IC 555: описание и практическо приложение

Чип 555 се използва доста често в любителската радио практика - те са практични, многофункционални и много лесни за използване. На такива чипове можете да приложите всеки дизайн - като най-простите тригери на Schmitt с няколко допълнителни елемента и многостепенни комбинации.

NE555 е разработен доста отдавна, дори в съветските списания Radio, Model Designer, можете да намерите доста самостоятелни продукти на аналозите на този чип. Към днешна дата този чип се използва активно в дизайна с светодиоди.

Описание на чипа

Това е компания за развитие от американската Signetics. Нейните експерти успяха да приложат на практика работата на Каменсинда Ханс. Може да се каже, бащата на интегрирана микросхема - в трудните условия на висока конкуренция, инженерите успяха да направят продукт, който навлезе на световния пазар и придоби широка популярност.

В тези години чипът 555 серия няма аналози в света - много висока плътност на монтажните елементи в устройството и изключително ниска цена. Благодарение на тези параметри, тя заслужава висока популярност сред дизайнерите.

Вътрешни партньори

След масовото копиране на този радиоелемент, съветският аналог на чипа се нарича KR1006VI1. Между другото, тя е във всички отношения уникално развитие, въпреки че има много аналози. Само за вътрешни микросхеми, входът за спиране е по-голям приоритет от входния вход. В чуждестранните конструкции няма подобна характеристика. Но тази функция трябва да се вземе предвид при проектирането на схеми, в които и двата входа се използват активно.

Къде се прилага?

Но трябва да се отбележи, че приоритетите на входовете не оказват съществено влияние върху работата на чипа. Това е само малък нюанс, който трябва да се разглежда в редки случаи. За да се намали консумацията на енергия в средата на 70-те години, производството на CMOS елементи беше коригирано. В СССР микросхемите на мъжките животни се наричаха KR1441VI1.

Генератори на микросхеми 555 са много често използвани в дизайна на радиолюбителите. Тя е лесна за изпълнение на този чип и времереле, а закъснението може да бъде зададено от няколко милисекунди до часове. Съществуват и по-сложни елементи, базирани на схемата 555 - те съдържат устройства за предотвратяване на дрънкане на контакти, PWM контролери и възстановяване на типа на цифровия сигнал.

Предимства и недостатъци на ИС

Вътре в таймера има вграден делител на напрежение - той ви позволява да зададете строго фиксиран долна и горна граница, при която се задействат компараторите. Тук може да се направи заключението за основния недостатък - праговите стойности не могат да бъдат контролирани, а разделителят не може да бъде изключен от проекта, областта на практическо приложение на 555 чипа е значително стеснена.

В производството на таймери на биполярни транзистори изскача един голям недостатък - изходният етап отива в противоположното състояние. И с всеки превключвател се появява един паразитен ток, чиято пикова стойност може да бъде около 400 mA. В същото време топлинните загуби се увеличават значително.

Как да се отървем от недостатъците?

Но можете да се отървете от този проблем, достатъчно е да инсталирате полярния кондензатор с не повече от 0.1 микрофарад между терминала за управление и минусовото захранване.

И за значително подобряване на шумовата устойчивост, в електрическа верига настройте неполярно кондензатор капацитет 1 uF. При практическото използване на 555 микросхеми е важно да се обмисли дали пасивните елементи като резистори и кондензатори влияят върху тяхната работа. Но едно нещо да се отбележи, че при използване на таймери на CMOS клетки, всички тези недостатъци просто си отиде, няма нужда да се използват допълнителни кондензатори.

Основните параметри на чипа

Ако решите да направите таймер на 555 чип, тогава трябва да знаете основните му характеристики. В устройството има пет възли, които могат да се видят на диаграмата. Входът е делител на напрежение от резистивен тип. С негова помощ се образуват две референтни напрежения, необходими за работата на компараторите. Изходите на компараторите са свързани към RS спусъка и външния контакт за нулиране. И само след това на усилвателното устройство, където се увеличава стойността на сигнала.

