555 Timer IC is een van de meest gebruikte IC's onder studenten en hobbyisten. Er zijn veel toepassingen van dit IC, meestal gebruikt als vibrators, zoals ASTABLE MULTIVIBRATOR, MONOSTABLE MULTIVIBRATOR en BISTABLE MULTIVIBRATOR. U kunt hier enkele schakelingen vinden die gebaseerd zijn op 5555 IC. Deze tutorial behandelt verschillende aspecten van 555 Timer IC en legt de werking ervan in detail uit. Dus laten we eerst begrijpen wat astabiele, monostabiele en bistabiele vibrators zijn.
STABIELE MULTIVIBRATOR
Dit betekent dat er geen stabiel niveau aan de uitgang is. Dus de output zal tussen hoog en laag slingeren. Dit karakter van onstabiele output wordt voor veel toepassingen gebruikt als klok- of blokgolfoutput.
MONOSTABIELE MULTIVIBRATOR
Dit betekent dat er één stabiele toestand en één onstabiele toestand zal zijn. De stabiele toestand kan door de gebruiker hoog of laag worden gekozen. Als de stabiele uitvoer hoog is geselecteerd, probeert de timer altijd hoog te zetten bij uitvoer. Dus wanneer een interrupt wordt gegeven, gaat de timer voor een korte tijd laag en aangezien de lage toestand onstabiel is, gaat deze na die tijd te hoog. Als de stabiele toestand laag wordt gekozen, wordt met interrupt de uitgang korte tijd hoog voordat deze te laag wordt.
BISTABLE MULTIVIBRATOR
Dit betekent dat beide uitgangstoestanden stabiel zijn. Bij elke onderbreking verandert de output en blijft daar. De output wordt bijvoorbeeld als hoog beschouwd, met onderbreking gaat hij laag en blijft hij laag. Bij de volgende onderbreking gaat het hoog.
Belangrijke kenmerken van 555 Timer IC
NE555 IC is een 8-pins apparaat. De belangrijke elektrische kenmerken van de timer zijn dat deze niet boven 15V mag werken, dit betekent dat de bronspanning niet hoger mag zijn dan 15V. Ten tweede kunnen we niet meer dan 100mA uit de chip halen. Als u deze niet volgt, zou IC worden verbrand en beschadigd.
Werkende uitleg
De timer bestaat in feite uit twee primaire bouwstenen en ze zijn:
1. vergelijkers (twee) of twee op-amp
2. een SR-flip-flop (set reset flip-flop)
Zoals te zien is in de bovenstaande afbeelding, zijn er slechts twee belangrijke componenten in de timer, ze zijn comparator en flip-flop. Laten we begrijpen wat comparators en flip-flops zijn.
Comparators: comparator is gewoon een apparaat dat de spanningen op de ingangsklemmen (inverterende (- VE) en niet-inverterende (+ VE) terminals) vergelijkt. Dus afhankelijk van het verschil in de positieve pool en de negatieve pool bij de ingangspoort, wordt de output van de comparator bepaald.
Beschouw bijvoorbeeld een positieve ingangsklemspanning van + 5V en een negatieve ingangsklemspanning van + 3V. Het verschil is, 5-3 = + 2v. Omdat het verschil positief is, krijgen we de positieve piekspanning aan de uitgang van de comparator.
Voor een ander voorbeeld, als de positieve klemspanning + 3V is en de negatieve ingangsklemspanning + 5V. Het verschil is + 3- + 5 = -2V, aangezien het verschil in ingangsspanning negatief is. De output van de comparator is een negatieve piekspanning.
Beschouw bijvoorbeeld de positieve ingangsklem als INPUT en de negatieve ingangsklem als REFERENTIE, zoals weergegeven in bovenstaande afbeelding. Dus het verschil in spanning tussen INPUT en REFERNCE is positief, we krijgen een positieve output van de comparator. Als het verschil negatief is, krijgen we negatief of aarde aan de uitgang van de comparator.
Flip-Flop: De flip-flop is een geheugencel en kan één bit aan gegevens opslaan. In de figuur kunnen we de waarheidstabel van SR-flip-flop zien.
Er zijn vier toestanden voor een flip-flop voor twee ingangen; we hoeven voor dit geval echter slechts twee toestanden van de flip-flop te begrijpen.
| S | R | Q | Q '(Q-balk) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
Zoals getoond in de tabel, krijgen we voor set- en reset-ingangen de respectieve uitgangen. Als er een puls is op de ingestelde pin en een laag niveau bij reset, dan slaat de flip-flop de waarde één op en plaatst hoge logica op de Q-terminal. Deze toestand gaat door totdat de reset-pin een puls krijgt terwijl de set-pin een lage logica heeft. Dit reset de flip-flop zodat de output Q laag wordt en deze toestand gaat door totdat de flip-flop opnieuw is ingesteld.
Op deze manier slaat de flip-flop één bit aan gegevens op. Hier is een ander ding dat Q en Q-balk altijd tegenovergesteld zijn.
In een timer worden de comparator en flip-flop bij elkaar gebracht.
