Подробно описание, приложение и времева диаграма на таймера NE555

Всеки радиолюбител многократно е срещал микрочипа NE555. Този малък осмоъгълен таймер придоби огромна популярност за функционалност, използваемост и лекота на използване. На 555 таймера, можете да събирате схеми от най-различно ниво на сложност: от прост спусък на Шмит, с цяла гама надценки, до многостепенна кодова ключалка с използване на голям брой допълнителни компоненти.

В тази статия ще получите подробен поглед върху чипа NE555, който въпреки солидната си възраст все още се търси. Заслужава да се отбележи, че на първо място това изискване се дължи на използването на интегрални схеми в схеми, използващи светодиоди.

Описание и обхват на приложение

NE555 е развитието на американската компания Signetics, чиито експерти в условията на икономическа криза не се предадоха и можеха да реализират работата на Ханс Камензинда. Именно той през 1970 г. успява да докаже важността на своето изобретение, което по това време няма аналози. IC NE555 имаше висока плътност на инсталацията при ниска цена, която спечели специален статус.

Впоследствие тя започна да се копира от конкурентни производители от цял ​​свят. Така се появи вътрешният KR1006V1, който все още остава уникален в този жанр. Факт е, че в KP1006VI1 входът за спиране

има приоритет пред входния вход

. При вносните аналози на други фирми такава характеристика липсва. Този факт следва да се вземе предвид при проектирането на схеми с активното използване на два входа.

Въпреки това в повечето случаи приоритетите не засягатработи устройството. За да се намали консумацията на електроенергия, през 70-те години на миналия век, освобождаването на таймера CMOS-серия беше коригирано. В Русия чипът на полевите транзистори се нарича KP1441VI1.

Най-голямото приложение на 555 таймера е установено при изграждането на генераторни вериги и реле за време с възможност за забавяне от микросекунди до няколко часа. В по-усъвършенствани устройства, той изпълнява функции за премахване на контактите, PWM, възстановяване на цифров сигнал и т.н.

Характеристики и недостатъци

Функцията таймер е вътрешен делител на напрежението, който определя фиксиран горен и долен праг за два компаратора. Като се има предвид, че делителят на напрежението не може да бъде изключен и праговото напрежение не може да се контролира, областта на приложение NE555 е стеснена.

Таймерът на биполярните транзистори има един значителен недостатък, свързан с прехода на изходната каскада от едно състояние към друго. Всяко превключване е съпроводено от паразитен ток на потока, който при пик може да достигне 400 mA, увеличавайки топлинните загуби. Решението на проблема е да се инсталира полярен кондензатор с капацитет 0,1 μF между управляващия терминал

и общия проводник. Благодарение на него стабилността се увеличава при стартирането и надеждността на цялото устройство. Освен това, за да се повиши устойчивостта на шум, веригата за доставки се допълва от неполярен кондензатор от 1 μF.

Таймерите, събрани на CMOS транзистори, са лишени от тези недостатъци и не изискват инсталирането на външни кондензатори.

Основни параметри на ИСсерия 555

Вътрешното устройство NE555 включва пет функционални възли, което може да се види на логическата схема.На входа има резистивен делител на напрежението, който образува две референтни напрежения за прецизни компаратори. Изходните контакти на компараторите идват към следващия блок - RS-тригер с външен изход за нулиране, а след това към усилвател. Последният възел е транзистор с отворен колектор, който може да изпълнява няколко функции, в зависимост от задачата.

Препоръчителното захранващо напрежение за IR тип на NA, NE, SA е в диапазона от 4,5 до 16 волта, а за SE може да достигне 18V. В този случай токът на консумация с минимум Utop е 2-5 mA, с максимум Utop - 10-15 mA. Някои интегрални схеми от серия 555 CMOS консумират не повече от 1 mA. Най-големият изходящ ток на внесения чип може да достигне стойност от 200 mA. За KR1006VI1 тя не е по-висока от 100 mA.

Качеството на монтажа и производителят влияят силно върху условията на работа на таймера. Например, диапазонът на работна температура NE555 е от 0 до 70 ° C, а SE555 е от -55 до + 125 ° C, което е важно да се знае при проектирането на устройства за отворени среди. За по-подробна информация за електрическите параметри, вижте типичните стойности на напрежението и тока на входовете CONT, RESET, THRES и TRIG могат да бъдат намерени в листа с данни на IC серия XX555.

