Микросхема 555
Всем привет. Сегодня я хочу рассказать вам о микросхеме 555. Её история началась ещё в далеком 1971 году, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 под названием «Интегральный таймер» (The IC Time Machine). В те времена это была единственная «таймерная» микросхема, которая была доступна массовому потребителю. Сразу после выхода 555 завоевала бешеную популярность и её начали выпускать почти все производители полупроводников. Отечественные производители тоже выпускали данную микросхему под названием КР1006ВИ1.
Что это за чудо?
Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса — пластиковом DIP и круглом металлическом. Правда встретить 555 в круглом металлическом корпусе в наши времена очень сложно, чего не скажешь о версии в пластиковом DIP корпусе. Внутри корпуса с восемью выводами скрываются транзисторы, диоды и резисторы. Не будем вдаваться в доскональное изучение 555, но про ножки этой микросхемы я расскажу более подробно. Всего ножек 8.
1. Земля
. Вывод, который во всех схемах нужно подключать к минусу питания. 2.Триггер , он же запуск. Если напряжение на пуске падает ниже 1/3 Vпит, то таймер запускается. Ток, потребляемый входом, не превышает 500нА. 3.Выход . Напряжение выхода примерно на 1,7 В ниже напряжения питания, когда он включен. Максимальная нагрузка, которую может выдержать выход — 200 мА. 4.Сброс . Если подать на него низкий уровень напряжения (меньше 0,7 В), то схема переходит в исходное состояние не зависимо от того, в каком режиме находится таймер на данный момент. Если в схеме не нужен сброс, то рекомендуется подключить этот вывод к плюсу питания. 5.Контроль . Этот вывод позволит нам получить доступ к опорному напряжению компаратора №1. Используется этот вывод очень редко, а вися в воздухе может сбивать работу, поэтому в схеме его лучше всего присоединить к земле. 6.Порог , он же стоп. Если напряжение на этом выходе выше 2/3 Vcc, то таймер останавливается и выход переводится в состояние покоя. Стоит заметить, что работает выход только тогда, когда вход выключен. 7.Разряд . Этот выход соединяется с землей внутри самой микросхемы, когда на выходе микросхемы низкий уровень и закрыт, когда на выходе высокий уровень. Может пропускать до 200 мА и иногда используется как дополнительный выход. 8.Питание . Данный выход нужно подключать к плюсу питания. Микросхема поддерживает напряжение в пределах 4,5-16 В. Может работать от обычной 9В-батарейки или от проводка USB.
Режимы
Ну что же пришло время поведать вам о режимах микросхемы 555. Их всего 3 и о каждом я расскажу более подробно.
Моностабильный
При подаче сигнала на вход нашей микросхемы, она включается, генерирует выходной импульс заданной длины и выключается, ожидая входного импульса
Важно, что после включения микросхема не будет реагировать на новые сигналы. Длину импульса можно рассчитать по формуле t=1.1*R*C
Пределов по длительности импульсов нет — как по минимальной, так и по максимальной длительности. Есть некоторые практические ограничения, которые можно обойти, но стоит задуматься над тем, нужно ли это и не проще ли выбрать другое решение. Итак, минимальные значения, установленные практическим образом для R составляет 10кОм, а для С — 95пФ. Можно и меньше, но при этом схема начнет поглощать много электричества.
Нестабильный мультивибратор
В этом режиме все довольно таки просто. Управлять таймером не нужно. Он все сделает сам — сперва включится, подождет время t1, потом выключится, подождет время t2 и начнет все заново. На выходе у нас получится забор из высоких и низких состояний. Частота с которой будет колебаться зависит от параметров величин R1,R2 и C и определяется она по формуле F= 1,44/((R1+R2)C). В течение времени t1 = 0.693(R1+R2)C на выходе будет высокий уровень, а в течение времени 2 = 0.693R2C — низкий.
Бистабильный
В данном режиме наша микросхема 555 используется как выключатель. Нажал одну кнопку — выход включился, нажал другую — выключился.
Двоично-десятичный четырехразрядный счетчик К155ИЕ2
Рис. 2.1 К155ИЕ2
Быстродействующий декадный счетчик представляет собой асинхронный делитель частоты на триггерах типа JK.
Функциональная схема счетчика содержит четыре триггера:
Рис. 2.2 К155ИЕ2 Функциональная схема
Первый триггер, имеющий тактовый вход С1 и изолированный от других триггеров прямой выход 1, представляет собой счетчик-делитель на два. Три остальных триггера образуют счетчик-делитель на 5. Счетные импульсы при этом должны подаваться на вход С2, частота, деленная на 5, снимается с выхода 4.
Счетчики работают самостоятельно, однако установка их производится одновременно с помощью четырех установочных входов R1-R4, которые обеспечивают три режима работы счетчиков.
Значения сигналов на установочных входах для различных режимов работы счетчиков приведены в таблице 1.
|
Переключение триггеров происходит по каждому заднему фронту входных тактовых сигналов:
Рис. 2.3 Временные диаграммы работы
Путем внешнего соединения выхода 1 со входом С2 образуется двоично-десятичный счетчик-делитель на 10. Счетные импульсы при этом подаются на вход С1, а частота, деленная на 10, снимается с выхода 4. В режиме счета состояния выходов триггеров меняются в последовательности двоично-десятичного счета.
Путем внешнего соединения выхода 4 со входом С1 образуется счетчик-делитель на 10 со скважностью, равной 2.Счетные импульсы при этом должны подаваться на вход С2, а частота, деленная на 10, снимается с выхода 1:
Рис. 2.4 Двоично-десятичный счетчик-делитель на 10
Рис
2.5 Cчетчик-делитель на 10 со скважностью, равной 2
В режиме счета состояния выходов триггеров меняются в последовательности двоичного счета от 0 до 4 и далее от 8 до 12.
Схемы включения ne555
Сама по себе данная микросхема это как бы «незавершенное» изделие с возможностью реализации на нем двух режимов эксплуатации — таймера запуска (моностабильный) и генератора одиночных импульсов (мультивибратора). Чтобы заставить её функционировать в одном из них, необходима небольшая доработка. Для этого межу контактами 1 и 8 добавляется RC-цепочка (она же времязадающая), для которой заранее подбираются резистор и конденсатор. Их значения будут задавать необходимую частоту и периодичность прямоугольных сигналов «включения/выключения» на выходе микросхемы после подачи на неё питания. Для повышения точности в работе и избегания влияния внешних помех 5 пин (контроль) рекомендовано шунтировать ёмкостью, величина которой должна быть не более 0,1 мкФ.
Моностабильный режим
Рассмотрим принцип работы в режиме таймера. Для его реализации необходимы дополнительные элементы — один резистор Rt и пара ёмкостей. После подачи питания, на третьей ножке относительно земли будет около 0В. Времязадающий конденсатор Сt полностью разряжен и в таком состоянии схема может находиться достаточно долго, пока на контакт 2 (запуск) не поступит положительный сигнал. Его величина должна быть в три раза меньшей питающего напряжения (Ucc/3).
После подачи сигнала на контакт 2 (запуск), на выходе микросхемы появляется напряжение аналогичное питающему (высокий уровень). Его длительность зависит от времени заряда Сt до уровня 2/3 от Ucc через резистор Rt. Как только это произойдет, выходное напряжение снизится практически до 0В и Сt разрядится.
Важным моментом в этой схеме является то, что после её включения, любые воздействия на контакт 2 (запуск) больше не будут вилять на высокий уровень на выходе. Но его все же можно сбросить, если подать сигнал на четвертую ножку (сброс). Временной интервал выходного импульса (Т) рассчитывается по формуле T=1.1*Rt*Ct.
Режим мультивибратора
В режиме мультивибратора микросхема ne555 выдает серию прямоугольных сигналов, периодичность которых также определяются значениями времязадающей RC-цепочки. Как видно из рисунка ниже, конструкция немного изменена и в неё добавлено еще одно сопротивление. Контакт 7 (разряд) физически соединен между резисторами Ra и Rb, но логически он отключен внутри универсального таймера.
