IC 555: popis a praktická aplikace

Chip 555 se často používá v amatérské rádiové praxi - jsou praktické, multifunkční a velmi snadno použitelné. Na těchto čipách můžete implementovat libovolný design - jako nejjednodušší Schmitt spouští s několika dalšími prvky a vícestupňové kombinace zámků.

NE555 byl vyvinut docela dávno, dokonce i v sovětských časopisech Radio Designer, můžete nalézt poměrně málo vlastních výrobků na analogách tohoto čipu. K dnešnímu dni je tento čip aktivně používán v provedeních s LED diodami.

Popis čipu

Jedná se o vývojovou společnost z USA Signetics. Byli to její odborníci, kteří dokázali realizovat práci Kamenzinda Hanse. Lze říci, že otec integrovaného mikroobvodu - v náročných podmínkách vysoké konkurence se inženýři podařilo vytvořit produkt, který vstoupil na světový trh a získal širokou popularitu.

V těchto letech čip série 555 neměl ve světě žádné analogie - velmi vysokou hustotu montážních prvků v zařízení a extrémně nízkou cenu. Díky těmto parametrům si zasloužila vysokou popularitu mezi návrháři.

Domácí protějšky

Po rozsáhlém kopírování tohoto rádiového prvku byl sovětský analog mikrocirkulace nazýván KR1006VI1. Mimochodem, ve všech ohledech je to jedinečný vývoj, přestože má mnoho analogů. Pouze u domácích mikroobvodů je zastavovací vstup více prioritní než vstup startu. V žádné ze zahraničních konstrukcí není taková vlastnost. Tato funkce však musí být brána v úvahu při navrhování obvodů, ve kterých jsou oba vstupy aktivně používány.

Kde se uplatňuje?

Mělo by se však poznamenat, že priority vstupu neovlivňují výkon čipu. Je to jen nepatrná nuance, kterou je třeba vzít v úvahu ve vzácných případech. Pro snížení spotřeby energie v polovině 70. let byla výroba prvků CMOS upravena. V SSSR byly mikroobvody na polních samcích nazývány KR1441VI1.

Generátory na mikroobvodu 555 jsou velmi často používány v konstrukcích radioamatérů. Je snadné jej implementovat na tomto čipu a časovém relé a zpoždění může být nastaveno z několika milisekund na hodiny. Existují také složitější prvky založené na schématu 555 - obsahují zařízení pro zabránění chvění kontaktu, regulátory PWM a obnovení typu digitálního signálu.

Výhody a nevýhody IC

Uvnitř časovače je vestavěný dělič napětí - umožňuje vám nastavit přísně nastavenou dolní a horní prahovou hodnotu, při které jsou komparátory spouštěny. Od této chvíle je možné uzavřít hlavní nevýhodu - prahové hodnoty nelze řídit a dělič nelze vyloučit ani z návrhu, oblast praktické aplikace čipu 555 je výrazně zúžen. Multivibrator a jednorázové obvody mohou být konstruovány, ale složitější konstrukce selže.

Při výrobě časovačů bipolární tranzistory jedna velká chyba vyskočí - výstupní fáze jde do opačné polohy. A při každém spínači se objeví průchozí parazitní proud, jeho špičková hodnota může být asi 400 mA. Zároveň se výrazně zvyšují tepelné ztráty.

Jak se zbavit nedostatků?

Ale vy se můžete zbavit tohoto problému, stačí instalovat polární kondenzátor o velikosti nejvýše 0,1 mikrofaradu mezi řídicím terminálem a zdrojem mínus.

A výrazně zlepšit odolnost proti šumu v roce 2006 napájecí obvod nastavit nepolární kondenzátoru 1 uF. Při praktickém použití 555 mikroobvodů je důležité zvážit, zda pasivní prvky, jako jsou odpory a kondenzátory, ovlivňují jejich provoz. Ale jedna věc, kterou je třeba poznamenat, je, že když používáte časovače na buňkách CMOS, všechny tyto nedostatky prostě zmizí, není třeba používat další kondenzátory.

Hlavní parametry čipu

Pokud se rozhodnete udělat časovač na čipu 555, potřebujete znát jeho hlavní rysy. V přístroji je pět uzlů, které lze vidět na obrázku. Vstup je dělič napětí odporového typu. S jeho pomocí vytváří dvě referenční napětí potřebná pro provoz komparátorů. Výstupy komparátorů jsou připojeny k spouštěči RS a externímu kontaktu pro reset. A až potom na zesilovači, kde se zvyšuje hodnota signálu.

