Chip 555: apraksts un praktiskais pielietojums

Mikroshēmas 555 radioamatieru praksē tiek izmantotas diezgan bieži – tās ir praktiski, daudzfunkcionālas un ļoti viegli lietojamas. Uz šādām mikroshēmām var realizēt jebkuru dizainu - gan vienkāršākos Šmita palaidējus ar pāris papildu elementiem, gan daudzpakāpju kombinētās slēdzenes.

NE555 tika izstrādāts diezgan ilgu laiku, pat padomju žurnālos Radio, Modeler-Constructor uz šīs mikroshēmas analogiem varēja atrast daudzus pašmāju izstrādājumus. Mūsdienās šī mikroshēma tiek aktīvi izmantota projektos ar gaismas diodēm.

Mikroshēmas apraksts

Tā ir ASV kompānijas Signetics attīstība. Tieši viņas speciālisti spēja praktiski pielietot Kamenzinda Hansa darbu. Tas, varētu teikt, ir integrālās shēmas tēvs - sarežģītajos augstas konkurences apstākļos inženieriem izdevās izgatavot produktu, kas ienāca pasaules tirgū un ieguva plašu popularitāti.

Tajos gados 555. sērijas mikroshēmai pasaulē nebija analogu - ļoti augsts montāžas elementu blīvums ierīcē un ārkārtīgi zemas izmaksas. Pateicoties šiem parametriem, viņa ir izpelnījusies lielu popularitāti dizaineru vidū.

Vietējie analogi

Pēc tam sākās šī radio elementa masveida kopēšana - mikroshēmas padomju analogu sauca par KR1006VI1. Starp citu, tā visādā ziņā ir unikāla attīstība, lai gan tai ir daudz analogu. Tikai sadzīves mikroshēmām apturēšanas ieejai ir prioritāte pār palaišanas ieeju. Nevienam no ārzemju dizainparaugiem šādas funkcijas nav. Bet šī funkcija ir jāņem vērā, izstrādājot shēmas, kurās tiek aktīvi izmantotas abas ieejas.

Kur tas tiek piemērots?

Bet jāatzīmē, ka ieeju prioritātes būtiski neietekmē mikroshēmas veiktspēju. Šī ir tikai neliela nianse, kas jāņem vērā retos gadījumos. Lai samazinātu enerģijas patēriņu 70. gadu vidū, tika uzsākta CMOS elementu ražošana. PSRS lauka strādnieku mikroshēmas sauca par KR1441VI1.

Ģeneratori uz 555 mikroshēmas ļoti bieži tiek izmantoti šķiņķa radio dizainā. Šajā mikroshēmā ir viegli ieviest laika releju, un aizkavi var iestatīt no vairākām milisekundēm līdz stundām. Ir sarežģītāki elementi, kuru pamatā ir 555 shēma - tajos ir ierīces, kas novērš kontaktu pļāpāšanu, PWM kontrolleri un digitālā tipa signāla atgūšana.

Mikroshēmas priekšrocības un trūkumi

Taimera iekšpusē ir iebūvēts sprieguma dalītājs - tieši viņš ļauj iestatīt stingri fiksētu apakšējo un augšējo slieksni, pie kura tiek iedarbināti salīdzinājumi. No šejienes mēs varam secināt, ka galvenais trūkums ir tas, ka sliekšņa vērtības nav iespējams kontrolēt, un arī sadalītāju nevar izslēgt no konstrukcijas, joma praktiskās pielietošanas jomā. 555 mikroshēma ir ievērojami sašaurināta.

Kā atbrīvoties no trūkumiem?

Bet jūs varat atbrīvoties no šādas problēmas, pietiek ar polāro kondensatoru, kas nav lielāks par 0,1 uF, uzstādīšanu starp vadības spaili un barošanas bloku mīnus.

Un, lai ievērojami palielinātu trokšņa imunitāti, strāvas ķēdē ir uzstādīts nepolārs kondensators ar jaudu 1 μF. Praktiski pielietojot 555 mikroshēmas, ir svarīgi apsvērt, vai pasīvie elementi - rezistori un kondensatori - ietekmē to darbību. Bet jāatzīmē viena iezīme - izmantojot taimerus uz CMOS elementiem, visi šie trūkumi vienkārši pazūd, nav nepieciešams izmantot papildu kondensatorus.

Mikroshēmu galvenie parametri

Ja jūs nolemjat izveidot taimeri uz 555 mikroshēmas, tad jums jāzina tā galvenās funkcijas. Kopumā ierīcei ir pieci mezgli, tos var redzēt diagrammā. Pie ieejas ir pretestības sprieguma dalītājs. Ar tās palīdzību notiek divu salīdzināšanas ierīču darbībai nepieciešamo atsauces spriegumu veidošanās. Salīdzinātāju izejas ir savienotas ar RS flip-flop un ārējo atiestatīšanas tapu. Un tikai pēc tam uz pastiprināšanas ierīci, kur signāla vērtība palielinās.

Mikroshēmas jauda

Beigās ir tranzistors, kurā kolektors ir atvērts - tas veic vairākas funkcijas, viss ir atkarīgs no tā, ar kādu konkrētu uzdevumu tas saskaras. NE, SA, NA integrālās shēmas ieteicams apgādāt ar barošanas spriegumu diapazonā no 4,5-16 V. Tikai 555 mikroshēmu izmantošanai ar saīsinājumu SE ir atļauts palielināt līdz 18 V.

Maksimālais strāvas patēriņš pie sprieguma 4,5 V var sasniegt 10-15 mA, minimālā vērtība ir 2-5 mA. Ir CMOS mikroshēmas, kurās strāvas patēriņš nepārsniedz 1 mA. KR1006VI1 tipa iekšzemes IC strāvas patēriņš nepārsniedz 100 mA. Detalizēts 555 mikroshēmas un tās vietējo kolēģu apraksts ir atrodams datu lapās.

Mikroshēmas darbība

Darbības apstākļi ir tieši atkarīgi no tā, kurš uzņēmums ražo mikroshēmu. Kā piemēru var minēt divus analogus - NE555 un SE555. Pirmkārt, temperatūras diapazons, kurā tas parasti darbosies, ir diapazonā no 0 līdz 70 grādiem. Otrajā tas ir daudz plašāks - no -55 līdz +125 grādiem. Tāpēc, projektējot ierīces, vienmēr jāņem vērā šādi parametri. Ieteicams iepazīties ar visām tipiskajām spriegumu un strāvu vērtībām pie Reset, TRIG, THRES, CONT tapām. Lai to izdarītu, varat izmantot konkrēta modeļa datu lapu - tajā atradīsit visaptverošu informāciju.

No tā ir atkarīga arī shēmas praktiskā pielietošana. 555 mikroshēmu diezgan bieži izmanto radio amatieri - vadības sistēmās ir pat galvenie oscilatori radio raidītājiem uz šī elementa. Tā priekšrocība salīdzinājumā ar jebkuru tranzistora vai caurules versiju ir tā neticami augstās frekvences stabilitāte. Un nav nepieciešams izvēlēties elementus ar augstu stabilitāti, uzstādīt papildu ierīces sprieguma izlīdzināšanai. Pietiek uzstādīt vienkāršu mikroshēmu un pastiprināt signālu, kas tiks ģenerēts izejā.

IC tapu mērķis

555. sērijas mikroshēmās ir tikai astoņas tapas, iepakojuma veids ir PDIP8, SOIC, TSSOP. Bet visos gadījumos secinājumu mērķis ir viens. UGO elements ir taisnstūris ar apzīmējumu "G1" viena impulsa ģeneratora gadījumā un "GN" multivibratoram. Piespraudes piešķiršana:

1. GND - kopīgs, secībā tas ir pirmais (ja skaita no atslēgas etiķetes). Šī tapa ir negatīva no barošanas avota.
2. TRIG — sprūda ievade. Tieši šai tapai tiek pielietots zema līmeņa impulss, un tas pāriet uz otro salīdzinājumu. Tā rezultātā IC sāk darboties, un izejā parādās augsta līmeņa signāls. Turklāt signāla ilgums ir atkarīgs no C un R vērtībām.
3. OUT - izeja, kurā parādās augsta un zema līmeņa signāls. Pārslēgšanās starp tām ilgst ne vairāk kā 0,1 µs.
4. RESET - atiestatīt. Šai ieejai ir visaugstākā prioritāte, tā kontrolē taimeri, un tas nav atkarīgs no tā, vai uz atlikušajām mikroshēmas kājām ir spriegums. Lai palaistu, jums ir nepieciešams spriegums, kas lielāks par 0,7 V. Gadījumā, ja impulss ir mazāks par 0,7 V, 555 mikroshēmas darbība ir aizliegta.
5. CTRL ir vadības ieeja, kas ir savienota ar sprieguma dalītāju. Un, ja nav ārēju faktoru, kas varētu ietekmēt darbību, šajā izejā tiek izvadīts spriegums 2/3 no barošanas sprieguma. Kad šai ieejai tiek ievadīts vadības signāls, izejā tiek ģenerēts modulēts impulss. Vienkāršu ķēžu gadījumā šī izeja ir savienota ar kondensatoru.
6. THR - stop. Šī ir pirmā salīdzinājuma ieeja, ja tajā parādās 2/3 spriegums no barošanas, sprūda apstājas un taimeris tiek iestatīts uz zemāku līmeni. Bet priekšnoteikums ir tas, ka uz TRIG kājas nedrīkst būt sprūda signāls (jo tam ir prioritāte).
7. DIS - izlāde. Tas ir tieši savienots ar tranzistoru, kas atrodas mikroshēmā 555. Tam ir kopīgs kolektors. Emitera-kolektora ķēdē ir uzstādīts kondensators, kas nepieciešams laika iestatīšanai.
8. VCC - savienojums ar barošanas avota plusu.

Viena vibratora režīms

Kopumā ir trīs NE555 mikroshēmas darbības režīmi, viens no tiem ir viens vibrators. Lai veiktu impulsu veidošanos, ir nepieciešams izmantot polāra tipa kondensatoru un rezistoru.

Shēma darbojas šādi:

1. Taimera ieejai tiek pielikts spriegums - zema līmeņa impulss.
2. Tiek pārslēgts mikroshēmas darbības režīms.
3. 3. tapā parādās augsta līmeņa signāls.

Pēc šī laika izeja ģenerēs zema līmeņa signālu. Multivibratora režīmā ir savienotas tapas "4" un "8". Izstrādājot shēmas, kuru pamatā ir viens vibrators, jāņem vērā šādas nianses:

1. Barošanas spriegums nevar ietekmēt impulsa laiku. Palielinoties spriegumam, kondensatora uzlādes ātrums, kas nosaka laiku, ir lielāks. Līdz ar to signāla amplitūda izejā palielinās.
2. Ja ieejai tiek pielikts papildu impulss (jau pēc galvenā), tad tas neietekmēs taimera darbību līdz laika t beigām.

Lai ietekmētu ģeneratora darbību, varat izmantot vienu no šīm metodēm:

1. Pieslēdziet RESET tapai zema līmeņa signālu. Tādējādi taimeris tiks atgriezts tā noklusējuma stāvoklī.
2. Ja ieeja "2" ir zema līmeņa signāls, tad izeja vienmēr būs augsts impulss.

Ar atsevišķu impulsu palīdzību, kas tiek pievadīti ieejai, un mainot laika komponentu parametrus, izejā ir iespējams iegūt vajadzīgā ilguma taisnstūrveida signālu.

Multivibratora ķēde

Ikviens iesācējs radioamatieris var izgatavot metāla detektoru 555 mikroshēmā, taču šim nolūkam ir jāizpēta šīs ierīces īpašības. Multivibrators ir īpašs ģenerators, kas regulāri ģenerē taisnstūra impulsus. Turklāt amplitūda, ilgums un frekvence ir stingri iestatīti - vērtības ir atkarīgas no tā, ar kādu uzdevumu ierīce saskaras.

Rezistori un kondensatori tiek izmantoti, lai veidotu atkārtotus signālus. Signāla ilgumu t1, pauzi t2, frekvenci f un periodu T var atrast, izmantojot šādas formulas:

• 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)).

Pamatojoties uz šiem izteicieniem, var redzēt, ka pauzes ilgums nedrīkst būt garāks par signāla laiku. Citiem vārdiem sakot, darba cikls nekad nebūs lielāks par 2. No tā tieši atkarīgs 555 mikroshēmas praktiskais pielietojums.Dažādu ierīču un konstrukciju shēmas tiek veidotas pēc datu lapām - instrukcijām. Tie sniedz visus iespējamos ieteikumus ierīču montāžai. Darba ciklu var atrast pēc formulas S=T/t1. Lai palielinātu šo skaitli, ķēdei jāpievieno pusvadītāju diode. Tās katods ir savienots ar sesto kāju, bet anods ar septīto.

Ja paskatās datu lapā, tad tas norāda darba cikla apgriezto vērtību - to var aprēķināt, izmantojot formulu D \u003d 1 / S. To mēra procentos. Multivibratora ķēdes darbību var raksturot šādi:

1. Kad tiek pieslēgta jauda, ​​kondensators ir pilnībā izlādējies.
2. Taimeris ir iestatīts uz augsta līmeņa stāvokli.
3. Kondensators uzkrāj lādiņu, un spriegums uz tā sasniedz maksimumu - 2/3 no barošanas sprieguma.
4. Mikroshēma pārslēdzas, un izejā parādās zema līmeņa signāls.
5. Kondensators izlādējas t1 laikā līdz līmenim, kas ir 1/3 no barošanas sprieguma.
6. 555 atkal pārslēdzas, un jauda atkal kļūst augsta.

Šo darbības režīmu sauc par pašoscilējošu. Signāla vērtība pastāvīgi mainās pie izejas, 555 taimera mikroshēma ir dažādos režīmos ar regulāriem intervāliem.

Precizitātes Šmita sprūda

Taimeriem, piemēram, NE555 un līdzīgiem, ir iebūvēts komparators ar diviem sliekšņiem - apakšējo un augšējo. Turklāt tam ir īpašs RS sprūda. Tas ļauj īstenot precīzas Schmitt sprūda konstrukciju. Ieejas spriegumu sadala ar komparatoru trīs vienādās daļās. Un, tiklīdz sasniedz sliekšņa vērtības līmeni, tiek pārslēgts mikroshēmas darbības režīms. Šajā gadījumā histerēze palielinās, tās vērtība sasniedz 1/3 no barošanas sprieguma. Sistēmu ar automātisko vadību projektēšanā tiek izmantots precīzs sprūda.