Chip 555: descriere și aplicare practică

Microcircuitele 555 sunt folosite destul de des în practica radioamatorilor - sunt practice, multifuncționale și foarte ușor de utilizat. Pe astfel de microcircuite, puteți implementa orice design - atât cele mai simple declanșatoare Schmitt cu câteva elemente suplimentare, cât și încuietori cu combinație în mai multe etape.

NE555 a fost dezvoltat cu destul de mult timp în urmă, chiar și în revistele sovietice „Radio” și „Modelist-Konstruktor”; multe produse de casă au putut fi găsite folosind analogi ai acestui microcircuit. Astăzi, acest cip este utilizat în mod activ în modelele cu LED-uri.

Descrierea cipului

Aceasta este dezvoltarea unei companii din SUA Signetics. Specialiștii săi au fost cei care au putut pune în practică munca lui Camenzind Hans. Acesta, s-ar putea spune, este părintele circuitului integrat - în condiții dificile de concurență ridicată, inginerii au reușit să realizeze un produs care a intrat pe piața mondială și a câștigat o mare popularitate.

În acei ani, microcircuitul din seria 555 nu avea analogi în lume - o densitate foarte mare de elemente în dispozitiv și un cost extrem de scăzut. Datorită acestor parametri, a câștigat o mare popularitate în rândul designerilor.

Analogii domestici

Ulterior, a început copierea în masă a acestui element radio - analogul sovietic al microcircuitului a fost numit KR1006VI1. Apropo, este o dezvoltare unică din toate punctele de vedere, deși are mulți analogi. Doar în microcircuitele casnice intrarea de oprire are prioritate față de intrarea de pornire. Niciunul dintre modelele străine nu are o astfel de caracteristică. Dar această caracteristică trebuie luată în considerare la proiectarea circuitelor în care ambele intrări sunt utilizate în mod activ.

Unde este folosit?

Dar trebuie remarcat faptul că prioritățile de intrare nu afectează foarte mult performanța microcircuitului. Aceasta este doar o nuanță minoră care trebuie luată în considerare în cazuri rare. Pentru a reduce consumul de energie, producția de elemente CMOS a fost lansată la mijlocul anilor '70. În URSS, microcircuitele de pe muncitorii de teren se numeau KR1441VI1.

Generatoarele bazate pe cip 555 sunt foarte des folosite în proiecte de radio amatori. Nu este dificil să implementezi un releu de timp pe acest cip, iar întârzierea poate fi setată de la câteva milisecunde la ore. Există, de asemenea, elemente mai complexe, care se bazează pe un circuit 555 - conțin dispozitive pentru a preveni zgomotul contactelor, controlere PWM și restabilirea semnalului digital.

Avantajele și dezavantajele microcircuitului

Există un divizor de tensiune încorporat în interiorul temporizatorului - acesta vă permite să setați un prag inferior și superior strict fix la care funcționează comparatoarele. De aici putem trage o concluzie despre principalul dezavantaj - este imposibil să controlăm valorile de prag și, de asemenea, este imposibil să excludem divizorul din proiectare; domeniul de aplicare practică al microcircuitului 555 este semnificativ restrâns. Este posibil să construiți circuite multivibratoare și monovibratoare, dar modelele mai complexe nu vor funcționa.

Cum să scapi de neajunsuri?

Dar puteți scăpa de această problemă prin simpla instalare a unui condensator polar de cel mult 0,1 μF între terminalul de control și minusul sursei de alimentare.

Și pentru a crește semnificativ imunitatea la zgomot, în circuitul de alimentare este instalat un condensator nepolar cu o capacitate de 1 µF. Atunci când utilizați 555 de microcircuite în practică, este important să luați în considerare dacă elementele pasive - rezistențe și condensatoare - le afectează funcționarea. Dar trebuie să rețineți o caracteristică - atunci când utilizați temporizatoare pe elementele CMOS, toate aceste dezavantaje dispar pur și simplu; nu este nevoie să folosiți condensatori suplimentari.

Parametrii de bază ai microcircuitelor

Dacă decideți să faceți un cronometru pe un cip 555, atunci trebuie să cunoașteți principalele sale caracteristici. Există un total de cinci noduri în dispozitiv; acestea pot fi văzute în diagramă. La intrare există un divizor de tensiune rezistiv. Cu ajutorul acestuia se formează două tensiuni de referință, care sunt necesare pentru funcționarea comparatoarelor. Ieșirile comparatoarelor sunt conectate la un flip-flop RS și un pin de resetare extern. Și numai după aceea la dispozitivul de amplificare, unde valoarea semnalului crește.

Alimentare pentru microcircuite

La sfârșit există un tranzistor al cărui colector este deschis - îndeplinește o serie de funcții, totul depinde de ce sarcină specifică se confruntă. Se recomandă alimentarea circuitelor integrate NE, SA, NA cu o tensiune de alimentare în intervalul 4,5-16 V. Numai la utilizarea a 555 de microcircuite cu abrevierea SE este permisă o creștere la 18 V.

Consumul maxim de curent la o tensiune de 4,5 V poate ajunge la 10-15 mA, valoarea minimă este de 2-5 mA. Există microcircuite CMOS al căror consum de curent nu depășește 1 mA. Pentru circuitele integrate domestice de tip KR1006VI1, consumul de curent nu depășește 100 mA. O descriere detaliată a cipului 555 și a analogilor săi domestici poate fi găsită în fișele tehnice.

Funcționarea cipului

Condițiile de funcționare depind direct de compania care produce microcircuitul. Ca exemplu, putem cita doi analogi - NE555 și SE555. Pentru primul, intervalul de temperatură în care va funcționa în mod normal este în intervalul 0-70 de grade. În al doilea, este mult mai larg - de la -55 la +125 de grade. Prin urmare, astfel de parametri trebuie să fie întotdeauna luați în considerare la proiectarea dispozitivelor. Este recomandabil să vă familiarizați cu toate valorile tipice de tensiune și curent la pinii Reset, TRIG, THRES, CONT. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza fișa de date pentru un anumit model - veți găsi informații complete în ea.

Aplicarea practică a schemei depinde și de aceasta. Cipul 555 este folosit destul de des de radioamatorii - în sistemele de control există chiar oscilatoare master pentru emițătoare radio bazate pe acest element. Avantajul său față de orice versiune de tranzistor sau tub este stabilitatea sa incredibil de înaltă a frecvenței. Și nu este nevoie să selectați elemente cu stabilitate ridicată sau să instalați dispozitive suplimentare pentru egalizarea tensiunii. Este suficient să instalați un microcircuit simplu și să amplificați semnalul care va fi generat la ieșire.

Scopul pinilor IC

Microcircuitele din seria 555 au doar opt pini, tip pachet PDIP8, SOIC, TSSOP. Dar în toate cazurile scopul concluziilor este același. Elementul UGO este un dreptunghi etichetat „G1” în cazul unui singur generator de impulsuri și „GN” pentru un multivibrator. Atribuire PIN:

1. GND este general, este primul în ordine (dacă numărați din cheia etichetei). Acest pin este furnizat cu minus de la sursa de alimentare.
2. TRIG - intrare de declanșare. Acest pin este aplicat un impuls de nivel scăzut și merge la al doilea comparator. Ca rezultat, IC-ul pornește și un semnal de nivel înalt apare la ieșire. În plus, durata semnalului depinde de valorile lui C și R.
3. OUT este ieșirea la care apare semnalul de nivel înalt și scăzut. Comutarea între ele nu durează mai mult de 0,1 μs.
4. RESET - resetare. Această intrare are cea mai mare prioritate; controlează temporizatorul și acest lucru nu depinde de dacă există tensiune pe celelalte părți ale microcircuitului. Pentru a permite pornirea, trebuie să existe o tensiune de peste 0,7 V. Dacă pulsul este mai mic de 0,7 V, atunci funcționarea cipului 555 este interzisă.
5. CTRL este o intrare de control care este conectată la un divizor de tensiune. Și dacă nu există factori externi care pot afecta funcționarea, la această ieșire este ieșită o tensiune de 2/3 din tensiunea de alimentare. Când un semnal de control este aplicat acestei intrări, la ieșire este generat un impuls modulat. În cazul circuitelor simple, această ieșire este conectată la un condensator.
6. THR - stop. Aceasta este intrarea primului comparator; dacă pe acesta apare o tensiune de 2/3 din tensiunea de alimentare, operația de declanșare se oprește și temporizatorul este setat la un nivel mai scăzut. Dar o condiție prealabilă este să nu existe un semnal de declanșare pe piciorul TRIG (deoarece are prioritate).
7. DIS - descărcare. Se conectează direct la tranzistorul situat în interiorul cipului 555. Are un colector comun. În circuitul emițător-colector este instalat un condensator, care este necesar pentru a seta ora.
8. VCC - conexiune la pozitivul sursei de alimentare.

Modul one-shot

În total, există trei moduri de operare ale cipului NE555, unul dintre ele este monostabil. Pentru a genera impulsuri, trebuie să utilizați un condensator de tip polar și un rezistor.

Circuitul funcționează astfel:

1. La intrarea temporizatorului este aplicată o tensiune - un impuls de nivel scăzut.
2. Modul de funcționare al microcircuitului este comutat.
3. Un semnal de nivel înalt apare la pinul „3”.

După acest timp, la ieșire va fi generat un semnal de nivel scăzut. În modul multivibrator, pinii „4” și „8” sunt conectați. Când dezvoltați circuite bazate pe un dispozitiv one-shot, trebuie să țineți cont de următoarele nuanțe:

1. Tensiunea de alimentare nu poate influența durata pulsului. Pe măsură ce tensiunea crește, rata de încărcare a condensatorului, care stabilește timpul, este mai mare. În consecință, amplitudinea semnalului de ieșire crește.
2. Dacă aplicați un impuls suplimentar la intrare (după cel principal), acesta nu va afecta funcționarea temporizatorului până la sfârșitul timpului t.

Pentru a influența funcționarea generatorului, puteți utiliza una dintre următoarele metode:

1. Aplicați un semnal de nivel scăzut pinului RESET. Aceasta va readuce cronometrul la starea sa implicită.
2. Dacă un semnal de nivel scăzut ajunge la intrarea „2”, atunci ieșirea va avea întotdeauna un impuls ridicat.

Prin utilizarea impulsurilor individuale aplicate la intrare și modificarea parametrilor componentelor de temporizare, este posibil să se obțină la ieșire un semnal dreptunghiular de durata necesară.

Circuit multivibrator

Orice radioamator începător poate realiza un detector de metale folosind un cip 555, dar pentru a face acest lucru, trebuie să studiați caracteristicile de funcționare ale acestui dispozitiv. Un multivibrator este un generator special care produce impulsuri dreptunghiulare cu o anumită periodicitate. În plus, amplitudinea, durata și frecvența sunt strict specificate - valorile depind de sarcina cu care se confruntă dispozitivul.

Rezistoarele și condensatoarele sunt folosite pentru a genera semnale repetate. Durata semnalului t1, pauza t2, frecvența f și perioada T pot fi găsite folosind următoarele formule:

• 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)).

Pe baza acestor expresii, se poate observa că durata pauzei nu trebuie să fie mai mare decât timpul semnalului. Cu alte cuvinte, ciclul de funcționare nu va fi niciodată mai mare de 2. Aplicarea practică a microcircuitului 555 depinde direct de aceasta.Circuitele diferitelor dispozitive și modele sunt construite conform fișelor de date - instrucțiuni. Ele oferă toate recomandările posibile pentru asamblarea dispozitivelor. Ciclul de lucru poate fi găsit folosind formula S=T/t1. Pentru a crește această cifră, este necesar să adăugați o diodă semiconductoare la circuit. Catodul său este conectat la al șaselea picior, iar anodul la al șaptelea.

Dacă te uiți la fișa de date, aceasta indică valoarea inversă a ciclului de lucru - poate fi calculată folosind formula D=1/S. Se măsoară ca procent. Funcționarea unui circuit multivibrator poate fi descrisă după cum urmează:

1. Când este aplicată puterea, condensatorul este complet descărcat.
2. Cronometrul este plasat într-o stare de nivel înalt.
3. Condensatorul acumulează sarcină și tensiunea pe el atinge maximum - 2/3 din tensiunea de alimentare.
4. Microcircuitul comută și la ieșire apare un semnal de nivel scăzut.
5. Condensatorul este descărcat în timpul t1 la un nivel de 1/3 din tensiunea de alimentare.
6. Cipul 555 comută din nou și ieșirea produce din nou un semnal de nivel înalt.

Acest mod de funcționare se numește auto-oscilant. Valoarea semnalului la ieșire se schimbă constant; microcircuitul temporizator 555 este în moduri diferite pentru perioade egale de timp.

Declanșator de precizie Schmitt

Cronometre precum NE555 și altele similare au un comparator încorporat cu două praguri - inferior și superior. În plus, are un declanșator RS special. Acesta este ceea ce face posibilă implementarea designului unui declanșator Schmitt de precizie. Tensiunea furnizată la intrare este împărțită în trei părți egale folosind un comparator. Și de îndată ce nivelul valorii pragului atinge, modul de funcționare al microcircuitului comută. În acest caz, histerezisul crește, valoarea sa atinge 1/3 din tensiunea de alimentare. Un declanșator de precizie este utilizat în proiectarea sistemelor de control automat.