После подачи питания на микросхему, на 3 пине (выходе) появится высокий уровень относительно земли, а конденсатор Сt начинает заряжается через Ra и Rb. Как только Сt достигнет заряда 2/3 от величины питающего напряжения, схема переключится и на её выходе будет около 0В. При этом включится контакт 7 (разряд) и через резистор Rb будет разряжаться Сt.
После того как конденсатор Ct разрядится на 1/3 схема снова переключится, и на её выходе появится высокий уровень. Разъединится контакт 7 (разряд) и Ct начнет опять заряжаться через Ra и Rb. Результатом такой работы станет серия прямоугольных импульсов, длительность которых будет определяться величинами элементов Ra, Rb и Сt. Промежуток между началом каждого из импульсов называют общим периодом ТП. Его можно увеличивать до 30 секунд путем повышения ёмкости Ct. Частоту колебаний определяют по формуле F = 1/ТП.
Запуск ИС таймера 555 положительным импульсом
/>рис. 1 В преобразователе использован принцип двойного интегрирования, в соответствии с которым вначале разряженный интегрирующий конденсатор Синт заряжают определенное время током, пропорциональным измеряемому напряжению, а затем разряжают определенным током до нуля. Время, в течение которого происходит разрядка конденсатора, будет пропорционально измеряемому напряжению. Это время измеряют с помощью счетчика импульсов; с его выхода сигналы подают на индикатор.На вход преобразователя (выв. 30 и 31) подают измеряемое напряжение Uвх. а на выв. 36 и 35 — образцовое Uобр. Цикл измерения (рис. 2) состоит из трех этапов — интегрирования сигнала, т. е. зарядки интегрирующего конденсатора (ЗИК), разрядки интегрирующего конденсатора (РИК) и автоматической коррекции нуля (АКН). Каждому этапу соответствует определенная коммутация элементов преобразователя, выполняемая выключателями S1-S11 на транзисторах структуры МОП. На схеме рис. 1 надписи у выключателей обозначают этап, в течение которого «контакты» замкнуты. Длительность этапа, точно задаваемая счетчиком D02, пропорциональна периоду тактовой частоты fт.
/>рис. 2 В течение этапа ЗИК, длящегося 4000 периодов тактовой частоты, входной сигнал через выключатели S1, S2 и буферный усилитель DA1 поступает на вход интегратора DA2. Это вызывает на конденсаторе Синт накопление заряда, пропорционального и соответствующего по знаку…
КР(Ф)1006ВИ1 — программируемый таймер
| Навигатор: QRZ.RU > Радиолюбительская справочники > Справочник по отечественным микросхемам |
Корпус КР1006ВИ1 Корпус КФ1006ВИ1 Электрическая схема Назначение выводов Схемы включения Электрические параметры Предельно допустимые режимы эксплуатации Рекомендации по применению Зарубежные аналоги Литература Микросхема представляет собой таймер для формирования импульсов напряжения длительностью Т=1,1RC (R и C — внешние времязадающие элементы) от нескольких микросекунд до десятков минут.
Предназначена для применения в стабильных датчиках времени, генераторах импульсов, широтно-импульсных, частотных и фазовых модуляторах, преобразователях напряжения и сигналов, ключевых схемах, исполнительных устройствах в системах управления, контроля и автоматики. Содержит 51 интегральный элемент. Корпус типа 2101.8-1 и 4309.8-A.
