Driftstilstande, beskrivelse af karakteristika og pin-tildeling af NE555-chippen

Når man udvikler elektroniske enheder, bliver det ofte nødvendigt at generere impulser af en given længde eller at generere et rektangulært signal med en given frekvens og et vist forhold mellem længde og pause. Det vil ikke være svært for en erfaren designer at designe en sådan enhed på separate digitale elementer, men det er mere praktisk at bruge et specialiseret mikrokredsløb til dette formål.

Hvad er NE555 chippen og hvor kan den bruges

NE555-chippen blev udviklet i 70'erne af det sidste århundrede og er stadig meget populær blandt professionelle og amatører. Det er en timer indesluttet i et hus med 8 ben.Tilgængelig i DIP eller forskellige versioner til overflademontering (SMD).

Mikrokredsløbet indeholder to komparatorer - øvre og nedre. Ved deres indgange dannes en referencespænding svarende til 2/3 og 1/3 af forsyningsspændingen. Fordeleren er dannet af modstande modstand 5 kOhm. Komparatorerne styrer RS ​​flip-flop. En bufferforstærker og en transistorkontakt er forbundet til dens udgang. Hver komparator har en ledig indgang, den tjener til at levere eksterne styresignaler. Den øverste komparator udløses, når et højt niveau vises og skifter udgangen af ​​mikrokredsløbet til et lavt niveau. Den nederste "vagt" sænker spændingen til under 1/3 VCC og indstiller timerudgangen til en logisk enhed.

De vigtigste egenskaber ved NE555-chippen

Timerens egenskaber fra forskellige producenter kan variere inden for små grænser, men ingen har grundlæggende afvigelser (bortset fra mikrokredsløb af ukendt oprindelse, du kan forvente noget fra dem):

• Forsyningsspændingen er som standard angivet fra +5 til +15 V, selvom databladene indeholder grænser på 4,5 ... 18 V.
• Udgangsstrømmen er 200 mA.
• Udgangsspændingen er maksimalt VCC minus 1,6 V, dog ikke mindre end 2 V med en forsyningsspænding på 5 V.
• Strømforbrug ved 5 V er ikke mere end 5 mA, ved 15 V - op til 13 mA.
• Fejlen i dannelsen af ​​pulsvarigheden er ikke mere end 2,25%.
• Den maksimale driftsfrekvens er 500 kHz.

Alle parametre er specificeret for en omgivelsestemperatur på +25 °C.

Placering og formål med stifter

Timerudgangene er arrangeret som standard, uanset kassedesignet - i stigende rækkefølge fra tasten mod uret (set fra oven), fra 1 til 8. Hver udgang har sit eget formål:

1. GND – enhedens fælles strømforsyningsledning.
2. TRIG - når et lavt niveau anvendes, starter den den anden (lavere ifølge skemaet) komparator, en logisk enhed vises ved dens udgang, der indstiller den interne RS flip-flop til 0. Et eksternt timing RC-kredsløb er forbundet til det. Har forrang over THR.
3. UD - Afslut. Det høje niveau af signalet er lidt lavere end forsyningsspændingen, det lave niveau er 0,25 V.
4. NULSTIL - Nulstil. Uanset signalerne på andre indgange, hvis der er et lavt niveau, nulstiller det udgangen til 0 og deaktiverer timeren.
5. CTRL - ledelse. Den har altid et niveau på 2/3 af strømskinnens spænding. Her kan du anvende et eksternt signal og modulere outputtet med det.
6. THR - når et højt niveau vises (mere end 2/3 af strømforsyningen), sættes den første (øverste i henhold til skemaet) udløser til 1 og den interne RS flip-flop går ind i tilstanden af ​​en logisk enhed.
7. DIS - afladning af tidsindstillingskondensatoren. Når en udløser på højt niveau vises ved udgangen, åbner den interne transistor, en hurtig afladning opstår. Timeren er klar til næste driftscyklus.
8. VCC – udgangseffekt. Den kan forsynes med spænding fra 5 til 15 V.

Beskrivelse af NE555-chippens driftstilstande

Selvom timerens arkitektur gør det muligt at bruge den i en række forskellige tilstande, er der tre typiske driftstilstande for NE555.

Enkelt vibrator (standby multivibrator)

Udgangsposition:

• input 2 højt logisk niveau;
• ved indgangene R og S af triggeren - nuller;
• trigger output - 1;
• udladningskredsløbstransistoren er åben, kondensatoren C er shuntet;
• udgang 3 er niveau 0.

Når et nul-niveau vises ved indgang 2, skifter den nederste komparator til 1, og udløseren vendes til 0. Et højt niveau vises ved udgangen af ​​mikrokredsløbet.Samtidig lukker transistoren og holder op med at shunte kondensatoren. Den begynder at oplade gennem modstand R. Så snart spændingen over den når 2/3 af VCC, vil den øverste komparator virke, sætte triggeren tilbage til 1 og timerudgangen til 0. Transistoren vil tænde og aflade kapacitansen . Der vil således blive dannet en positiv impuls ved udgangen, hvis begyndelse bestemmes af et eksternt signal på indgang 2, og afslutningen afhænger af tidspunktet for kondensatorladningen, som beregnes med formlen t=1,1⋅R⋅ C.

multivibrator

Når der tilføres strøm, aflades kondensatoren ved indgang 2 (og 6) logisk 0, ved udgangen af ​​timer 1 (denne proces er beskrevet i det foregående afsnit). Efter opladning af kapacitansen gennem R1 og R2 til niveauet 2/3 VCC, vil et højt niveau ved indgang 6 vende udgang 3 til nul, og udladningstransistoren vil tænde. Men kondensatoren vil ikke blive afladet direkte, men gennem R2. Som et resultat vil kredsløbet komme til sin oprindelige position, og cyklussen gentages igen og igen. Af beskrivelsen af ​​processen kan det ses, at ladetiden er bestemt af summen af ​​modstandene R1, R2 og kondensatorens kapacitans, og afladningstiden sættes af R1 og C. I stedet for R1 og R2, du kan sætte variable modstande og hurtigt styre impulsernes frekvens og arbejdscyklus. Formler til beregning:

• pulsvarighed t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
• pausevarighed t2=0,693⋅R2⋅C;
• pulsgentagelseshastighed f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.

Pausetiden kan ikke overstige pulstiden. For at omgå denne begrænsning adskilles afladnings- og ladekredsløbene ved at inkludere en diode i kredsløbet (katode til ben 6, anode til ben 7).

Schmitt udløser

På 555-chippen kan du bygge en Schmitt-trigger.Denne enhed konverterer et langsomt skiftende signal (sinusformet, savtand osv.) til en firkantbølge. Her anvendes ikke tidskredsløb, signalet føres til indgange 2 og 6, indbyrdes forbundet. Når tærsklen på 2/3 VCC er nået, skifter udgangsspændingen brat til 1, når den falder til niveauet 1/3, falder den også brat til nul. Uklarhedszonen er 1/3 af forsyningsspændingen.

Fordele og ulemper

Den største fordel ved NE555-chippen er dens brugervenlighed - for at bygge et kredsløb er en lille binding tilstrækkelig, hvilket egner sig godt til beregning. Samtidig er prisen på enheden lave.

Den største ulempe ved timeren er den udtalte afhængighed af pulsvarigheden af ​​forsyningsspændingen. Dette skyldes det faktum, at kondensatoren i enkeltvibrator- eller multivibratorkredsløbet oplades gennem en modstand (eller gennem to), og modstandens øvre terminal er forbundet med forsyningsbussen. Strømmen gennem modstanden dannes af spændingen VCC - jo højere den er, jo større er strømmen, jo hurtigere oplades kondensatoren, jo tidligere vil komparatoren arbejde, jo kortere vil det genererede tidsinterval være. Af en eller anden ukendt årsag er dette øjeblik ikke i den tekniske dokumentation, men det er velkendt for udviklerne.

En anden ulempe ved timeren er, at tærskelspændingerne for komparatorerne er dannet af interne dividere og ikke kan justeres. Dette begrænser anvendelsesmulighederne for NE555.

Og endnu en ubehagelig funktion. I forbindelse med push-pull-skemaet til konstruktion af udgangstrinnet, på tidspunktet for omskiftning (når den øvre transistor allerede er åben, og den nederste endnu ikke er lukket, eller omvendt) der er en gennemstrømsimpuls. Dens varighed er kort, men det fører til yderligere opvarmning af mikrokredsløbet og genererer interferens i strømkredsløbene.

Hvad er analogerne

I løbet af timerens eksistens er et stort antal kloner blevet udviklet og frigivet. De er produceret af forskellige firmaer, men de indeholder alle tallet 555 i navnet. Blandt de fabrikker, der producerer analoger, er der både populære producenter af elektroniske komponenter og ukendte producenter fra Sydøstasien. Hvis førstnævnte giver de deklarerede parametre, bør der ikke forventes nogen garantier fra sidstnævnte. Afvigelser fra de deklarerede egenskaber kan være store.

I USSR blev en lignende timer KR1006VI1 udviklet. Dens funktionalitet er nøjagtig den samme som originalen med én undtagelse: dens output 2 har forrang over output 6 (og ikke omvendt, som NE555). Dette skal tages i betragtning ved udformning af ordninger. Og en ting mere: КР-indekset betyder, at mikrokredsløbet kun produceres i DIP8-pakken.

Eksempler på praktisk brug

Omfanget af den praktiske anvendelse af timeren er bredt; inden for rammerne af denne anmeldelse vil det ikke være muligt at dække emnet fuldt ud. Men de mest almindelige eksempler er værd at overveje.

I enkeltvibratortilstand på flere mikrokredsløb er det muligt at bygge en kodelås med en tidsbegrænsning for opkald af koden. En anden måde er at bruge den som en signalanordning til at nå et tærskelniveau (belysningsstyrke, tankfyldningsniveau osv.) i forbindelse med forskellige sensorer.

I multivibratortilstanden (stabil tilstand) finder timeren den bredeste anvendelse. På flere timere kan du bygge en guirlandekontakt med separat regulering af blinkfrekvens, på tid og pausetid.Det er muligt at bruge NE555 som grundlag for et tidsrelæ og danne en forbrugerindkoblingstid fra 1 til 25 sekunder. Du kan bygge en metronom til en musiker. Dette er den mest brugte chip-tilstand, og det er umuligt at beskrive alle applikationerne.

Som en Schmitt-trigger bruges timeren sjældent. Men i bistabil tilstand uden frekvensindstillingselementer bruges NE555 som en debouncer eller en to-knaps kontakt i start-stop-tilstand. Faktisk bruges kun den indbyggede RS flip-flop. Det er også kendt at bygge en PWM-controller baseret på timeren.

Der er samlinger af kredsløb, der beskriver forskellige anvendelser af NE555 timeren. De beskriver tusindvis af måder at bruge chippen på. Men selv dette er måske ikke nok for designerens nysgerrige sind, og han vil finde en ekstra brug af timeren, som endnu ikke er blevet beskrevet nogen steder. De muligheder, der er fastsat af udviklerne af mikrokredsløbet, tillader dette.

Lignende artikler: