Building 555 Timer IC-базиран нестабилен мултивибратор
Без използването на каквито и да било външни тригери, 555 таймер IC може да редува между двете си състояния. Три допълнителни външни части, два резистора (R 1 и Р 2 ), и кондензатор (C) може да бъде добавен към IC 555, за да го превърне в нестабилна мултивибраторна верига. Схемата по-долу показва използването на IC 555 като нестабилен мултивибратор заедно с трите външни части.
Тъй като щифтове 6 и 2 вече са свързани, устройството ще се активира автоматично и ще функционира като осцилатор без необходимост от външен задействащ импулс. V CC тъй като захранващото входно напрежение е свързано към пин 8. Тъй като щифт 3 в горната верига е изходният терминал, изходът може да бъде изтеглен от тук. Външният щифт за нулиране е щифт 4 във веригата и този щифт може да рестартира таймера, но обикновено щифт 4 е свързан към V CC когато функцията за нулиране не се използва.
Нивото на праговото напрежение ще варира в зависимост от управляващото напрежение, осигурено на щифт 5. Обратно, щифт 5 често е свързан със земята чрез кондензатор, който филтрира външния шум от терминала. Заземителната клема е щифт 1. R 1 , Р 2 и C образуват веригата за синхронизиране, която контролира ширината на изходния импулс.
Принцип на работа
Вътрешната верига на IC 555 се показва в нестабилен режим с R 1 , Р 2 и всички C са част от веригата за синхронизиране на RC.
Тригерът първо се нулира, когато е свързан със захранването, което кара изхода на таймера да превключи в ниско състояние. В резултат на това, че е свързан с Q', разрядният транзистор се изтласква до точката на насищане. Транзисторът ще позволи на кондензатора C на синхронизиращата верига, който е свързан към Pin 7 на IC 555, да се разреди. Изходът на таймера вече е незначителен. Задействащото напрежение е единственото напрежение, присъстващо в кондензатора в този случай. В резултат на това, ако напрежението на кондензатора падне под 1/3 V CC , референтното напрежение, което активира компаратор №. 2, изходът на компаратора №. 2 ще стане високо по време на разреждането. Тригерът ще бъде настроен като резултат, създавайки ВИСОКА изходна мощност за таймера на пин 3.
Транзисторът ще бъде изключен от този висок изход. В резултат на това чрез резистори R 1 и Р 2 , кондензаторът C се зарежда. Пин 6 е свързан към кръстовището, където се срещат кондензаторът и резисторът, следователно напрежението за кондензатора сега е равно на праговото напрежение. Докато кондензаторът се зарежда, напрежението му нараства експоненциално към V CC ; когато достигне 2/3 V CC , референтното напрежение на праговия компаратор (компаратор 1), неговите изходни пикове.
Следователно тригерът е RESET. Изходът на таймера намалява до LOW. Тази ниска мощност ще рестартира транзистора, което дава на кондензатора път за разреждане. В резултат на това резисторът R 2 ще позволи на кондензатора C да се разреди. Така цикълът продължава.
В резултат на това, докато кондензаторът се зарежда, изходното напрежение е високо на пин 3 и напрежението около кондензатора се увеличава агресивно. Подобно на това, изходното напрежение на пин 3 е ниско и докато кондензаторът се разрежда, напрежението му пада експоненциално. Формата на изходната вълна изглежда като поредица от правоъгълни импулси.
Форми на вълната на напрежението на кондензатора и изходното напрежение
В резултат Р 1 + Р 2 представлява общото съпротивление в канала за зареждане, а C представлява времевата константа на зареждане. Само когато кондензаторът преминава през резистора R 2 по време на разреждането се разрежда. Р 2 C е времеконстантата на разреждане в резултат.
Работен цикъл
Съпротивленията R 1 и Р 2 влияят на времевите константи за зареждане и разреждане. Вариацията във времевата константа обикновено е по-голяма от времевата константа на разреждане. В резултат на това ВИСОКАТА мощност продължава да се появява за по-дълъг период от НИСКАТА и изходната форма на вълната не е симетрична, така че ако T е продължителността на един цикъл и TON е времето за по-висока мощност, тогава работният цикъл се дава от :
И така, работният цикъл в проценти ще бъде:
Където T е общото време на зареждане и разреждане, T НА и Т ИЗКЛ , следното уравнение осигурява стойността на T НА или времето за зареждане T ° С :
Времето на разреждане T д , често известен като Т ИЗКЛ , се дава от:
Следователно формулата за продължителността на един цикъл T е:
Заместване във формулата на % работен цикъл:
Честотата се дава от:
Приложение – Генериране на квадратни вълни
Работният цикъл на нестабилния мултивибратор обикновено е по-висок от 50%. Когато работният цикъл е точно 50%, нестабилният мултивибратор произвежда квадратна вълна като свой изход. Работни цикли от 50% или нещо по-ниско от това е трудно да се постигне с IC 555, действащ като нестабилен мултивибратор, както беше споменато по-рано. Веригата трябва да премине през някои промени.
Добавят се два диода, единият успоредно на резистор R 2 а другият последователно с резистор R 2 като катодът е свързан към кондензатора. Чрез смяна на резисторите R 1 и Р 2 , е възможно да се създаде работен цикъл в скоба от 5% до 95%. Веригата за създаване на изход с правоъгълни вълни може да бъде конфигурирана както следва:
В тази верига кондензаторът се зарежда, докато прехвърля ток през R 1 , Д 1 и Р 2 по време на зареждане. Разрежда се през D 2 и Р 2 при разреждане.
Времевата константа на зареждане, T НА = Т ° С , може да се изчисли, както следва:
И ето как получавате времеконстантата на разреждане, T ИЗКЛ = Т д :
Следователно работният цикъл D се определя от:
Осъществяване на R 1 и Р 2 еднаква по стойност ще доведе до квадратна вълна с 50% работен цикъл.
Работен цикъл от по-малко от 50% се достига, когато R 1 съпротивлението е по-ниско от R 2 , докато обикновено R 1 и Р 2 могат да бъдат заменени с потенциометри, за да се постигне това. Без да се използват диоди, може да се изгради друга верига на генератор на квадратни вълни, като се използва нестабилен мултивибратор. Р 2 е свързан между щифтове 3 и 2 или изходния терминал и тригерния терминал. По-долу има диаграма на веригата:
Процесите на зареждане и разреждане в тази верига се извършват само чрез резистор R 2 . Кондензаторът не трябва да бъде изложен на външни връзки, когато се зарежда от резистора R 1 , която трябва да бъде зададена на висока стойност. В допълнение, той служи за гарантиране, че кондензаторът се зарежда до пълния си потенциал (V CC ).
Приложение – Вариации на позицията на импулса
Две интегрални схеми с таймер 555, едната от които работи в нестабилен режим, а другата в моностабилен режим, предлагат модулация на импулсна позиция. Първо, IC 555 е в нестабилен режим, модулационният сигнал се прилага към Pin 5 и IC 555 произвежда широчинно-импулсна модулирана вълна като свой изход. Задействащият вход на следващия IC 555, който работи в моностабилен режим, получава този PWM сигнал. Местоположението на вторите изходни импулси на IC 555 варира в зависимост от PWM сигнала, който отново зависи от модулиращия сигнал.
По-долу е конфигурацията на веригата за модулатор на импулсната позиция, който използва две интегрални схеми на таймера 555.
Контролното напрежение, което определя минималното напрежение или праговото ниво за първия IC 555, се регулира, за да създаде UTL (горно прагово ниво).
Тъй като праговото напрежение се променя във връзка с приложения модулиращ сигнал, ширината на импулса и забавянето на времето също се променят. Когато този PWM сигнал се приложи за задействане на втората IC, единственото нещо, което ще се промени, е местоположението на изходния импулс, нито неговата амплитуда, нито ширината му ще се променят.
Заключение
555 Timer IC могат да функционират като свободно работещ осцилатор или нестабилен мултивибратор, когато се комбинират с допълнителни компоненти. 555 ИС с таймер в нестабилен режим се използват в голямо разнообразие от приложения, вариращи от генериране на импулсна поредица, модулация и генериране на правоъгълни вълни.