Building 555 Timer IC-pohjainen vakaa multivibraattori
Ilman ulkoisia liipaisimia 555 ajastinpiiri voi vaihdella kahden tilan välillä. Kolme ulkoista lisäosaa, kaksi vastusta (R 1 ja R 2 ), ja kondensaattori (C) voidaan lisätä IC 555:een sen muuttamiseksi stabiiliksi multivibraattoripiiriksi. Alla oleva piiri näyttää IC 555:n käytön vakaana multivibraattorina yhdessä kolmen ulkoisen osan kanssa.
Koska nastat 6 ja 2 on jo kytketty, laite aktivoituu automaattisesti ja toimii oskillaattorina ilman ulkoista laukaisupulssia. V CC syöttöjännitteenä on kytketty nastan 8. Koska Pin 3 yllä olevassa piirissä on lähtöliitin, lähtö voidaan vetää täältä. Ulkoinen nollausnasta on piirin nasta 4, ja tämä nasta voi käynnistää ajastimen uudelleen, mutta yleensä nasta 4 on kytketty V:hen CC kun nollaustoiminto ei ole käytössä.
Kynnysjännitetaso vaihtelee nastan 5 ohjausjännitteen mukaan. Sitä vastoin nasta 5 on usein kytketty maahan kondensaattorin kautta, joka suodattaa ulkoisen kohinan liittimestä. Maadoitusliitin on nasta 1. R 1 , R 2 , ja C muodostavat ajoituspiirin, joka ohjaa lähtöpulssin leveyttä.
Toimintaperiaate
IC 555:n sisäinen piiri näytetään stabiilissa tilassa, jossa R 1 , R 2 , ja C ovat kaikki osa RC-ajoituspiiriä.
Flip-flop nollataan ensin, kun se kytketään syöttöön, mikä aiheuttaa ajastimen lähdön siirtymisen matalaan tilaan. Q':iin kytkemisen seurauksena purkaustransistori työnnetään kyllästyspisteeseen. Transistori sallii ajoituspiirin kondensaattorin C, joka on kytketty IC 555:n nastaan 7, purkaa. Ajastimen teho on nyt mitätön. Liipaisujännite on tässä tapauksessa ainoa kondensaattorissa oleva jännite. Tämän seurauksena, jos kondensaattorin jännite putoaa alle 1/3 V CC , vertailujännite, joka aktivoi vertailulaitteen nro. 2, vertailulaitteen nro. 2 nousee korkeaksi purkauksen aikana. Flip-flop asetetaan tämän seurauksena, mikä tuottaa KORKEA lähdön ajastimelle nastassa 3.
Tämä korkea teho kytkee transistori pois päältä. Tämän seurauksena vastusten R kautta 1 ja R 2 , kondensaattori C latautuu. Pin 6 on kytketty liitokseen, jossa kondensaattori ja vastus kohtaavat, joten kondensaattorin jännite on nyt sama kuin kynnysjännite. Kun kondensaattori latautuu, sen jännite nousee eksponentiaalisesti V:tä kohti CC ; kun se saavuttaa 2/3 V CC , kynnysvertailijan vertailujännite (vertailija 1), sen lähtöpiikit.
Flip-flop on siis RESET. Ajastimen lähtö laskee LOW-tilaan. Tämä alhainen lähtö käynnistää transistorin uudelleen, mikä antaa kondensaattorille purkausreitin. Tämän seurauksena vastus R 2 mahdollistaa kondensaattorin C purkamisen. Siten kierre jatkuu.
Tämän seurauksena kondensaattorin latautuessa lähtöjännite on korkea nastassa 3 ja kondensaattorin ympärillä oleva jännite kasvaa aggressiivisesti. Vastaavasti nastan 3 lähtöjännite on alhainen, ja kondensaattorin purkauduttua sen yli oleva jännite putoaa eksponentiaalisesti. Lähtöaaltomuoto näyttää sarjalta suorakaiteen muotoisia pulsseja.
Kondensaattorin jännitteen ja lähtöjännitteen aaltomuodot
Tämän seurauksena R 1 + R 2 edustaa kokonaisvastusta latauskanavassa ja C edustaa latausaikavakiota. Vain kun kondensaattori kulkee vastuksen R läpi 2 purkauksen aikana se purkautuu. R 2 C on tuloksena purkausaikavakio.
Käyttömäärä
Vastus R 1 ja R 2 vaikuttavat lataus- ja purkuaikavakioihin. Aikavakion vaihtelu on tyypillisesti suurempi kuin purkautumisaikavakio. Tämän seurauksena HIGH-lähtö jatkuu pidempään kuin LOW-lähtö, eikä lähdön aaltomuoto ole symmetrinen, joten jos T on yhden jakson kesto ja TON on aika korkeammalle teholle, niin toimintajakso saadaan :
Joten käyttöjakso prosentteina on:
Missä T on lataus- ja purkuaikojen yhteismäärä, T PÄÄLLÄ ja T VINOSSA , seuraava yhtälö tarjoaa T:n arvon PÄÄLLÄ tai latausaika T C :
Purkamisaika T D , joka tunnetaan usein nimellä T VINOSSA , antaa:
Näin ollen yhden syklin T keston kaava on:
Korvataan % käyttöjakson kaavassa:
Taajuus saadaan seuraavasti:
Sovellus – Square Wavesin luominen
Vakaa multivibraattorin käyttösuhde on yleensä yli 50 %. Kun käyttösuhde on täsmälleen 50 %, vakaa multivibraattori tuottaa lähtönä neliöaallon. 50 %:n tai sitä alhaisempia käyttösyklejä on vaikea saavuttaa, kun IC 555 toimii vakaana multivibraattorina, kuten aiemmin mainittiin. Piirin täytyy käydä läpi joitain muutoksia.
Lisätään kaksi diodia, yksi rinnakkain vastuksen R kanssa 2 ja toinen sarjassa vastuksen R kanssa 2 katodin ollessa kytkettynä kondensaattoriin. Vaihtamalla vastukset R 1 ja R 2 , on mahdollista luoda kuormitussuhde 5 % - 95 %. Piiri neliöaaltolähdön luomiseksi voidaan konfiguroida seuraavasti:
Tässä piirissä kondensaattori latautuu siirtäen virtaa R:n kautta 1 , D 1 , ja R 2 latauksen aikana. Se purkautuu D:n kautta 2 ja R 2 purkamisen yhteydessä.
Latausaikavakio, T PÄÄLLÄ = T C , voidaan laskea seuraavasti:
Ja näin saat purkausaikavakion, T VINOSSA = T D :
Näin ollen käyttösuhde D määräytyy:
Tehdään R 1 ja R 2 samanarvoinen johtaa neliöaaltoon, jonka käyttösuhde on 50 %.
Alle 50 %:n käyttösuhde saavutetaan, kun R 1 vastus on pienempi kuin R 2 kun taas normaalisti R 1 ja R 2 voidaan korvata potentiometreillä tämän saavuttamiseksi. Diodeja käyttämättä voidaan rakentaa toinen neliöaaltogeneraattoripiiri käyttämällä stabiilia multivibraattoria. R 2 on kytketty nastojen 3 ja 2 tai lähtöliittimen ja liipaisuliittimen väliin. Alla on kaavio piiristä:
Sekä lataus- että purkuprosessit tässä piirissä tapahtuvat vain vastuksen R kautta 2 . Kondensaattoria ei saa altistaa ulkoisille liitännöille ladattaessa vastuksella R 1 , joka tulee asettaa korkeaan arvoon. Lisäksi se varmistaa, että kondensaattori latautuu täyteen potentiaaliinsa (V CC ).
Sovellus – Pulssiasennon vaihtelut
Kaksi 555 ajastinpiiriä, joista toinen toimii vakaassa tilassa ja päinvastoin monostabiilissa tilassa, tarjoavat pulssipaikan modulaation. Ensinnäkin IC 555 on vakaassa tilassa, modulaatiosignaali koskee nastaa 5 ja IC 555 tuottaa ulostulokseen pulssinleveysmoduloidun aallon. Seuraavan IC 555:n liipaisutulo, joka toimii monostabiilissa tilassa, vastaanottaa tämän PWM-signaalin. Toisen IC 555:n lähtöpulssien sijainti vaihtelee PWM-signaalin mukaan, joka on jälleen riippuvainen moduloivasta signaalista.
Alla on pulssiasemamodulaattorin piirikonfiguraatio, joka käyttää kahta 555 ajastinintegroitua piiriä.
Ohjausjännite, joka määrittää minimijännitteen tai kynnystason ensimmäiselle IC 555:lle, säädetään UTL:n (Upper Threshold Level) luomiseksi.
Kun kynnysjännite muuttuu suhteessa käytettävään moduloivaan signaaliin, muuttuvat myös pulssin leveys ja aikaviive. Kun tätä PWM-signaalia käytetään laukaisemaan toinen IC, ainoa asia, joka muuttuu, on lähtöpulssin sijainti, sen amplitudi tai leveys eivät muutu.
Johtopäätös
555 ajastinpiirit voivat toimia vapaasti pyörivänä oskillaattorina tai vakaana multivibraattorina yhdistettynä lisäkomponentteihin. 555 ajastin-IC:itä stabiilissa tilassa käytetään useissa erilaisissa sovelluksissa pulssijonon generoinnista, modulaatiosta ja neliöaaltosukupolvesta.