Driftlägen, beskrivning av egenskaper och stifttilldelning av NE555-chippet

Vid utveckling av elektroniska enheter blir det ofta nödvändigt att generera pulser av en given längd eller att generera en rektangulär signal med en given frekvens och ett visst förhållande mellan längd och paus. Det kommer inte att vara svårt för en erfaren designer att designa en sådan enhet på separata digitala element, men det är bekvämare att använda en specialiserad mikrokrets för detta ändamål.

Vad är NE555-chippet och var kan det användas

NE555-chippet utvecklades på 70-talet av förra seklet och är fortfarande mycket populärt bland proffs och amatörer. Det är en timer innesluten i ett hus med 8 stift.Finns i DIP eller olika versioner för ytmontering (SMD).

Mikrokretsen innehåller två komparatorer - övre och nedre. Vid deras ingångar bildas en referensspänning, lika med 2/3 och 1/3 av matningsspänningen. Avdelaren är bildad av motstånd motstånd 5 kOhm. Komparatorerna styr RS flip-flop. En buffertförstärkare och en transistoromkopplare är anslutna till dess utgång. Varje komparator har en ledig ingång, den tjänar till att leverera externa styrsignaler. Den övre komparatorn utlöses när en hög nivå uppträder och växlar utgången från mikrokretsen till en låg nivå. Den nedre "vakten" sänker spänningen under 1/3 VCC och ställer in timerutgången till en logisk enhet.

De viktigaste egenskaperna hos NE555-chippet

Egenskaperna för timern från olika tillverkare kan skilja sig inom små gränser, men ingen har grundläggande avvikelser (förutom mikrokretsar av okänt ursprung, du kan förvänta dig något från dem):

• Matningsspänningen är standardindikerad från +5 till +15 V, även om databladen innehåller gränser på 4,5 ... 18 V.
• Utströmmen är 200 mA.
• Utspänningen är maximalt VCC minus 1,6 V, men inte mindre än 2 V med en matningsspänning på 5 V.
• Strömförbrukningen vid 5 V är inte mer än 5 mA, vid 15 V - upp till 13 mA.
• Felet i bildandet av pulslängden är inte mer än 2,25%.
• Den maximala driftfrekvensen är 500 kHz.

Alla parametrar är specificerade för en omgivningstemperatur på +25 °C.

Placering och syfte med stift

Timerutgångarna är ordnade som standard, oavsett höljets design - i stigande ordning från tangenten moturs (sett från ovan), från 1 till 8. Varje utgång har sitt eget syfte:

1. GND – enhetens gemensamma strömkabel.
2. TRIG - när en låg nivå appliceras startar den den andra (lägre enligt schemat) komparatorn, en logisk enhet visas vid dess utgång, som ställer in den interna RS-vippan till 0. En extern RC-tidkrets är ansluten till den. Har företräde framför THR.
3. UT - utgång. Den höga nivån på signalen är något lägre än matningsspänningen, den låga nivån är 0,25 V.
4. ÅTERSTÄLLA - återställ. Oavsett signalerna på andra ingångar, om det finns en låg nivå, återställer den utgången till 0 och inaktiverar timern.
5. CTRL - ledning. Den har alltid en nivå 2/3 av power rail-spänningen. Här kan du applicera en extern signal och modulera utgången med den.
6. THR - när en hög nivå visas (mer än 2/3 av strömförsörjningen), är den första (överst enligt schemat) utlösaren inställd på 1 och den interna RS flip-flop går in i tillståndet av en logisk enhet.
7. DIS - urladdningen av tidsinställningskondensatorn. När en högnivåtrigger visas vid utgången öppnas den interna transistorn, en snabb urladdning sker. Timern är redo för nästa arbetscykel.
8. VCC - uteffekt. Den kan matas med spänning från 5 till 15 V.

Beskrivning av driftsätten för NE555-chippet

Även om timerns arkitektur gör att den kan användas i en mängd olika lägen, finns det tre typiska driftlägen för NE555.

Enkel vibrator (standby multivibrator)

Start position:

• ingång 2 hög logisk nivå;
• vid ingångarna R och S på triggern - nollor;
• triggerutgång - 1;
• urladdningskretstransistorn är öppen, kondensatorn C är shuntad;
• utgång 3 är nivå 0.

När en nollnivå visas vid ingång 2, växlar den nedre komparatorn till 1 och vrider avtryckaren till 0. En hög nivå visas vid utgången av mikrokretsen.Samtidigt stänger transistorn och slutar att shunta kondensatorn. Den börjar laddas genom motståndet R. Så snart spänningen över den når 2/3 av VCC, kommer den övre komparatorn att fungera, ställer tillbaka triggern till 1 och timerutgången till 0. Transistorn kommer att slå på och ladda ur kapacitansen . Således kommer en positiv puls att bildas vid utgången, vars början bestäms av en extern signal vid ingång 2, och fullbordandet beror på tiden för kondensatorladdningen, vilken beräknas med formeln t=1,1⋅R⋅ C.

multivibrator

När ström tillförs laddas kondensatorn ur, vid ingång 2 (och 6) logisk 0, vid utgången av timer 1 (denna process beskrivs i föregående avsnitt). Efter laddning av kapacitansen genom R1 och R2 till nivån 2/3 VCC, kommer en hög nivå vid ingång 6 att vända utgång 3 till noll och urladdningstransistorn slås på. Men kondensatorn laddas inte ur direkt, utan genom R2. Som ett resultat kommer kretsen att komma till sin ursprungliga position, och cykeln kommer att upprepas igen och igen. Av beskrivningen av processen kan man se att laddningstiden bestäms av summan av motstånden R1, R2 och kondensatorns kapacitans, och urladdningstiden ställs in av R1 och C. Istället för R1 och R2, du kan sätta variabla motstånd och snabbt styra frekvensen och arbetscykeln för pulserna. Formler för beräkning:

• pulslängd t1=0,693⋅(R1+R2)⋅C;
• pausvaraktighet t2=0,693⋅R2⋅C;
• pulsrepetitionshastighet f=1/(0,693(R1+2⋅R2)⋅C.