Chip Power

Na konci je tranzistor, ve kterém je kolektor otevřený - provádí řadu funkcí, vše závisí na konkrétním úkolu, kterému čelí. Doporučuje se, aby integrované obvody NE, SA, NA dodávaly napájecí napětí v rozmezí 4,5-16 V. Pouze v případě použití 555 čipů se zkratkou SE se může zvýšit na 18 V.

Maximální proudová spotřeba při napětí 4,5 V může dosáhnout 10-15 mA, minimální hodnota je 2-5 mA. Existují čipy CMOS, jejichž proud nepřesahuje 1 mA. U domácích IO, jako je KR1006V1, spotřeba proudu nepřesahuje 100 mA. Podrobný popis čipu 555 a jeho domácích protějšků naleznete v datových listech.

Provoz IC

Provozní podmínky závisí přímo na tom, která společnost vyrábí čip. Jako příklad lze citovat dva analogy - NE555 a SE555. První teplotní rozsah, ve kterém bude pracovat normálně, je v rozmezí 0-70 stupňů. Ve druhé je mnohem širší - od -55 do +125 stupňů. Tyto parametry by proto měly být vždy brány v úvahu při navrhování zařízení. Doporučujeme seznámit se všemi typickými hodnotami napětí a proudů na svorech Reset, TRIG, THRES, CONT. Chcete-li to provést, můžete použít datový list pro konkrétní model - v něm najdete komplexní informace.

To závisí na praktickém použití schématu. Šumové rádio 555 se používá poměrně často - v řídicích systémech existují i ​​hlavní oscilátory pro rádiové vysílače na tomto prvku. Jeho výhodou oproti jakémukoli tranzistorovému nebo trubkovému příslušenství je neuvěřitelně vysokofrekvenční stabilita. A není třeba volit prvky s vysokou stabilitou, instalovat další zařízení pro vyrovnání napětí. Stačí nainstalovat jednoduchý mikročip a zesilujte signál které budou generovány na výstupu.

Přiřazení pinů IC

Na mikroobvodech série 555 je pouze osm pinů typu PDIP8, SOIC a TSSOP. Ale ve všech případech jmenování stejných závěrů. Prvek HLO je obdélník označený "G1" v případě jednoho generátoru impulsů a "GN" pro multivibrator. Účel závěrů:

1. GND - běžné, protože je to první (pokud se počítáte od štítku s klíči). Tento výkon je mínus od zdroje energie.
2. TRIG - spouštěcí vstup. Na tento závěr je podáván impuls nízkého stupně a jde k druhému komparátoru. V důsledku toho se IC spustí a na výstupu se objeví signál vysoké úrovně. Délka signálu navíc závisí na hodnotách C a R.
3. OUT je výstup, kde se objevují signály vysoké a nízké. Přepínání mezi nimi trvá ne více než 0,1 μs.
4. RESET - resetovat. Tento vstup má nejvyšší prioritu, řídí časovač a nezávisí na tom, zda na zbývajících nožicích čipu existuje napětí. Chcete-li spustit start, musíte mít napětí větší než 0.7V. V případě, že puls je menší než 0.7V, je činnost čipu 555 zakázána.
5. CTRL je řídicí vstup, který se připojuje k děliču napětí. A pokud neexistují žádné externí faktory, které by mohly ovlivnit práci, na tomto výstupu je výstup napětí 2/3. Když je na tento vstup použit řídící signál, na výstupu se vytvoří modulovaný impuls. V případě jednoduchých obvodů je tento výstup připojen ke kondenzátoru.
6. THR - stop. Jedná se o vstup prvního komparátoru v případě, že se na něm objeví napětí 2/3 z napájecího zdroje, činnost spouště se zastaví a časovač se přenese na sníženou úroveň. Předpokladem však je, aby na spoušti TRIG nebyl spouštěcí signál (protože má prioritu).
7. DIS - vybití. Je připojen přímo k tranzistoru umístěnému uvnitř čipu 555. Má společný sběratel. V okruhu emitor-kolektor je instalován kondenzátor, který je nutný k nastavení času.
8. VCC - připojení k napájecímu zdroji plus.

Jednorázový režim

Celkově existují tři funkce čipu NE555, jeden z nich je jednorázový. Pro vytvoření impulsů je nutné použít kondenzátor polárního typu a odpor.

Provoz obvodu je následující:

1. Napětí je aplikováno na vstup časovače - nízkoúrovňový impuls.
2. Existuje spínací režim provozu čipu.
3. Signál vysoké úrovně se objeví na kolíku 3.

Můžete vypočítat čas, během kterého signál prochází pomocí jednoduchého vzorce:

t = 1,1 * R * C.

Po uplynutí této doby bude výstup vytvářet signál nízké úrovně. V režimu multivibrátoru jsou připojeny kolíky "4" a "8". Při vývoji obvodů založených na jednorázovém snímku je třeba vzít v úvahu tyto nuance:

1. Napájecí napětí nemůže ovlivnit čas impulsu. Jak se zvyšuje napětí, je nabíjecí rychlost kondenzátoru, která nastavuje čas, delší. V důsledku toho se zvětšuje amplituda výstupního signálu.
2. Pokud uděláte dodatečný impuls vstupu (již po hlavním), nebude to mít vliv na funkci časovače až do konce času t.

Chcete-li ovlivnit fungování generátoru, můžete použít jednu z následujících metod:

1. Na konektoru RESET odešlete signál nízké úrovně. V tomto případě se časovač vrátí do výchozího stavu.
2. Pokud do vstupního signálu vstupuje signál nízké úrovně, na výstupu bude vždy vysoký impuls.

S pomocí jednotlivých impulzů aplikovaných na vstup a změnami parametrů časovaných součástí může být vyveden obdélníkový signál s požadovanou dobou trvání.

Obvod multivibrátoru

Chcete-li vyrobit detektor kovů na čipu 555, může to nějaký nováček rádio amatér, ale pro to se musíte naučit funkce tohoto zařízení. Multivibrator je speciální generátor, který generuje obdélníkové impulsy s určitou frekvencí. Navíc je striktně specifikována amplituda, trvání a frekvence - hodnoty závisí na tom, co je úkolem před zařízením.

Rezistory a kondenzátory se používají k vytváření opakujících se signálů. Doba trvání signálu t1, pauzy t2, frekvence f a období T lze nalézt pomocí následujících vzorců:

• t1 = ln2 * (R1 + R2) * C = 0,693 * (R1 + R2) * C;
• t2 = 0,693 * C * (R1 + 2 * R2);
• T = 0,693 * C * (R1 + 2 * R2);
• f = 1 / (0,693 * C * (R1 + 2 * R2)).

Na základě těchto výrazů lze vidět, že doba trvání pauzy by neměla být delší než doba signálu. Jinými slovy, pracovní cyklus nikdy nebude větší než 2. Praktická aplikace čipu 555 přímo závisí na tom. Schémata různých zařízení a konstrukcí jsou konstruována podle technických listů - instrukcí. Poskytují všechna možná doporučení pro montáž zařízení. Trvanlivost lze nalézt pomocí vzorce S = T / t1. Chcete-li toto číslo zvýšit, je třeba přidat do schématu polovodičová dioda. Jeho katoda se spojuje se šestou nohou a anoda se sedmou.

Pokud se podíváte na datový list, pak to naznačuje inverzní poměr zatížení - lze jej vypočítat podle vzorce D = 1 / S. To je měřeno v procentech. Ovládání multivibračního obvodu může být popsáno následovně:

1. Při napájení se kondenzátor úplně vybije.
2. Časovač se přemění na vysoký stav.
3. Kondenzátor akumuluje náboj a napětí na něm dosahuje maximálně - 2/3 napájecího napětí.
4. Mikroobvod se spíná a na výstupu se objeví signál s nízkou úrovní.
5. Kondenzátor se vybíjí nad t1 na úroveň 1/3 napájecího napětí.
6. Chip 555 se opět přepne a na výstupu se opět generuje signál vysoké úrovně.

Tento režim provozu se nazývá oscilační. Na výstupu se velikost signálu neustále mění, čipový časovač 555 v pravidelných intervalech je v různých režimech.

Schmitt Precision Trigger

V NE555 a podobných časovačích je vestavěný komparátor se dvěma prahovými hodnotami - dolní a horní. Kromě toho obsahuje speciální spoušť RS. To je přesně to, co umožňuje realizaci konstrukce přesného spouštění Schmitt. Napětí dodávané na vstup je rozděleno pomocí komparátoru na tři stejné části. A jakmile dosáhne úrovně prahové hodnoty, přepne se provozní režim mikroobvodu. Současně se hystereze zvyšuje, její hodnota dosáhne hodnoty 1/3 napájecího napětí. Přesná spoušť se používá při konstrukci systémů s automatickou regulací.