Местоположение и назначаване на заключения

\ t

NE555 и неговите аналози се произвеждат предимно в тяло на октопод от тип PDIP8, TSSOP или SOIC. Местоположението на заключенията, независимо от случая, е стандартно. Условно графично обозначениеТаймерът е правоъгълник с надпис G1 (за единичен импулсен генератор) и GN (за мултивибратори).

  1. Общи (GND). Първият извод за ключа. Свързан към отрицателно захранване на устройството.
  2. Стартиране (TRIG). Нисковолтовият импулсен вход към входа на втория компаратор води до стартиране и поява на високочестотен сигнален изход, чиято продължителност зависи от номиналната стойност на външните елементи R и C. Възможните вариации на входния сигнал се записват в раздел "Единичен вибратор".
  3. Изход (OUT). Високото ниво на изходния сигнал е (Uipp-1.5 V), а най-ниското е около 0.25V. Превключването отнема около 0.1 μs.
  4. Нулиране (RESET). Този вход има най-висок приоритет и е в състояние да контролира работата на таймера, независимо от напрежението на други изводи. За да се даде възможност за старт е необходимо, че на него има потенциал повече от 0,7 волта. Поради тази причина тя е свързана чрез резистор към електрическа верига. Импулсният изход по-малък от 0.7 волта възпрепятства работата на NE555.
  5. Контрол (CTRL). Както може да се види от вътрешната структура на интегралната схема, тя е пряко свързана с делителя на напрежението и при липса на външно влияние произвежда 2/3 Uit. Чрез изпращане на контролен сигнал към CTRL, можете да получите модулиран сигнал на изхода. При прости схеми той се свързва с външен кондензатор.
  6. Стоп (THR). Има вход на първия компаратор, появата на който при напрежение повече от 2 /3Upit спира спусъка и превежда изходния таймер на ниско ниво. В този случай на изход 2 трябва да липсва тригер, тъй като TRIG има приоритет пред THR (с изключение на KR1006VI1).
  7. Освобождаване от отговорност (DIS).Свързан директно към вътрешния транзистор, който е включен в схемата с общ колектор. Обикновено, преди прехода, колекторният емитер свързва отнемащ време кондензатор, който се разрежда, докато транзисторът е в отворено състояние. Рядко се използва за увеличаване на товароносимостта на таймера.
  8. Хранене (VCC). Свързва се към захранващ източник 4.5-16V.

Режими на работа NE555

Серията Timer 555 работи в един от трите режима, ние ще ги разгледаме по-подробно на примера на чип NE555.

единична антена

Принципната електрическа верига на един вибратор е показана на фигурата. За формирането на единични импулси, в допълнение към чипа NE555, ще се изисква съпротивление и полярен кондензатор. Схемата работи по следния начин. Входът на таймера

се подава от един нисковолтов импулс, което води до превключване на чипа и поява на високо ниво на изхода на изхода

. Продължителността на сигнала се изчислява в секунди по формулата:

t = 1,1 * R * C.

След определеното време (t) на изхода се генерира сигнал за ниско ниво (първоначално състояние). По подразбиране, изход 4 е комбиниран с изхода 8, т.е. има висок потенциал.

При проектирането на схеми е необходимо да се вземат предвид 2 нюанса:

  1. Напрежението на захранването не влияе на продължителността на импулсите. Колкото по-голямо е захранващото напрежение, толкова по-висока е скоростта на зареждане на отнемащия време кондензатор и колкото по-голяма е амплитудата на изходния сигнал.
  2. Допълнителният импулс, който може да се приложи към входа след основния, няма да повлияе на работата на таймера, докатовремето t ще приключи.

Работата на един импулсен генератор може да бъде повлияна отвън по два начина:

  • Подаване на нулиране на сигнал за ниско ниво, който ще премести таймера в първоначалното му състояние;
  • докато входа 2 получи сигнал за ниско ниво, изходът ще остане висок потенциал.

По този начин, с помощта на единични входни сигнали и параметри на веригата за синхронизация, е възможно да се получат изходни импулси с правоъгълна форма с ясно определена продължителност.

мултивибратор

Мултивибраторът е периодичен импулсен генератор с правоъгълна форма с дадена амплитуда, продължителност или честота в зависимост от задачата. Неговата разлика от един-единствен вибратор е липсата на външно влияние, което разстройва нормалното функциониране на устройството. Схемата на мултивибратора на базата на NE555 е показана на фигурата.