Paustiden får inte överstiga pulstiden. För att komma runt denna begränsning separeras urladdnings- och laddningskretsarna genom att inkludera en diod i kretsen (katod till stift 6, anod till stift 7).

Schmitt trigger

På 555-chippet kan du bygga en Schmitt-trigger.Denna enhet omvandlar en långsamt föränderlig signal (sinusform, sågtand etc.) till en fyrkantsvåg. Här används inte tidskretsar, signalen matas till ingångarna 2 och 6, sammankopplade. När tröskeln på 2/3 VCC nås, växlar utspänningen abrupt till 1, när den sjunker till nivån 1/3, minskar den också abrupt till noll. Otydlighetszonen är 1/3 av matningsspänningen.

Fördelar och nackdelar

Den största fördelen med NE555-chippet är dess användarvänlighet - för att bygga en krets räcker det med en liten bindning, vilket lämpar sig väl för beräkning. Samtidigt är kostnaden för enheten låg.

Den största nackdelen med timern är det uttalade beroendet av pulslängden på matningsspänningen. Detta beror på det faktum att kondensatorn i den enkla vibrator- eller multivibratorkretsen laddas genom ett motstånd (eller genom två), och den övre terminalen på motståndet är ansluten till matningsbussen. Strömmen genom resistansen bildas av spänningen VCC - ju högre den är, desto större ström, desto snabbare laddas kondensatorn, desto tidigare kommer komparatorn att fungera, desto kortare blir det genererade tidsintervallet. Av någon okänd anledning finns inte detta ögonblick i den tekniska dokumentationen, men det är välkänt för utvecklarna.

En annan nackdel med timern är att komparatorernas tröskelspänningar bildas av interna delare och inte kan justeras. Detta begränsar applikationsmöjligheterna för NE555.

Och ytterligare en obehaglig egenskap. I samband med push-pull-schemat för att konstruera slutsteget, vid växlingsögonblicket (när den övre transistorn redan är öppen och den nedre ännu inte är stängd, eller vice versa) det finns en genomströmspuls. Dess varaktighet är kort, men det leder till ytterligare uppvärmning av mikrokretsen och genererar störningar i strömkretsarna.

Vilka är analogerna

Under tidens existens har ett stort antal kloner utvecklats och släppts. De tillverkas av olika företag, men de innehåller alla numret 555 i namnet. Bland fabrikerna som tillverkar analoger finns både populära tillverkare av elektroniska komponenter och okända tillverkare från Sydostasien. Om de förra tillhandahåller de deklarerade parametrarna, bör inga garantier förväntas från de senare. Avvikelser från de deklarerade egenskaperna kan vara stora.

I Sovjetunionen utvecklades en liknande timer KR1006VI1. Dess funktionalitet är exakt densamma som originalet, med ett undantag: dess utgång 2 har företräde framför utgång 6 (och inte vice versa, som NE555). Detta måste beaktas vid utformningen av scheman. Och en sak till: КР-indexet betyder att mikrokretsen endast produceras i DIP8-paketet.

Exempel på praktisk användning

Omfattningen av den praktiska tillämpningen av timern är bred; inom ramen för denna recension kommer det inte att vara möjligt att helt täcka ämnet. Men de vanligaste exemplen är värda att överväga.

I enkelvibratorläget på flera mikrokretsar är det möjligt att bygga ett kodlås med tidsgräns för att slå koden. Ett annat sätt är att använda den som en signalanordning för att nå en tröskelnivå (belysningsstyrka, tankfyllningsnivå, etc.) i kombination med olika sensorer.

I multivibratorläget (stabilt läge) hittar timern den bredaste applikationen. På flera timer kan du bygga en girlandbrytare med separat reglering av blinkfrekvens, på tid och paustid.Det är möjligt att använda NE555 som grund för ett tidsrelä och bilda en konsumentinkopplingstid från 1 till 25 sekunder. Du kan bygga en metronom för en musiker. Detta är det mest använda chipläget, och det är omöjligt att beskriva alla applikationer.

Som en Schmitt-utlösare används timern sällan. Men i bistabilt läge utan frekvensinställningselement används NE555 som en debouncer eller en tvåknappsbrytare i start-stopp-läge. I själva verket är det bara den inbyggda RS flip-flop som används. Det är också känt att bygga en PWM-kontroller baserad på timern.

Det finns samlingar av kretsar som beskriver olika tillämpningar av NE555-timern. De beskriver tusentals sätt att använda chipet. Men även detta kanske inte är tillräckligt för designerns nyfikna sinne, och han kommer att hitta en ytterligare användning av timern som ännu inte har beskrivits någonstans. Möjligheterna som fastställts av utvecklarna av mikrokretsen tillåter detta.

Liknande artiklar: