555 Timer IC er en af de mest anvendte IC blandt studerende og hobbyister. Der er mange anvendelser af denne IC, der hovedsagelig bruges som vibratorer som ASTABLE MULTIVIBRATOR, MONOSTABLE MULTIVIBRATOR og BISTABLE MULTIVIBRATOR. Her kan du finde nogle kredsløb baseret på 5555 IC. Denne tutorial dækker forskellige aspekter af 555 Timer IC og forklarer dens arbejde i detaljer. Så lad os først forstå, hvad der er astable, monostabile og bistabile vibratorer.
ASTABIL MULTIVIBRATOR
Dette betyder, at der ikke er noget stabilt niveau ved output. Så output vil svinge mellem høj og lav. Denne karakter af ustabil output bruges som ur eller firkantbølgeoutput til mange applikationer.
MONOSTABIL MULTIVIBRATOR
Dette betyder, at der vil være en stabil tilstand og en ustabil tilstand. Den stabile tilstand kan vælges enten højt eller lavt af brugeren. Hvis den stabile output er valgt høj, forsøger timeren altid at sætte højt på output. Så når der gives et afbryd, går timeren lavt i kort tid, og da den lave tilstand er ustabil, går den til høj efter det tidspunkt. Hvis den stabile tilstand vælges lav, med afbrydelse går output højt i kort tid, før det bliver lavt.
BISTABEL MULTIVIBRATOR
Dette betyder, at begge outputtilstande er stabile. Ved hver afbrydelse ændres output og forbliver der. For eksempel betragtes output som høj nu med afbrydelse går det lavt og det forbliver lavt. Ved næste afbrydelse går det højt.
Vigtige karakteristika ved 555 Timer IC
NE555 IC er en 8-benet enhed. De vigtige elektriske egenskaber ved timeren er, at den ikke skal betjenes over 15V, det betyder, at kildespændingen ikke kan være højere end 15V. For det andet kan vi ikke trække mere end 100 mA fra chippen. Hvis du ikke følger disse, vil IC blive brændt og beskadiget.
Arbejdsforklaring
Timeren består grundlæggende af to primære byggesten, og de er:
1. komparatorer (to) eller to op-amp
2. en SR-flip-flop (indstil reset-flip-flop)
Som vist i ovenstående figur er der kun to vigtige komponenter i timeren, de er komparator og flip-flop. Lad os forstå, hvad der er komparatorer og flip flops.
Komparatorer: komparator er simpelthen en enhed, der sammenligner spændingerne ved indgangsterminalerne (inverterende (- VE) og ikke-inverterende (+ VE) terminaler). Så afhængigt af forskellen i den positive terminal og den negative terminal ved inputporten, bestemmes output fra komparatoren.
Overvej for eksempel positiv indgangsterminal spænding være + 5V og negativ indgangsterminal spænding være + 3V. Forskellen er, 5-3 = + 2v. Da forskellen er positiv, får vi den positive spænding ved komparatorens output.
For et andet eksempel, hvis positiv terminalspænding er + 3V og negativ indgangsspænding er + 5V. Forskellen er + 3- + 5 = -2V, da forskellen indgangsspænding er negativ. Outputtet fra komparatoren vil være negativ spids.
Hvis du for eksempel betragter den positive indgangsterminal som INPUT og den negative indgangsterminal som REFERENCE som vist i ovenstående figur. Så forskellen i spænding mellem INPUT og REFERNCE er positiv, vi får et positivt output fra komparatoren. Hvis forskellen er negativ, får vi negativ eller jord ved komparatoroutputtet.
Flip-Flop: Flip-flop er en hukommelsescelle, den kan gemme en bit data. På figuren kan vi se sandhedstabellen for SR flip-flop.
Der er fire tilstande til en flip-flop til to indgange; men vi har kun brug for at forstå to tilstande i flip-flop i denne sag.
| S | R | Q | Q '(Q bar) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
Som vist i tabellen får vi for de indstillede og nulstillede indgange de respektive udgange. Hvis der er en puls ved den indstillede pin og et lavt niveau ved reset, gemmer flip-flop værdien en og lægger høj logik på Q-terminalen. Denne tilstand fortsætter, indtil nulstillingsstiften får en puls, mens den indstillede stift har lav logik. Dette nulstiller flip-flop, så output Q bliver lav, og denne tilstand fortsætter, indtil flip-flop er indstillet igen.
På denne måde gemmer flip-flop en bit data. Her er en anden ting Q, og Q-linjen er altid modsat.
I en timer bringes komparatoren og flip-flop sammen.
Overvej 9V leveres til timeren på grund af spændingsdeleren dannet af modstandsnetværket inde i timeren som vist i blokdiagrammet; der vil være spænding ved komparatorstifterne. Så på grund af spændingsdelernetværket har vi + 6V ved den negative terminal på komparatoren. Og + 3V ved den positive terminal i den anden komparator.
En anden ting er komparator, en udgang er forbundet til nulstilling af flip-flop, så det bliver komparatorens ene udgang højt fra lavt, så flip-flop nulstilles. Og på den anden side er den anden komparatorudgang forbundet med indstillingsstiften på flip-flop, så hvis den anden komparatorudgang går højt fra lavt, sætter flip-flop og lagrer EN.
Hvis vi nu observerer nøje, for en spænding mindre end + 3V ved udløserstiften (negativ indgang fra anden komparator), går udgangen fra komparatoren lavt fra højt som tidligere beskrevet. Denne puls indstiller flip-flop, og den gemmer en værdi en.
Hvis vi nu anvender en spænding, der er højere end + 6V ved tærskelstiften (positiv input fra komparator 1), går output fra komparator fra lav til høj. Denne puls nulstiller flip-flop og flip-flip-butik nul.
En anden ting sker under nulstilling af flip-flop, når den nulstiller udladningsstiften bliver forbundet til jorden, når Q1 bliver tændt. Q1-transistor tændes, fordi Qbar er høj ved nulstilling og er forbundet til Q1-base.
I en ustabil konfiguration aflades kondensatoren, der er tilsluttet her i løbet af denne tid, og timeren vil således være lav i løbet af denne tid. I en ustabil konfiguration oplades tiden under kondensatoren, udløserpindens spænding vil være mindre end + 3V, så flip-flop gem en, og output vil være højt.
I en forbløffende konfiguration som vist i figur, Udgangssignalfrekvensen afhænger af RA, RB-modstande og kondensator C. Ligningen er angivet som, Frekvens (F) = 1 / (Tidsperiode) = 1,44 / ((RA + RB * 2) * C).
Her er RA, RB modstandsværdier og C er kapacitansværdi. Ved at sætte modstands- og kapacitansværdierne i ovenstående ligning får vi frekvensen af output kvadratbølge.
Logisk tid på højt niveau er angivet som, TH = 0,693 * (RA + RB) * C
Lavt niveau for logik er givet som, TL = 0,693 * RB * C
Duty ratio for output kvadratbølge er angivet som Duty Cycle = (RA + RB) / (RA + 2 * RB).
555 Timer-pin-diagram og beskrivelser
Som vist i figuren er der otte ben til en 555 Timer IC, nemlig
1.Jord.
2. udløser.
3. output.
4.Nulstil.
5. kontrol
6. tærskel.
7. afladning
8. Strøm eller Vcc
Pin 1. Jord: Denne pin har ingen speciel funktion. Det er forbundet til jorden som normalt. For at timeren kan fungere, skal og skal denne pin forbindes til jorden.
Pin 8. Power eller VCC: Denne pin har heller ingen speciel funktion. Den er forbundet med positiv spænding. For at timeren fungerer, skal denne pin tilsluttes en positiv spænding i området + 3,6 v til + 15 v.
Pin 4. Nulstil: Som diskuteret tidligere er der en flip-flop i timerchippen. Outputtet fra flip-flop styrer chipoutputtet direkte ved pin3.
Reset pin er direkte forbundet til MR (Master Reset) på flip-flop. Ved observation kan vi observere en lille cirkel ved flip-flops MR. Denne boble repræsenterer MR (Master Reset) pin er aktiv LOW trigger. Det betyder for flip-flop at nulstille MR-pin spændingen skal gå fra HIGH til LOW. Med denne nedadgående logik bliver flip-flop næppe trukket ned til LAV. Så output går LAVT, uanset eventuelle ben.
Denne pin er forbundet til VCC for at flip-flop stopper fra hård nulstilling.
Pin 3. OUTPUT: Denne pin har heller ingen speciel funktion. Denne pin er trukket fra PUSH-PULL-konfiguration dannet af transistorer.
Push pull-konfigurationen er vist i figuren. Baserne på to transistorer er forbundet til flip-flop output. Så når logik høj vises ved udgangen af flip-flop, tænder NPN-transistoren og + V1 vises ved udgangen. Når logikken dukkede op ved udgangen af flip-flop er LAV, tændes PNP-transistoren, og udgangen trækkes ned til jorden, eller –V1 vises ved udgangen.
Således bruges push-pull-konfigurationen til at få firkantbølge ved output ved hjælp af kontrollogik fra flip-flop. Hovedformålet med denne konfiguration er at få belastningen fra flip-flop tilbage. Flip-flop kan naturligvis ikke levere 100 mA ved output.
Nå indtil nu diskuterede vi ben, der ikke ændrer outputtilstanden under nogen omstændigheder. De resterende fire ben er specielle, fordi de bestemmer outputtilstanden for timerchippen, vi diskuterer hver af dem nu.
Ben 5. Kontrolstift: Kontrolstiften er forbundet fra den negative indgangsstift på komparator 1.
Overvej for en sag, at spændingen mellem VCC og GROUND er 9v. På grund af spændingsdeleren i chippen som observeret i figur 3 på side 8, vil spændingen ved kontrolpinden være VCC * 2/3 (for VCC = 9, pin spænding = 9 * 2/3 = 6V).
Funktionen af denne pin til at give brugeren direkte kontrol over første komparator. Som vist i ovenstående figur tilføres output fra komparator 1 til nulstilling af flip-flop. På denne pin kan vi sætte en anden spænding, f.eks. Hvis vi forbinder den til + 8v. Hvad der nu sker er, at THRESHOLD pin-spændingen skal nå +8V for at nulstille flip-flop og trække output ned.
I normale tilfælde vil V-udgangen gå lavt, når kondensatoren får opladning op til 2 / 3VCC (+ 6V til 9V forsyning). Nu da vi satte en anden spænding på kontrolpinden (komparator en negativ eller reset komparator).
Kondensatoren skal oplades, indtil dens spænding når kontrolpindens spænding. På grund af denne opladning af kraftkondensator ændres tændtid og slukningstid for signal. Så output oplever en anden drejning om afrevet ration.
Normalt trækkes denne ben ned med en kondensator. For at undgå uønsket støjinterferens med arbejdet.
Pin 2. TRIGGER: Trigger pin trækkes fra den negative input fra komparator to. Komparator to output er forbundet til SET pin på flip-flop. Med komparatoren to output høj får vi høj spænding ved timeren output. Så vi kan sige, at aftrækkerstiften styrer timeroutput.
Her, hvad der skal observeres, er, at lav spænding ved udløserstiften tvinger udgangsspændingen høj, da den er ved inverterende indgang fra anden komparator. Spændingen ved udløserstiften skal være under VCC * 1/3 (med VCC 9v som antaget, VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3V). Så spændingen ved aftrækkerstiften skal gå under 3V (for en 9v forsyning) for at timeren kan gå højt.
Hvis denne pin er tilsluttet jorden, vil output altid være høj.
Pin 6. TÆRKE: Tærskelspændingsspænding bestemmer, hvornår flip-flop skal nulstilles i timeren. Tærskelstiftet trækkes fra positiv input fra komparator1.
Her bestemmer spændingsforskellen mellem THRESOLD pin og CONTROL pin komparator 2 output og så reset logikken. Hvis spændingsforskellen er positiv, bliver flip-flop nulstillet, og output bliver lavt. Hvis forskellen i negativ er, bestemmer logikken ved SET pin output.
Hvis kontrolpinden er åben. Derefter vil en spænding, der er lig med eller større end VCC * (2/3) (dvs.6V for en 9V forsyning) nulstille flip-flop. Så output går lavt.
Så vi kan konkludere, at THRESHOLD pin-spænding bestemmer, hvornår output skal gå lavt, når control pin er åben.
Pin 7. UDLADNING: Denne pin er trukket fra transistorens åbne kollektor. Da transistoren (hvorpå afladningsstift blev taget, Q1) fik sin base tilsluttet Qbar. Når udgangen går lavt eller flip-flop bliver nulstillet, trækkes udløbstappen til jorden. Fordi Qbar vil være høj, når Q er lav, bliver transistoren Q1 tændt, da transistorens base fik strøm.
Denne pin aflader normalt kondensator i ASTABEL konfiguration, så navnet UDLADNING.