Vi har sett att Multivibratorer och CMOS oscillatorer lätt kan konstrueras från diskreta komponenter för att producera avkoppling oscillatorer för att generera grundläggande kvadratiska vågutgångs vågformer. Men det finns också dedikerade IC: s speciellt utformade för att exakt producera den önskade utgångs vågformen med tillägg av bara några extra timing komponenter.,

en sådan enhet som har funnits sedan IC: s tidiga dagar och har själv blivit något av en industri ”standard” är 555 Timer Oscillator som mer allmänt kallas ”555 Timer”.

den grundläggande 555 timer får sitt namn från det faktum att det finns tre internt anslutna 5kω motstånd som den använder för att generera de två comparators referensspänningar., De 555 timer IC är mycket billiga, populära och användbara tidsbestämning enhet som kan fungera som antingen en enkel timer för att generera enstaka pulser eller lång tid förseningar, eller som en avkoppling oscillator som producerar en sträng av stabiliserade vågformer av olika driftcykler från 50 till 100%.,

555 timer chip är extremt robust och stabil 8-pin-enhet som kan drivas antingen som en mycket exakt monostabil, bistabil eller astabil Multivibrator för att producera en mängd olika applikationer såsom one-shot eller delay timers, pulsgenerering, LED och lampa blinkers, larm och tongenerering, logiska klockor, frekvensavdelning, nätaggregat och omvandlare etc, i själva verket någon krets som kräver någon form av tidskontroll som listan är oändlig.,

den enda 555 Timer chip i sin grundläggande form är en bipolär 8-pin mini Dual-in-line paket (DIP) enhet bestående av cirka 25 transistorer, 2 dioder och cirka 16 motstånd anordnade för att bilda två jämförelseprodukter, en flip-flop och en hög strömutgång som visas nedan. Liksom 555 Timer det finns också de NE556 Timer Oscillator som kombinerar TVÅ enskilda 555 inom en enda 14-polig DIP-paket och låg effekt CMOS-versioner av den inre 555 timer som 7555 och LMC555 som använder MOSFET transistorer istället.,

ett förenklat ”blockdiagram” som representerar de interna kretsarna för 555-timern ges nedan med en kort förklaring av var och en av dess anslutningsstift för att ge en tydligare förståelse för hur det fungerar.

555 Timerblockdiagram

  • • Pin 1. – Jord, jord stift ansluter 555 timer till den negativa (0v) matningsskena.
  • • Pin-2. – Trigger, den negativa ingången till komparator nr 1., En negativ puls på denna stift ”ställer” den interna Flip-flop när spänningen sjunker under 1/3Vcc orsakar utgången att växla från en” låg ”till en” hög ” tillstånd.
  • • Pin-kod 3. – Utgång, utgångsstiftet kan driva någon TTL-krets och kan sourcing eller sjunka upp till 200mA ström vid en utgångsspänning som är lika med ungefär VCC – 1.5 V så små högtalare, lysdioder eller motorer kan anslutas direkt till utgången.
  • • Pin-4. – Återställ, den här stiftet används för att ”återställa” den interna Flip-flop som styr utmatningens tillstånd, stift 3., Detta är en aktiv-låg ingång och är i allmänhet ansluten till en logisk ”1” nivå när den inte används för att förhindra oönskad återställning av utgången.
  • • Stift 5. – Styrspänning, denna stift styr tidpunkten för 555 genom att åsidosätta 2/3vcc-nivån på spänningsdelare nätverket. Genom att applicera en spänning på denna stift kan bredden på utgångssignalen varieras oberoende av RC-timingnätet. När den inte används är den ansluten till marken via en 10nf kondensator för att eliminera eventuella ljud.
  • • Pin-6. – Tröskelvärde, den positiva ingången till jämförelseprestation nr 2., Denna pin används för att återställa Flip-flop när spänningen appliceras på den överstiger 2 / 3Vcc orsakar utgången att växla från ”hög” till ” låg ” tillstånd. Denna stift ansluts direkt till RC-tidkretsen.
  • • Pin-7. – Urladdning, är urladdningsstiftet anslutet direkt till samlaren av en intern NPN transistor som används för att ”urladda” timing kondensatorn till marken när utgången vid stift 3 växlar ”låg”.
  • • Pin-8. – Supply + Vcc, detta är nätaggregatet stift och för allmänna ändamål TTL 555 timers är mellan 4,5 V och 15V.,

555 Timers-namnet kommer från det faktum att det finns tre 5kω-motstånd kopplade ihop internt som producerar ett spänningsdelare mellan matningsspänningen vid pin 8 och slipad vid pin 1. Spänningen över denna serie resistiva nätverk håller den negativa inverterande ingången av komparator två vid 2 / 3Vcc och den positiva icke-inverterande ingång till komparator en vid 1/3vcc.,

de två jämförelsesatorerna producerar en utgångsspänning som är beroende av spänningsskillnaden vid sina ingångar, vilket bestäms av laddning och urladdning från det externt anslutna RC-nätverket. Utgångarna från båda jämförelsesatorerna är anslutna till de två ingångarna på flip-flop som i sin tur ger antingen en ”hög” eller ”låg” nivåutgång vid Q baserat på dess ingångar. Utgången från flip-flop används för att styra ett högströmsomkopplingsstadium för att driva den anslutna belastningen som producerar antingen en ”hög” eller ” låg ” spänningsnivå vid utgångsstiftet.,

den vanligaste användningen av 555 timer oscillator är som en enkel astable oscillator genom att ansluta två motstånd och en kondensator över sina terminaler för att generera en fast puls tåg med en tidsperiod som bestäms av tidskonstanten för RC-nätverket. Men 555 timer oscillator chip kan också anslutas i en mängd olika sätt att producera Monostabila eller bistabila multivibratorer samt den vanligaste Astable Multivibrator.,

den Monostabila 555-timern

drift och utmatning av 555-timern är exakt densamma som för den transistoriserade som vi tittar på tidigare i Monostabila Multivibratorer-handledningen. Skillnaden denna gång är att de två transistorer har ersatts av 555 timer enhet. Tänk på 555 timer monostabil krets nedan.,

monostabil 555 Timer

När en negativ ( 0V ) puls appliceras på trigger input (stift 2) av den monostabil konfigurerade 555 Timer oscillator, den interna komparatorn, (komparator No1) detekterar denna ingång och ”ställer in” läget för flip-flop, ändra utgången från en ”låg” tillstånd till en ”hög” tillstånd. Denna åtgärd i sin tur stänger” av ” urladdningstransistorn ansluten till stift 7, varigenom kortslutningen avlägsnas över den externa timing kondensatorn, C1.,

denna åtgärd gör det möjligt för tidskondensatorn att börja ladda upp genom motstånd, R1 tills spänningen över kondensatorn når tröskeln (pin 6) spänning på 2/3vcc som inrättats av det interna spänningsdelare nätverket. Vid denna punkt jämförelseutgången går ”hög” och ”återställer” flip-flop tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd som i sin tur slår ” på ” transistorn och urladdar kondensatorn till marken genom stift 7. Detta gör att utmatningen ändrar sitt tillstånd tillbaka till det ursprungliga stabila ”låga” värdet i väntan på en annan utlösningspuls för att starta tidsprocessen igen., Sedan som tidigare har den Monostabila multivibratorn bara ” ett ” stabilt tillstånd.

de Monostabila 555-Timerkretsen utlöser en negativ puls som appliceras på stift 2 och denna utlösningspuls måste vara mycket kortare än utgångspulsens bredd, vilket ger tid för tidningskondensatorn att ladda och sedan ladda ut helt. När den utlöses kommer 555-Monostabilen att förbli i detta ”höga” instabila utmatningsläge tills den tidsperiod som r1 x C1-nätverket har ställt in har gått. Den tid som utgångsspänningen förblir ” hög ”eller vid en logisk” 1 ” – nivå, ges av följande tidskonstant ekvation.,

var, t är i sekunder, R är i Ω och C i Farads.

555 Timer exempel No1

en monostabil 555 Timer krävs för att producera en tidsfördröjning inom en krets. Om en 10uf-tidskondensator används, beräkna värdet på motståndet som krävs för att producera en minsta utgångstidsfördröjning på 500ms.

500ms är detsamma som att säga 0.,Så genom att omarrangera formeln ovan får vi det beräknade värdet för motståndet, R som:

det beräknade värdet för timingmotståndet som krävs för att producera den erforderliga tidskonstanten på 500ms är därför 45.5 KΩ. Motståndsvärdet på 45,5 KΩ existerar emellertid inte som ett standardvärdesmotstånd, så vi skulle behöva välja närmaste föredragna värdemotstånd på 47kΩ som finns i alla standardvarianter av tolerans från E12 (10%) till E96 (1%), vilket ger oss en ny omberäknad tidsfördröjning på 517ms.,

om denna tidsskillnad på 17ms (500 – 517ms) är oacceptabel istället för ett enda timingmotstånd, kan två olika värdemotstånd anslutas i serie för att justera pulsbredden till det exakta önskade värdet eller ett annat timingkondensatorvärde valt.

vi vet nu att tidsfördröjningen eller utgångspulsbredden för en monostabel 555 timer bestäms av tidskonstanten för det anslutna RC-nätverket., Om långa förseningar krävs på 10-talet sekunder är det inte alltid lämpligt att använda högvärdeskondensatorer eftersom de kan vara fysiskt stora, dyra och ha stora värdetoleranser, t.ex. ±20%.

en alternativ lösning är att använda ett litet värde timing kondensator och ett mycket större värde motstånd upp till ca 20MΩ s för att producera kräver tidsfördröjning., Också genom att använda en mindre värde timing kondensator och olika motstånd värden anslutna till det genom en multi-position rotary switch, kan vi producera en monostabil 555 timer oscillator krets som kan producera olika pulsbredder vid varje omkopplare rotation såsom omkopplingsbar monostabil 555 timer krets visas nedan.

en omkopplingsbar 555 Timer

Vi kan manuellt beräkna värdena för R och C för de enskilda komponenterna som krävs som vi gjorde i exemplet ovan., Valet av komponenter som behövs för att erhålla önskad tidsfördröjning kräver emellertid att vi beräknar med antingen kilohms (KΩ), Megaohms (MΩ), microfarads (µF) eller picafarads (pF) och det är väldigt lätt att sluta med en tidsfördröjning som är ute med en faktor tio eller till och med hundra.

Vi kan göra vårt liv lite enklare genom att använda en typ av diagram som kallas en ”Nomograf” som hjälper oss att hitta de monostabla multivibratorerna förväntade frekvensutgången för olika kombinationer eller värden för både R och C., Till exempel,

monostabil Nomograf

så genom att välja lämpliga värden för C och R i intervallet 0,001 uF till 100uF respektive 1kΩ till 10MΩ, kan vi läsa den förväntade utmatningsfrekvensen direkt från nomografgrafen och därigenom eliminera eventuella fel i beräkningarna. I praktiken bör värdet av timingmotståndet för en monostabil 555 timer inte vara mindre än 1kω eller större än 20MΩ.,

bistable 555 Timer

liksom one shot 555 Monostable konfiguration ovan, vi kan också producera en Bistable (två stabila tillstånd) enhet med drift och utgång av 555 Bistable liknar den transistoriserade en vi tittar på tidigare i bistable Multivibrators handledning.

555 Bistable är en av de enklaste kretsar vi kan bygga med 555 timer oscillator chip. Denna bistable konfiguration använder inte någon RC timing nätverk för att producera en utgång vågform så inga ekvationer krävs för att beräkna tidsperioden för kretsen., Tänk på bistable 555 Timer krets nedan.

bistable 555 Timer (flip-flop)

växlingen av utgångsvågformen uppnås genom att styra avtryckaren och återställa ingångarna i 555 timer som hålls ”hög” av de två pull-up motstånd, R1 och R2. Genom att ta triggeringången (stift 2)” låg”, växla i inställt läge, ändrar utgångsläget till” hög ”tillstånd och genom att ta återställningsingången (stift 4)” låg”, växla i återställningsläge, ändrar utgången till” låg ” tillstånd.,

denna 555 timer krets kommer att förbli i antingen tillstånd på obestämd tid och är därför bistable. Då är bistable 555-timern stabil i båda staterna, ”hög” och ”låg”. Tröskelinmatningen (pin 6) är ansluten till marken för att säkerställa att den inte kan återställa den bistabla kretsen som den skulle i en normal timing applikation.

555 Timer utgång

vi kunde inte avsluta denna 555 Timer handledning utan att diskutera något om växling och driv kapacitet 555 timer eller faktiskt dubbla 556 Timer IC.,

utgången (pin 3) för standard 555 timer eller 556 timer, har förmågan att antingen ”sjunka” eller ”källa” en Lastström på upp till högst 200mA, vilket är tillräckligt för att direkt driva utgångs givare såsom reläer, glödlampor, LED motorer, eller högtalare etc, med hjälp av serie motstånd eller diodskydd.,

denna förmåga hos 555-timern till både” Sink ”(absorb) och” Source ” (supply) ström innebär att utmatningsenheten kan anslutas mellan utmatningsterminalen på 555-timern och tillförseln för att sänka lastströmmen eller mellan utmatningsterminalen och marken för att källa belastningsströmmen. Exempelvis.

sjunkande och Sourcing 555 Timer utgång

i den första kretsen ovan är LED ansluten mellan den positiva försörjningsskena ( +Vcc ) och utgångsstiftet 3., Detta innebär att strömmen kommer att ” sjunka ”(absorbera) eller strömma in i 555 timer utgång och lysdioden kommer att vara” på ”när utgången är”låg”.

den andra kretsen ovan visar att lysdioden är ansluten mellan utgångsstiftet 3 och jord ( 0v ). Detta innebär att strömmen kommer att” Källa ”(tillförsel) eller strömma ut ur 555 timers utgång och lysdioden kommer att vara” på ”när utgången är”hög”.,

555-timerns förmåga att både sjunka och källa dess utgångsbelastningsström innebär att båda LED-lamporna kan anslutas till utgångsplinten samtidigt, men endast en kommer att slås på ”på” beroende på om utgångstillståndet är ”högt” eller ”lågt”. Kretsen till vänster visar ett exempel på detta. de två LED-lamporna kopplas alternativt till” ON ”och” OFF ” beroende på utgången. Motstånd, R används för att begränsa LED-strömmen till under 20mA.,

vi sa tidigare att den maximala utgångsströmmen för att antingen sjunka eller källa lastströmmen via pin 3 är ca 200mA vid maximal matningsspänning, och detta värde är mer än tillräckligt för att köra eller byta andra logic IC, LED eller små lampor, etc. Men vad händer om vi ville byta eller styra högre kraftenheter som motorer, elektromagneter, reläer eller högtalare. Då skulle vi behöva använda en Transistor för att förstärka 555 timers utgång för att ge en tillräckligt hög effekt för att driva lasten.,

555 Timer Transistor Driver

transistorn i de två exemplen ovan kan ersättas med en Power MOSFET-enhet eller Darlington transistor om lastströmmen är hög. Vid användning av en induktiv belastning, såsom en motor, relä eller elektromagnet, är det lämpligt att ansluta en frihjulsdiod (eller svänghjul) direkt över lastterminalerna för att absorbera eventuella bakre emf-spänningar som genereras av den induktiva enheten när den ändrar tillstånd.

hittills har vi tittat på att använda 555-timern för att generera monostabila och bistabila utgångspulser., I nästa handledning om Waveform Generation kommer vi att titta på att ansluta 555 i en astabel multivibrator-konfiguration. När den används i astable-läget kan både frekvensen och arbetscykeln för utgångsvågformen noggrant styras för att producera en mycket mångsidig vågformgenerator.