Vi har set, at Multivibrators og CMOS-Oscillatorer kan nemt konstrueret af diskrete komponenter til at producere afslapning oscillatorer til at generere grundlæggende square wave output kurveformer. Men der er også dedikeret IC ‘ er specielt designet til præcist at producere den nødvendige output bølgeform med tilføjelse af blot et par ekstra timing-komponenter.,

en sådan enhed, der har eksisteret siden de tidlige dage af IC ‘ er og selv er blevet noget af en industri “standard” er 555 Timeroscillatoren, som mere almindeligt kaldes “555 timeren”.

basic 555-timeren får sit navn fra det faktum, at der er tre internt tilsluttede 5k.modstande, som den bruger til at generere de to sammenligningsreferencespændinger., 555 timer IC er en meget billig, populær og nyttig præcisionstimingsenhed, der kan fungere som enten en simpel timer til at generere enkeltpulser eller lange tidsforsinkelser, eller som en afslapningsoscillator, der producerer en streng stabiliserede bølgeformer med forskellige arbejdscyklusser fra 50 til 100%.,

555 timer chip er yderst robust og stabil 8-pin-enhed, der kan betjenes enten som en meget præcis Monostabil, Bistabile eller Astable Multivibrator til at producere en bred vifte af applikationer såsom one-shot eller forsinkelse timere, puls generation, LED og lampe blinklys, alarmer og tone generation, logik ure, frequency division, strømforsyninger og omformere osv, ja faktisk alle kredsløb, der kræver en vis form for tid, kontrol, listen er uendelig.,

Det indre 555 Timer chip i sin grundlæggende form er en Bipolar 8-pin mini Dual-in-line-Package (DIP) – enhed, der består af omkring 25 transistorer, 2 dioder og omkring 16 modstande arrangeret til at danne to sammenligningsprodukter, en flip-flop og en høj udgangsstrøm scenen, som vist nedenfor. Samt 555-Timeren, der er også tilgængelig NE556 Timer Oscillator, som kombinerer TO individuelle 555 er inden for en enkelt 14-pin DIP pakke og lavt strømforbrug CMOS-versioner af det indre 555 timer som 7555 og LMC555 som bruger MOSFET transistorer i stedet for.,

et forenklet “blokdiagram”, der repræsenterer det interne kredsløb i 555-timeren, er angivet nedenfor med en kort forklaring af hver af dens forbindelsesstifter for at hjælpe med at give en klarere forståelse af, hvordan det fungerer.

555 Timer blokdiagram

  • • Pin-1. – Jord, jordstiften forbinder 555 timeren til den negative (0v) forsyningsskinne.
  • • Pin 2. – Trigger, den negative indgang til komparator nr. 1., En negativ puls på denne pin ” sæt “den interne Flip-flop når spændingen falder til under 1/3Vcc forårsager output til at skifte fra en” lav “til en” høj ” tilstand.
  • • Pin 3. – Output, udgangsstiften kan køre ethvert TTL-kredsløb og er i stand til at sourcing eller synke op til 200mA strøm ved en udgangsspænding svarende til cirka Vcc – 1.5 V så små højttalere, lysdioder eller motorer kan tilsluttes direkte til udgangen.
  • • Pin 4. – Nulstil, denne pin bruges til at” nulstille ” den interne Flip-flop styrer tilstanden af output, pin 3., Dette er en aktiv-lav indgang og er generelt forbundet til et logisk “1” – niveau, når det ikke bruges til at forhindre uønsket nulstilling af output.
  • • Pin 5. – Control spænding, denne pin styrer timingen af 555 ved at tilsidesætte 2 / 3Vcc niveau af spændingsdeler netværk. Ved at anvende en spænding til denne pin bredden af udgangssignalet kan varieres uafhængigt af RC timing netværk. Når den ikke bruges, er den forbundet til jorden via en 10nf kondensator for at eliminere støj.
  • • Pin 6. – Tærskel, det positive input til komparator nr. 2., Denne pin bruges til at nulstille Flip-flop når spændingen påføres det overstiger 2/3Vcc forårsager output til at skifte fra “høj” til “lav” tilstand. Denne pin forbinder direkte til RC timing kredsløb.
  • • Pin 7. – Udladning, udløbsstiften er forbundet direkte til opsamleren af en intern NPN-transistor, der bruges til at “aflade” tidskondensatoren til jord, når udgangen ved pin 3 skifter “lav”.
  • • Pin 8. – Supply + Vcc, dette er strømforsyningen pin og til generelle formål TTL 555 timere er mellem 4,5 V og 15V.,