При образуването на повтарящи се импулси участват резистори R1, R2 и кондензатор С1. Времето на импулса (t1), времето на пауза (t2), периода (T) и честотата (f) се изчисляват по следните формули:От формулите е лесно да се забележи, че времето на пауза не може да надвишава времето на пулса, т.е. T /t1) повече от 2 единици няма да успеят. За решаване на проблема във веригата, диод, чийто катод е свързан с пин 6, и анод със заключение 7.

В листа с данни за чипове често се използва стойността на обратното мито - Duty cycle (D = 1 /S), което е представено в проценти.

Схемата работи по следния начин. В момента на захранването, кондензатор С1 се разрежда, превежда сеизход за таймер за високо ниво. Тогава С1 започва да се зарежда, придобивайки капацитет до горната граница от 2/3 Uit. При достигане на прага IC се превключва и изходният сигнал изглежда нисък. Започва процесът на разтоварване на кондензатор (t1), който преминава към по-ниската прагова стойност от 1/3 Uit. При достигането му се извършва обратно превключване и на изхода на таймера се задава високо ниво на сигнала. В резултат на това схемата преминава в автоколебателен режим.

Прецизен тригер Schmitt с RS-тригер

Вътре в таймера NE555 използва двустепенен компаратор и RS-тригер, който ви позволява да приложите прецизен тригер Schmitt с RS-тригер на хардуерно ниво. Входното напрежение е разделено от компаратора на три части, когато всеки от тях достигне следващия ключ. В този случай стойността на хистерезиса (обратното превключване) е равна на 1/3 Upt. В конструкцията на автоматичните системи за управление се изисква възможност за използване на NE555 като прецизен спусък.

3 най-популярни вериги, базирани на NE555

единична антена

На фигурата е показана практическата версия на веригата на един вибратор върху TTL NE555. Схемата се захранва с еднополюсно напрежение от 5 до 15V. Времето засящи елементи тук са: резистор R1 - 200kOm-0,125W и електролитен кондензатор C1 - 4.7мкф-16В. R2 поддържа висока входна мощност, докато някои външни устройства не го връщат на ниско ниво (например, транзисторен ключ). Кондензатор С2 защитава веригата от токови токове в точките на превключване.

АктивиранеЕдиничният имобилайзер се появява в момента на късо съединение към земята на входния контакт. В същото време на изхода се формира високо ниво на издръжливост:

t = 1,1 * R1 * C1 = 1,1 * 200 000 * 0,0000047 = 1,03 c.

По този начин тази схема генерира забавяне на изходния сигнал спрямо входа за 1 секунда.

Мига с LED на мултивибратор

Въз основа на горната схема на мултивибратора може да се събере обикновена LED светкавица. За да направите това, преди изхода на таймера, светодиодът се свързва последователно с резистора. Номиналната стойност на резистора се определя по формулата:

R = (U UL-ULED) /ILED,

U - стойността на амплитудата на напрежението на изхода на таймера 3.

Броят на свързаните светодиоди зависи от типа на използвания чип NE555, неговата товароносимост (CMOS или TTL). Ако трябва да мигате светодиод с мощност по-голяма от 0.5 W, тогава схемата се допълва от транзистор, натоварването на който ще бъде LED.

Реле за време

Графикът на регулируем таймер (електронен реле за време) е показан на снимката.С него можете ръчно да настроите продължителността на изходния сигнал от 1 до 25 секунди. За да направите това последователно с постоянен резистор при 10 kOhm задайте променлива в номинална 250 kOhm. Капацитетът на отнемащия време кондензатор се увеличава до 100 μF.

Схемата работи по следния начин. В първоначалното състояние, изход 2 има високо ниво (от източника на захранване), а изход 3 е нисък. Транзистори VT1, VT2 са затворени. В момента на подаване към базата на VT1 положителния импулс по веригата (Vcc-R2-колектор-емитер-общ проводник) протича ток.VT1 се отваря и превежда NE555 в режим на време. В същото време на изхода на ИК има положителен импулс, който отваря VT2. В резултат на това токът на излъчвателя VT2 води до работа на релето. Потребителят може по всяко време да прекъсне изпълнението на задачата, да прекъсне за кратко RESET на земята.

Транзисторите BC546, показани на диаграмата, могат да бъдат заменени с CT3102.

В една статия е невъзможно да се разгледат всички популярни схеми, базирани на NE555. За да направите това, има цели колекции, които събират практически опит за цялото времетраене на таймера. Надяваме се, че предоставената информация ще послужи като отправна точка при изготвянето на схеми, включително натоварването на които са светодиодите.