Корпус КР1006ВИ1
Корпус КФ1006ВИ1
Электрическая схема
Назначение выводов 1006ВИ1
1 — общий; 2 — запуск; 3 — выход; 4 — сброс; 5 — контроль делителя; 6 — срабатывание; 7 — цепь разряда; 8 — напряжение питания;
Схемы включения
Электрические параметры
| 1 | Напряжение питания | от 3 до 15 В |
| 2 | Выходное напряжение низкого уровня при Uп=5 В, Uср=3,7…4,7 В, Iвых=5 мА при Uп=15 В, Uср=11,5…14 В, Iвых=0,1 А | не более 9,35 В не более 2,5 В |
| 3 | Выходное напряжение высокого уровня при Uп=5 В, Uср=1,8…2,8 В, Iвых=0,1 А при Uп=15 В, Uср=5,5…8 В, Iвых=0,1 А | не менее 2,75 В не менее 12,5 В |
| 4 | Ток потребления при Uп=5 В, Uср=3,7…4,7 В, Uвх=2,3…3,3 В при Uп=15 В, Uср=11,5…14 В, Uвх=7…9,5 В | не более 6 мА не более 15 мА |
| 5 | Ток сброса при Uп=15 В | не более 1,5 мА |
| 6 | Выходной ток при Uп=15 В | не более 2 мкА |
| 7 | Ток срабатывания | 250 нА |
| 8 | Время нарастания (спада) | 300 нс |
| 9 | Начальная погрешность при Uп=15 В | не более 3 % |
| 10 | Нестабильность начальной погрешности от напряжения питания | не более 0,3 %/В |
Предельно допустимые режимы эксплуатации
| 1 | Напряжение питания | 5…15 В |
| 2 | Ток нагрузки | не более 100 мА |
| 3 | Рассеиваемая мощность (50 ° C) | не более 50 мВт |
| 4 | Температура окружающей среды | -45…+70 ° C |
| 5 | Допустимое значение статического потенциала | 200 В |
Примечания: — при температуре окружающей среды от 50 ° C рассеиваемая мощность определяется по формуле: Pp=500мВт-5мВт/ ° C(Tокр-50 ° C) — ток сброса — значение тока, протекающего в цепи сброса таймера в заданном режиме — начальная погрешность — относительное отклонение длительности импульса Tx, генерируемого таймера с заданными времязадающими элементами R и C, от значения длительности, определяемой из выражения: Tвых=RCln3 — нестабильность начальной погрешности от напряжения питания — отношение величины отклонения начальной погрешности таймера к изменению напряжения питания. — максимальное напряжение сброса — максимальное значение напряжения на выводе цепи сброса, при котором на выходе ИС обеспечивается значение напряжения низкого уровня.
Рекомендации по применению
Запуск ИС происходит при условии U0вх не более 1/3 от Uп, подаваемое на вывод «запуск». Для устранения нестабильности запуска таймера, вызванной пульсацией источника питания, рекомендуется параллельно с источником питания в непосредственной близости к выводам ИС включать конденсатор емкостью 1…10 мкФ. Максимальное напряжнение сброса находится в пределах 0,4…1 В. В случае неиспользования вывода сброса его необходимо подключать к выводу 8. В случае неиспользования вывода «контроль делителя» его необходимо замкнуть на корпус через блокирующий конденсатор емкостью 0,01…0.1 мкФ. Минимальная длительность импульса, генерируемого таймером, состовляет 20 мкс. Не рекомендуется подавать на выводы 2,4,6,7 напряжение, превышающее напряжение питания.
Зарубежные аналоги
NE555NL, LM555CN-8, LM555M
Литература
Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги
: Справочник. Том 7./А. В. Нефедов. — М.:ИП РадиоСофт, 1999г. — 640с.:ил.
Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги
Справочник. Перельман Б.Л.,Шевелев В.И. «НТЦ Микротех», 1998г.,376 с. — ISBN-5-85823-006-7
| Навигатор: QRZ.RU > Радиолюбительская справочники > Справочник по отечественным микросхемам |
Применение
Невероятно низкая цена, доступность и простота реализации функционально сложных и в тоже время тривиальных электронных схем на ее основе, без глубоких познаний в области электроники, сделали её самой любимой игрушкой большинства начинающих радиолюбителей. Она является сердцем самых разнообразных и очень популярных конструкций, в том числе сделанных своими руками.
По инструкции в непродолжительном видео Вы можете собрать некоторые из схем на NE555: простого и более совершенного металлоискателя пират, ШИМ-регулятора, повышающего DC-преобразователя и измерителя индуктивности и емкости на триггере Шмитта.
Одновибраторы — Прикладная электроника
Одновибратор — это устройство, которое по внешнему сигналу вьдает один-единственный импульс определенной длительности, не зависящей от длительности входного импульса. Запуск происходит либо по фронту, либо по спаду входного импульса. При этом длительность запускающего импульса особой роли не играет, лишь бы она была не больше длительности вырабатываемого одновибратором импульса, т.е. tи зап
Для одновибратора без перезапуска возникновение на входе нового перепада напряжений той же полярности во время действия выходного импульса игнорируется, для одновибратора с перезапуском длительность выходного импульса в этот момент начинает отсчитываться заново. Как и в случае мультивибраторов, существует огромное количество схемотехнических реализаций этого устройства.
Схема одновибратора приведена на рис. 4.8, а. Он выполнен на двух элементах логики типа 2И-НЕ путем введения положительной обратной связи (выход второго элемента соединен с входом первого).
В исходном состоянии на выходе элемента Э2 имеется уровень “1”, а на выходе элемента Э1- “0”, так как на обоих его входах имеется “1”(запускающие импульсы представляют отрицательный перепад напряжения). При поступлении на вход запускающего отрицательного перепада напряжения на выходе первого элемента появится уровень “1”, т.е. положительный скачок, который через конденсатор С поступит на вход второго элемента. Элемент Э2 инвертирует этот сигнал и уровень “0” по цепи обратной связи подается на второй вход элемента Э1. На выход
элемента Э2 поддерживается уровень “0” до тех пор, пока не зарядится конденсатор С до уровня Uc пор = U1 — Uпор, а напряжение на резисторе R не достигнет порогового уровня Uпор (рис. 4.8, б).
Длительность выходного импульса одновибратора может быть определена с помощью выражения
При работе с цифровыми устройствами достаточно часто требуется формировать импульсы определённой длительности. Эту задачу выполняют специальные устройства — формирователи импульсов. Простейшие формирователи импульсов могут быть реализованы на логических элементах.
Укорачивающие одновибраторы
Рассмотрим схему, приведённую на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема укорачивающего одновибратора (ждущего мультивибратора)
Если бы логические элементы не обладали задержкой, то на выходе такой схемы постоянно присутствовал единичный логический уровень. Однако это не так. Сигнал на выходе инвертора задержан по отношению к его входу. Временные диаграммы сигналов на входе и выходе инвертора, а также на выходе схемы логического элемента «И» приведены на рисунке 2.
Рисунок 2. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора
Как видно из этих временных диаграмм, одновибратор, схема которого приведена на рисунке 1, вырабатывает одиночный импульс по переднему фронту входного сигнала. Длительность импульса на выходе такой схемы будет равна времени задержки инвертора.
Если требуется длительность выходного импульса, большая времени задержки одиночного инвертора, то можно применить дополнительные элементы задержки на пассивных RC элементах. Пример подобной схемы одновибратора приведён на рисунке 3, а временные диаграммы этой схемы — на рисунке 4.
Рисунок 3. Схема укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки
Длительность выработанного формирователем импульса можно вычислить исходя из условия разряда конденсатора С. Действительно, пока конденсатор С разряжается до уровня порогового напряжения U, напряжение U2 воспринимается логическим элементом «2И-НЕ» как уровень логической единицы и на его выходе поддерживается уровень логического нуля. С течением времени напряжение на конденсаторе C становится равным Uпор и на выходе логического элемента «2И-НЕ» появится уровень логической единицы. Если считать, что напряжение до начала разряда на конденсаторе было равно напряжению уровня уровень логической единицы U1, то изменение напряжения UC с течением времени можно представить как:
,
следовательно
Длительность импульса равна времени разряда конденсатора до порогового значения Uпор
Рисунок 4. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки.