Мощност на чипа

В края има транзистор, в който колекторът е отворен - изпълнява редица функции, всичко зависи от конкретната задача, пред която е изправен. Препоръчва се интегралните схеми NE, SA, NA да доставят захранващо напрежение в диапазона от 4.5-16 V. Само за случая на използване на 555 чипа със съкращението SE се позволява да се увеличи до 18 V.

Максималната консумация на ток при напрежение от 4.5 V може да достигне 10-15 mA, минималната стойност е 2-5 mA. Има CMOS чипове, в които консумацията на ток не надвишава 1 mA. Във вътрешните интегрални схеми като KR1006V1 консумацията на ток не надвишава 100 mA. Подробно описание на чипа 555 и неговите вътрешни аналози може да бъде намерено в техническите фишове.

IC операция

Оперативните условия зависят пряко от това коя фирма произвежда чипа. Като пример може да се цитират два аналога - NE555 и SE555. Първият температурен диапазон, в който ще работи нормално, е в диапазона от 0-70 градуса. Във втория е много по-широк - от -55 до +125 градуса. Следователно тези параметри трябва винаги да се вземат предвид при проектирането на устройства. Препоръчително е да се запознаете с всички типични стойности на напреженията и токовете на терминалите Reset, TRIG, THRES, CONT. За да направите това, можете да използвате листа с данни за конкретен модел - в него ще намерите подробна информация.

За това зависи практическото прилагане на схемата. Често използваният радиолюбител 555 се използва - в системите за управление има дори главни осцилатори за радиопредаватели на този елемент. Неговото предимство пред всяка транзисторна или тръбна опция е изключително висока честотна стабилност. И няма нужда да избирате елементи с висока стабилност, да инсталирате допълнителни устройства за изравняване на напрежението. Просто инсталирайте обикновен микрочип и усилва сигнала които ще се генерират на изхода.

Задаване на пин

На микросхемите на серията 555 има само осем пина, тип PDIP8, SOIC и TSSOP шаси. Но във всички случаи, назначаването на същите заключения. Елементът HLO е правоъгълник, подписан с "G1" в случая на един импулсен генератор и "GN" за мултивибратор. Цел на заключенията:

1. GND - общ, за да е първият (ако преброите от ключа). Този изход е минус от източника на захранване.
2. TRIG - вход за стартиране. Това е заключението, че ниско ниво на импулса се подава и преминава към втория компаратор. В резултат на това IC се стартира и на изхода се появява сигнал на високо ниво. Освен това, продължителността на сигнала зависи от стойностите на С и R.
3. OUT е изход, на който се появява висок и нисък сигнал. Превключването между тях отнема не повече от 0,1 µs.
4. RESET - нулиране. Този вход има най-висок приоритет, той контролира таймера и не зависи от това дали има напрежение на останалите крака на чипа. За да активирате старта, трябва да имате напрежение по-голямо от 0.7V. В случай, че импулсът е по-малък от 0.7 V, тогава работата на чипа 555 е забранена.
5. CTRL е контролен вход, който се свързва с делител на напрежението. И ако няма външни фактори, които могат да повлияят на работата, на този изход се извежда напрежение 2/3 от захранването. Когато към този вход се прилага контролен сигнал, на изхода се формира модулиран импулс. В случай на прости вериги, този изход е свързан с кондензатор.
6. THR - стоп. Това е входът на първия компаратор, в случай че на него се появи напрежение 2/3 от захранването, работата на спусъка спира и таймерът се прехвърля на намалено ниво. Но предпоставка е, че не трябва да има сигнал за задействане на пин TRIG (тъй като той има приоритет).
7. DIS - разряд. Той е свързан директно към транзистора, разположен вътре в чипа 555. Той има общ колектор. В схемата емитер-колектор е инсталиран кондензатор, който е необходим за задаване на времето.
8. VCC - връзка към плюс захранващия източник.

Еднократен режим

Общо има три NE555 чип режима, един от които е еднократен. За да се осъществи формирането на импулси, е необходимо да се използва кондензатор от полярен тип и резистор.

Работата на веригата е следната:

1. На входа на таймера се прилага напрежение - импулс на ниско ниво.
2. Налице е режим на превключване на работата на чипа.
3. Сигнал за високо ниво се появява на пин 3.

Можете да изчислите времето, през което преминава сигнала, като използвате проста формула:

t = 1,1 * R * C.

След това време изходът ще формира сигнал с ниско ниво. В режим на мултивибратор се свързват щифтове “4” и “8”. При разработването на схеми, базирани на еднократна обработка, трябва да се вземат предвид тези нюанси:

1. Захранващото напрежение не може да повлияе на времето на пулса. С нарастването на напрежението скоростта на зареждане на кондензатора, която задава времето, е по-дълга. Следователно амплитудата на изходния сигнал се увеличава.
2. Ако направите допълнителен импулс към входа (вече след основния), то той няма да повлияе на работата на таймера до края на времето t.

За да повлияе на функционирането на генератора, можете да използвате един от следните методи:

1. На щифта RESET изпратете сигнал за ниско ниво. В този случай таймерът ще се върне към стандартното състояние.
2. Ако ниско ниво на сигнала отива към вход 2, то винаги ще има висок импулс на изхода.

С помощта на единични импулси, приложени към входа и промени в параметрите на компонентите във времето, може да се изведе правоъгълен сигнал с желаната продължителност.

Мултивибраторна верига

За да произведете метален детектор на чип 555 може да послужи всеки начинаещ радиолюбител, но за това трябва да научите функциите на това устройство. Мултивибраторът е специален генератор, който генерира правоъгълни импулси с определена честота. Нещо повече, амплитудата, продължителността и честотата са строго определени - стойностите зависят от това какво е задачата пред устройството.

Резистори и кондензатори се използват за образуване на повтарящи се сигнали. Продължителността на сигнала t1, пауза t2, честотата f и периода T могат да бъдат намерени чрез следните формули:

• t1 = ln2 * (R1 + R2) * C = 0.693 * (R1 + R2) * C;
• t2 = 0.693 * C * (R1 + 2 * R2);
• Т = 0.693 * С * (R1 + 2 * R2);
• f = 1 / (0.693 * C * (R1 + 2 * R2)).

Въз основа на тези изрази може да се види, че продължителността на паузата не трябва да бъде по-голяма от времето на сигнала. С други думи, работният цикъл никога няма да бъде повече от 2. Практическото приложение на 555 чипа зависи пряко от това.Схеми на различни устройства и конструкции се изработват според техническите данни - инструкции. Те дават всички възможни препоръки за сглобяване на устройства. Устойчивостта може да бъде намерена по формулата S = T / t1. За да увеличите тази цифра, трябва да добавите към схемата полупроводникови диоди. Неговият катод се свързва с шестия крак, а анодът със седмия.

Ако погледнете листа с данни, то той показва обратното на съотношението на митата - може да се изчисли по формулата D = 1 / S. Тя се измерва в проценти. Работата на мултивибраторната верига може да бъде описана както следва:

1. Когато захранването е приложено, кондензаторът се разрежда напълно.
2. Таймерът се превръща в високо състояние.
3. Кондензаторът натрупва заряд и напрежението на него достига максимум - 2/3 от захранването.
4. Микросхемата се превключва и на изхода се появява сигнал с ниско ниво.
5. Кондензаторът се разрежда над t1 до ниво от 1/3 от захранващото напрежение.
6. Чип 555 превключва отново и отново се генерира сигнал на високо ниво на изхода.

Този режим на работа се нарича автоколебателен. На изхода, величината на сигнала се променя непрекъснато, чип-таймерът 555 на равни интервали е в различни режими.

Прецизен тригер на Шмит

В NE555 и подобни таймери има вграден компаратор с два прага - долна и горна. В допълнение, той съдържа специален RS-тригер. Именно това прави възможно реализирането на конструкцията на точния спусък на Шмит. Напрежението, което се подава към входа, се разделя с помощта на компаратор на три равни части. И щом достигне нивото на праговата стойност, режимът на работа на микросхемата се превключва. В същото време, хистерезисът се увеличава, неговата стойност достига стойност от 1/3 от захранващото напрежение. В конструкцията на системите с автоматично регулиране се използва прецизен спусък.