555 timere navn kommer fra det faktum, at der er tre 5k.modstande forbundet sammen internt producerer en spændingsdeler netværk mellem forsyningsspændingen ved pin 8 og jord ved pin 1. Spændingen over dette serieresistive netværk holder den negative inverterende indgang til komparator to ved 2 / 3Vcc og den positive ikke-inverterende indgang til komparator en ved 1/3Vcc.,

de to komparatorer producerer en udgangsspænding afhængig af spændingsforskellen ved deres indgange, som bestemmes af opladnings-og afladningsvirkningen af det eksternt tilsluttede RC-netværk. Udgangene fra begge komparatorer er forbundet til de to indgange på flip-flop, som igen producerer enten en” høj “eller” lav ” niveau output ved.baseret på tilstandene i dens input. Output fra flip-flop bruges til at styre en høj udgangsstrøm skifter scenen til at drive den tilsluttede belastning, der producerer enten en “HØJ” eller “LAV” spændingsniveau på udgangen pin-kode.,

Den mest almindelige brug af 555 timer oscillator er, som en simpel astable oscillator ved at forbinde to modstande og en kondensator på tværs af sine-terminaler til at generere en fast puls træne med en frist, der fastsættes af tidskonstanten for RC-netværk. Men 555 timer oscillator chip kan også tilsluttes i en række forskellige måder at producere Monostable eller Bistable multivibratorer samt den mere almindelige Astable Multivibrator.,

Den Monostabil 555-Timer

drift og output af de 555-timeren monostabil er præcis den samme som for transistorised vi ser på tidligere i Monostabil Multivibrators tutorial. Forskellen denne gang er, at de to transistorer er blevet erstattet af 555 timerenheden. Overvej 555 timer monostable kredsløb nedenfor.,

Monostabil 555-Timer

Når en negativ ( 0V ) puls er anvendt til trigger input (pin 2) af Monostabil konfigureret 555 Timer oscillator, det indre komparator, (komparator No1) registrerer dette input og “sætter” den stat, flip-flop, ændring af output fra en “LAV” tilstand til en “HØJ” tilstand. Denne handling igen slår ” OFF ” udledningstransistoren forbundet til pin 7, hvorved kortslutningen over den eksterne timing kondensator, C1 fjernes.,

Denne handling giver mulighed timing kondensator til at begynde at opkræve op gennem modstanden, R1, indtil spændingen over kondensatoren når grænsen (pin 6) spænding af 2/3Vcc oprettet af indre spænding divider netværk. På dette tidspunkt komparatorer output går “høj” og “nulstiller” flip-flop tilbage til sin oprindelige tilstand, som igen tænder ” på ” transistoren og udleder kondensatoren til jorden gennem pin 7. Dette får udgangen til at ændre sin tilstand tilbage til den oprindelige stabile “lave” værdi, der venter på en anden triggerpuls for at starte timingsprocessen igen., Så som før har den Monostable Multivibrator kun ” en ” stabil tilstand.

det Monostable 555 timerkredsløb udløser en negativ impuls, der påføres pin 2, og denne triggerpuls skal være meget kortere end udgangspulsbredden, hvilket giver tid for tidskondensatoren at oplade og derefter aflade helt. Når den er udløst, forbliver 555 Monostabellen i denne “høje” ustabile outputtilstand, indtil den tidsperiode, der er oprettet af R1.C1-netværket, er gået. Den tid, som udgangsspændingen forbliver ” høj “eller på et logisk” 1 ” niveau, er givet ved den følgende tidskonstantligning.,

Hvor t er (i sekunder), R er i Ω og C i Farads.

555 Timer eksempel No1

en Monostabel 555 Timer er påkrævet for at producere en tidsforsinkelse i et kredsløb. Hvis der anvendes en 10uf timingkondensator, beregnes værdien af den modstand, der kræves for at producere en minimumsforsinkelse på 500ms.

500ms er det samme som at sige 0.,5s så ved omordning af ovenstående formel, får vi den beregnede værdi for modstanden, R som:

Den beregnede værdi for timing modstand, der kræves for at producere den nødvendige tid konstant 500ms er derfor, 45.5 KΩ. Men modstanden værdi af 45.5 KΩ ikke eksisterer som en standard værdi modstand, så ville vi nødt til at vælge den nærmeste foretrukne værdi modstand af 47kΩ, der findes i alle standard intervaller af tolerance fra E12 (10%) til E96 (1%), hvilket giver os en ny genberegnes forsinkelse af 517ms.,

Hvis dette tidspunkt forskel på 17ms (500 – 517ms) er uacceptabelt, i stedet for en enkelt timing modstand, to forskellige værdi modstand kan være, der er sluttet sammen i serie for at justere puls bredde til den nøjagtige ønskede værdi, eller en anden timing kondensator valgte værdi.

Vi ved nu, at tidsforsinkelsen eller udgangspulsbredden for en monostabel 555-timer bestemmes af tidskonstanten for det tilsluttede RC-netværk., Hvis der kræves lange tidsforsinkelser på 10 sekunder, anbefales det ikke altid at anvende tidskondensatorer med høj værdi, da de kan være fysisk store, dyre og have tolerancer med stor værdi, f.eks.20 20%.

en alternativ løsning er at bruge en lille værdi timing kondensator og en meget større værdi modstand op til omkring 20MΩ s at producere den kræver tidsforsinkelse., Også ved hjælp af en mindre værdi timing kondensator og forskellige modstanden værdier, der er forbundet til den gennem en multi-position roterende skift, vi kan producere en Monostabil 555 timer oscillator kredsen, som kan producere forskellige puls-bredde i hver switch rotation som de omskiftelige Monostabil 555 timer kredsløb, der er vist nedenfor.

En Omskiftelig 555-Timer

Vi manuelt kan beregne værdier af F og C for de enkelte komponenter, der kræves, som vi gjorde i eksemplet ovenfor., Dog, valg af komponenter, der er nødvendige for at opnå den ønskede forsinkelse, kræver af os, at beregne med enten kilohm s (KΩ), Megaohm s (MΩ), microfarad s (µF) eller picafarad s (pF), og det er meget nemt at ende op med en forsinkelse, der er ude med en faktor ti eller endda hundrede.

Vi kan gøre vores liv lidt lettere ved at bruge en type diagram kaldet en “Nomograph”, der hjælper os med at finde de monostable multivibratorer forventede frekvensudgang til forskellige kombinationer eller værdier for både R og C., For eksempel:

Monostabil Nomograph

Så ved at vælge passende værdier af C og R i intervaller på 0,001 uF til 100uF og 1kw at 10MΩ henholdsvis, vi kan læse det forventede output frekvens direkte fra nomograph graf og derved fjerne eventuelle fejl i beregningerne. I praksis bør værdien af timingmodstanden for en monostabel 555 timer ikke være mindre end 1k.eller større end 20m..,

Bistabile 555-Timer

samt et skud 555 Monostabil konfiguration ovenfor, kan vi også producere en Bistabile (to stabile tilstande) enhed med drift og output af de 555 Bistabile, der ligner den transistorised vi ser på tidligere i den Bistabile Multivibrators tutorial.

555 Bistable er et af de enkleste kredsløb, vi kan bygge ved hjælp af 555 timer oscillator chip. Denne bistable konfiguration bruger ikke noget RC-timingsnetværk til at producere en outputbølgeform, så der kræves ingen ligninger for at beregne kredsløbets tidsperiode., Overvej den bistabile 555 Timer kredsløb nedenfor.

Bistabile 555 Timer (flip-flop)

Det at skifte output bølgeform er opnået ved at kontrollere på aftrækkeren og nulstille input af 555 timer, som er afholdt “HØJ” af de to pull-up-modstandene R1 og R2. Ved at tage triggerindgangen (pin 2) “Lav”, skifte i indstillet position, ændrer udgangstilstanden til “høj” tilstand og ved at tage nulstillingsindgangen (pin 4) “lav”, skifte i nulstillingsposition, ændrer output til “lav” tilstand.,

dette 555 timerkredsløb forbliver i begge tilstande på ubestemt tid og er derfor bistabil. Derefter er den Bistable 555 timer stabil i begge tilstande, “høj” og “lav”. Tærskelindgangen (pin 6) er forbundet til jorden for at sikre, at den ikke kan nulstille det bistable kredsløb, som det ville gøre i en normal timingapplikation.

555 Timerudgang

Vi kunne ikke afslutte denne 555 Timertutorial uden at diskutere noget om skifte-og drevfunktionerne i 555 timeren eller faktisk den dobbelte 556 Timer IC.,

udgangen (pin 3) på standard 555-timeren eller 556-timeren har evnen til enten at “synke” eller “kilde” en belastningsstrøm på op til maksimalt 200mA, hvilket er tilstrækkeligt til direkte at drive udgangstransducere såsom relæer, glødelamper, LED-motorer eller højttalere osv.ved hjælp af seriemodstande eller diodebeskyttelse.,

denne evne af 555 timeren til både “synke” (absorbere) og “kilde” (forsyning) strøm betyder, at udgangsenheden kan tilsluttes mellem udgangsterminalen på 555 timeren og forsyningen til at synke belastningsstrømmen eller mellem udgangsterminalen og jorden for at kilde belastningsstrømmen. Eksempel.

Synkende og Sourcing 555 Timer Output

I det første kredsløb ovenfor, LED er en forbindelse mellem den positive forsyning jernbane ( +Vcc ) og output pin-3., Dette betyder, at strømmen vil ” synke “(absorbere) eller strømme ind i 555 timerudgangsterminalen, og LED ‘en vil være” tændt”, når udgangen er”lav”.

det andet kredsløb ovenfor viser, at LED ‘ en er forbundet mellem udgangsstiften 3 og jorden ( 0v ). Det betyder, at strømmen vil ” Kilde “(forsyning) eller strømme ud af 555 timere output terminal og LED vil være” ON”, når udgangen er”høj”.,555-timerens evne til både at synke og kilde sin udgangsbelastningsstrøm betyder, at begge LED ‘ er kan tilsluttes udgangsterminalen på samme tid, men kun en vil blive tændt “afhængigt af om udgangstilstanden er” høj “eller” lav”. Kredsløbet til venstre viser et eksempel på dette. de to LED ‘ er vil alternativt være tændt “ON” og “OFF” afhængigt af output. Modstand, R bruges til at begrænse LED-strømmen til under 20mA.,

vi sagde tidligere, at den maksimale udgangsstrøm til enten at synke eller kilde belastningsstrømmen via pin 3 handler om 200mA ved den maksimale forsyningsspænding, og denne værdi er mere end nok til at køre eller skifte andre logiske IC ‘er, LED’ er eller små lamper osv. Men hvad nu hvis vi ville skifte eller kontrollere enheder med højere effekt som motorer, elektromagneter, relæer eller højttalere. Så skulle vi bruge en Transistor til at forstærke 555 timere output for at give en tilstrækkelig høj nok strøm til at drive belastningen.,

555 Timer Transistor-Driveren

transistoren i de to ovenstående eksempler, kan være erstattet med en Power MOSFET-enhed eller Darlington transistorer, hvis den aktuelle belastning er høj. Når du bruger en induktiv belastning, såsom en motor, relæ eller elektromagnet, tilrådes det at tilslutte en friløbsdiode (eller svinghjul) direkte over belastningsterminalerne for at absorbere eventuelle tilbage emf-spændinger, der genereres af den induktive enhed, når den ændrer tilstand.

hidtil har vi se på at bruge 555 timeren til at generere monostable og bistable udgangspulser., I den næste tutorial om Bølgeformgenerering vil vi se på at forbinde 555 i en astable multivibrator-konfiguration. Når det brugt i astable tilstand både frekvens og duty cycle af output bølgeform kan styres præcist til at producere en meget alsidig bølgeform generator.