítőn alapuló PWM-vezérlőt építenek.

Vannak olyan áramkörök, amelyek az NE555 időzítő különféle alkalmazásait írják le. A chip használatának több ezer módját írják le. De lehet, hogy a tervező érdeklődő elméjének még ez sem lesz elég, és az időzítőnek további, sehol le nem írt felhasználási módot talál. A mikroáramkör fejlesztői által lefektetett lehetőségek ezt lehetővé teszik.

Hasonló cikkek: