Inlägget förklarar hur IC 555 fungerar, dess grundläggande pinoutdetaljer och hur man konfigurerar IC i dess standard eller populära astabla, bistabila och monostabila kretslägen. Inlägget beskriver också de olika formlerna för beräkning av IC 555-parametrarna.

Introduktion

Vår hobbyvärld skulle vara mindre intressant utan IC 555. Det skulle vara en av våra första IC som används inom elektronik. I den här artikeln ska vi titta tillbaka på historien om IC555, deras 3 driftsätt och några av deras specifikationer.

IC 555 introducerades 1971 av ett företag som heter “Signetics” och designades av Hans R. Camenzind. Det beräknas att cirka 1 miljard IC 555 tillverkas varje år. Det är en IC 555 för varje sju personer i världen.

Signetics Company ägs av Philips Semiconductor. Om vi tittar på det interna blockschemat för IC 555 hittar vi tre 5K ohm-motstånd kopplade i serie för att bestämma tidsfaktorn, så förmodligen så fick enheten namnet IC 555 timer. En del hypoteser hävdar dock att valet av namnet inte har någon relation till IC: s interna komponenter, det valdes godtyckligt.

Så fungerar IC 555

En standard IC555 består av 25 transistorer, 15 motstånd och 2 dioder integrerade på en kiselform. Det finns två versioner av IC: n, nämligen militär och civil klass 555 timer.

NE555 är en civil IC-klass och har ett driftstemperaturområde från 0 till +70 grader Celsius. SE555 är av militär klass IC och har ett driftstemperaturintervall på -55 till +125 grader Celsius.

Du hittar också CMOS-version av timer kallad 7555 och TLC555 dessa förbrukar mindre effekt jämfört med standard 555 och fungerar mindre än 5V.

CMOS-versionstimrar består av MOSFET snarare än bipolär transistor, vilket är effektivt och förbrukar mindre ström.

IC 555 Pinout och arbetsdetaljer:

Stift 1 : Jord eller 0V: Det är IC: s negativa försörjningsstift
Stift 2 : Trigger eller ingång: En negativ tillfällig utlösare på denna ingångsstift gör att utgångsstift3 går HÖG. Detta händer genom en snabb urladdning av tidskondensatorn under den nedre tröskelnivån för 1/3 matningsspänning. Kondensatorn laddas sedan långsamt via tidsmotståndet, och när den stiger över 2/3 matningsnivå blir pin3 LÅG igen. Denna PÅ / AV-omkoppling görs av en intern FLIP-FLOP skede.
Stift 3 : Utgång: Det är utgången som svarar på ingångsstiftet antingen genom att gå högt eller lågt, eller genom att svänga PÅ / AV
Stift 4 : Återställ: Det är återställningsstiftet som alltid är anslutet till den positiva strömförsörjningen för normal användning av IC. När jordad återställs återställs IC-utgången till sitt ursprungliga läge, och om den är permanent ansluten till marken håller IC-funktionen avstängd.
Stift 5 : Kontroll: En extern variabel likspänningspotential kan användas på denna stift för att styra eller modulera pin3-pulsbredden och generera en kontrollerad PWM.
Stift 6 : Tröskel: Detta är tröskelstiftet som får utgången att gå LÅG (0V) så fort tidkondensatorladdningen når den övre tröskeln för 2/3 matningsspänning.
Stift 7 : Urladdning: Detta är urladdningsstiftet som styrs av den inre vippan, vilket tvingar tidskondensatorn att urladdas så snart den har nått tröskelvärdet för 2/3-spänningen.
Stift 8 : Vcc: Det är den positiva matningsingången mellan 5 V och 15 V.

3 lägen för timer:

Bistabil eller Schmitt-utlösare
Monostabilt eller ett skott
Ett stall

Bistabelt läge:

När IC555 är konfigurerad i bistabilt läge fungerar den som en grundläggande flip-flop. Med andra ord när ingångsutlösaren ges växlar den utgångstillståndet PÅ eller AV.

Normalt är # pin2 och # pin4 anslutna till dragmotstånd i detta driftsätt.

När # pin2 är jordad för kort varaktighet går utgången vid # pin3 högt för att återställa utgången, # pin4 kortsluts tillfälligt till jord och sedan blir utgången låg.

Det finns inget behov av en tidskondensator här, men att ansluta en kondensator (0.01uF till 0.1uF) över # pin5 och jord rekommenderas. # pin7 och # pin6 kan lämnas oanslutna i denna konfiguration.

Här är en enkel bistabil krets:

När inställningsknappen är nedtryckt blir utgången hög och när återställningsknappen är nedtryckt går utgången till lågt läge. R1 och R2 kan vara 10 k ohm, kondensatorn kan vara var som helst mellan det angivna värdet.

Monostabilt läge:

En annan användbar tillämpning av IC 555-timern är i form av a enstegs- eller monostabil multivibratorkrets , som visas i figuren nedan.

Så snart ingångssignalen blir negativ aktiveras one-shot-läget, vilket får utgångsstiftet 3 att gå högt på Vcc-nivån. Tidsperioden för utgångens höga tillstånd kan beräknas enligt formeln:

T_hög= 1,1 R_TILLC

Som framgår av figuren tvingar den negativa kanten på ingången komparatorn 2 att växla vippan. Denna åtgärd får utgången vid stift 3 att bli hög.

Egentligen i denna process kondensatorn C laddas mot VCC via motståndet UT . Medan kondensatorn laddas hålls utgången hög på Vcc-nivån.

IC 555 monostabil one-shot formel och vågform

Videodemo

När spänningen över kondensatorn får tröskelnivån 2 VCC / 3 utlöser komparator 1 flip-flop, vilket tvingar utgången att ändra tillstånd och gå lågt.

Detta sänker därefter urladdningen lågt, vilket får kondensatorn att urladdas och bibehålls vid cirka 0 V tills nästa ingångsutlösare.

Bilden ovan visar hela proceduren när ingången utlöses lågt, vilket leder till en utgångsvågform för en monostabil enstegsåtgärd av IC 555.

Tidpunkten för utgången för detta läge kan sträcka sig från mikrosekunder till många sekunder, vilket gör att denna operation blir idealiskt användbar för en rad olika applikationer.

“lågpassfilter för subwoofer ”

Förenklad förklaring för nybörjare

Monostabila eller enstaka pulsgeneratorer används i stor utsträckning i många elektroniska applikationer, där en krets måste slås PÅ under förutbestämd tid efter en utlösare. Utgångspulsbredden vid # pin3 kan bestämmas med hjälp av denna enkla formel:

T = 1,1 RC

Var

T är tiden i sekunder
R är motstånd i ohm
C är kapacitans i farader

Utgångspulsen sjunker när spänningen över kondensatorn är lika med 2/3 av Vcc. Ingångsutlösaren mellan två pulser måste vara större än RC-tidskonstanten.

Här är en enkel monostabil krets:

Lösa en praktisk monostabil applikation

Ta reda på perioden för utgångsvågformen för kretsexemplet nedan när den utlöses av en negativ kantpuls.

Lösning:

T_hög= 1,1 R_TILLC = 1,1 (7,5 x 10³(0,1 x 10^-6) = 0,825 ms

Hur Astable Mode fungerar:

Med hänvisning till den konstiga IC555-kretsen nedan, kondensatorn C laddas mot VCC genom de två motstånden R_TILLoch R_B. Kondensatorn laddas tills den når över 2 VCC / 3. Denna spänning blir tröskelspänningen på stift 6 på IC. Denna spänning driver komparatorn 1 för att utlösa vippan, vilket får utgången vid stift 3 att bli låg.

Tillsammans med detta kopplas urladdningstransistorn PÅ, vilket resulterar i att stift 7-utmatningen matar ut kondensatorn via motstånd RB .

Detta gör att spänningen inuti kondensatorn faller tills den slutligen sjunker under utlösningsnivån ( VCC / 3). Denna åtgärd utlöser omedelbart flip-flop-steget på IC, vilket gör att IC-utgången blir hög och stänger av urladdningstransistorn. Detta möjliggör återigen kondensatorn att laddas via motstånd UT och RB mot VCC .

Tidsintervallen som är ansvariga för att vrida produktionen högt och lågt kan beräknas med hjälp av relationerna

T_hög≈ 0,7 (R_TILL+ R_B) C
T_låg≈ 0,7 R_B C

Den totala perioden är

T = period = T_hög+ T_låg

Video-handledning

Förenklad förklaring för nybörjare

Detta är den mest använda multivibrator- eller AMV-designen som i oscillatorer, sirener, larm , blixtar etc., och detta skulle vara en av våra första kretsar som implementerades för IC 555 som hobbyist (minns du en annan blinkers-LED?).

När IC555 är konfigurerad som en stabil multivibrator ger den kontinuerliga rektangulära pulser vid # pin3.

Frekvensen och pulsbredden kan regleras av R1, R2 och C1. R1 är ansluten mellan Vcc och urladdning # pin7, R2 är ansluten mellan # pin7 och # pin2 och även # pin6. # Pin6 och # pin2 är kortslutna.

Kondensatorn är ansluten mellan # pin2 och jord.

Frekvensen för Astabel multivibrator kan beräknas genom att använda denna formel:

F = 1,44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Var,

F är frekvensen i Hertz
R1 och R2 är motstånd i ohm
C1 är kondensator i farader.

Hög tid för varje puls som ges av:

Hög = 0,693 (R1 + R2) * C

Låg tid ges av:

Låg = 0,693 * R2 * C

Allt 'R' är i ohm och 'C' är i ohm.

Här är en grundläggande astabel multivibratorkrets:

För 555 IC-timers med bipolära transistorer måste R1 med lågt värde undvikas så att utgången förblir mättad nära jordspänningen under urladdningsprocessen, annars kan 'låg tid' vara opålitlig och vi kan se högre värden under låg tid praktiskt taget än det beräknade värdet .

Lösa ett astabelt exempelproblem

I följande bild hittar du frekvensen för IC 555 och ritar utgångsvågformens resultat.

“4 bitars full adderkrets ”

Lösning:

Vågformsbilder kan ses nedan:

IC 555 PWM-krets med hjälp av dioder

Om du vill ha utgången mindre än 50% arbetscykel, dvs. kortare högtid och längre lågtid, kan en diod anslutas över R2 med katod på kondensatorsidan. Det kallas också PWM-läge för 555 IC-timern.

Du kan också designa en 555 PWM-krets med variabel arbetscykel två dioder som visas i figuren ovan.

PWM IC 555-kretsen som använder två dioder är i grunden en hållbar krets där laddning och urladdningstid för kondensatorn C1 är förgrenad genom separata kanaler med hjälp av dioder. Denna modifiering gör det möjligt för användaren att justera PÅ / AV-perioderna för IC separat och därför snabbt uppnå önskad PWM-hastighet.

Beräkning av PWM

I en IC 555-krets som använder två dioder kan formeln för beräkning av PWM-hastigheten uppnås med följande formel:

T_hög≈ 0,7 (R1 + POT-motstånd) C

Här refererar POT-motstånd till potentiometerjusteringen och motståndsnivån på den specifika sidan av potten genom vilken kondensatorn C laddas.

Låt oss säga att potten är en 5 K-kruka, och den justeras till 60/40 nivå, vilket ger motståndsnivåer på 3 K och 2 K. Sedan, beroende på vilken del av motståndet som laddar kondensatorn kan värdet användas i ovan formel.

Om det är 3 K-sidjusteringen som laddar kondensatorn kan formeln lösas som:

T_hög≈ 0,7 (R1 + 3000 Ω) C

Å andra sidan, om det är 2 K som är på laddningssidan av pottenjusteringen, kan formeln lösas som.

T_hög≈ 0,7 (R1 + 2000 Ω) C

Kom ihåg, i båda fallen kommer C att vara i Farads. Så du måste först konvertera mikrofaradvärdet i ditt schema till Farad för att få en rätt lösning.

Referenser: Stackexchange

Tidigare: Synkroniserad 4kva stapelbar inverter Nästa: Hastighetsberoende bromsljuskrets