Overweeg dat 9V wordt geleverd aan de timer, vanwege de spanningsdeler die wordt gevormd door het weerstandsnetwerk in de timer, zoals weergegeven in het blokschema; er komt spanning op de comparatorpennen. Dus vanwege het spanningsdelernetwerk hebben we + 6V op de negatieve pool van de comparator. En + 3V op de positieve pool van de tweede comparator.
Een ander ding is dat de uitgang van de comparator is verbonden met de resetpen van de flip-flop, dus als de uitgang van de comparator van laag naar hoog gaat, wordt de flip-flop gereset. En aan de andere kant is de tweede comparatoruitgang verbonden met de instelpin van de flip-flop, dus als de tweede comparatoruitgang hoog wordt vanaf laag, stelt de flip-flop in en slaat EEN op.
Als we nu zorgvuldig observeren, voor een spanning van minder dan + 3V op de triggerpin (negatieve ingang van de tweede comparator), gaat de uitgang van de comparator laag van hoog zoals eerder besproken. Deze puls stelt de flip-flop in en slaat een waarde op.
Als we nu een spanning toepassen die hoger is dan + 6V op de drempelpin (positieve ingang van comparator één), gaat de uitgang van comparator van laag naar hoog. Deze puls stelt de flip-flop en de flip-flip-opslag op nul terug.
Er gebeurt iets anders tijdens het resetten van de flip-flop, wanneer deze wordt gereset, wordt de ontladingspin verbonden met aarde wanneer Q1 wordt ingeschakeld. Q1-transistor wordt ingeschakeld omdat de Qbar hoog is bij reset en is verbonden met Q1-basis.
In een stabiele configuratie ontlaadt de hier aangesloten condensator gedurende deze tijd en dus zal de output van de timer laag zijn gedurende deze tijd. Bewaar er een en de output zal hoog zijn.
In een stabiele configuratie zoals weergegeven in de afbeelding, De uitgangssignaalfrequentie is afhankelijk van RA-, RB-weerstanden en condensator C.De vergelijking wordt gegeven als, Frequentie (F) = 1 / (Tijdsperiode) = 1,44 / ((RA + RB * 2) * C).
Hier zijn RA, RB weerstandswaarden en C is capaciteitswaarde. Door de weerstands- en capaciteitswaarden in bovenstaande vergelijking te plaatsen, krijgen we de frequentie van de uitgangsgolf.
Logische tijd op hoog niveau wordt gegeven als, TH = 0,693 * (RA + RB) * C
Logische tijd op laag niveau wordt gegeven als TL = 0,693 * RB * C
Duty-ratio van de output blokgolf wordt gegeven als, Duty Cycle = (RA + RB) / (RA + 2 * RB).
555 Timer Pin-diagram en beschrijvingen
Nu, zoals weergegeven in de afbeelding, zijn er acht pinnen voor een 555 Timer IC, namelijk, 1. grond.
2. trigger.
3. uitgang.
4. opnieuw instellen.
5. controle
6. drempel.
7. ontlading
8. vermogen of Vcc
Pin 1. Ground: Deze pin heeft geen enkele speciale functie. Het is zoals gewoonlijk verbonden met aarde. Om de timer te laten werken, moet en moet deze pin op aarde zijn aangesloten.
Pin 8. Power of VCC: Deze pin heeft ook geen speciale functie. Het is verbonden met positieve spanning. Om de timer te laten werken, moet deze pin worden aangesloten op een positieve spanning van + 3.6v tot + 15v.
Pin 4. Reset: Zoals eerder besproken, zit er een flip-flop in de timerchip. De output van de flip-flop bestuurt de chip-output direct op pin3.
De reset-pin is rechtstreeks verbonden met MR (Master Reset) van de flip-flop. Bij waarneming kunnen we een kleine cirkel waarnemen bij de MR van flip-flop. Deze bel geeft aan dat de MR (Master Reset) -pin een actieve LAGE-trigger is. Dat betekent dat de flip-flop om de MR-pin-spanning te resetten van HOOG naar LAAG moet gaan. Met deze step-down-logica wordt de flip-flop nauwelijks naar LOW getrokken. Dus de output wordt LAAG, ongeacht eventuele pinnen.
Deze pin is verbonden met VCC zodat de flip-flop stopt met hard resetten.
Pin 3. OUTPUT: Deze pin heeft ook geen speciale functie. Deze pin is getrokken uit de PUSH-PULL-configuratie die wordt gevormd door transistors.
De push-pull-configuratie wordt getoond in figuur. De bases van twee transistors zijn verbonden met de flip-flop-uitgang. Dus wanneer logisch hoog verschijnt aan de uitgang van de flip-flop, wordt de NPN-transistor ingeschakeld en verschijnt + V1 aan de uitgang. Als de logica aan de uitgang van de flip-flop LAAG is, wordt de PNP-transistor ingeschakeld en wordt de uitgang naar de aarde getrokken of –V1 verschijnt aan de uitgang.
Dus hoe de push-pull-configuratie wordt gebruikt om een blokgolf aan de uitgang te krijgen door besturingslogica van de flip-flop. Het belangrijkste doel van deze configuratie is om de flip-flop terug te krijgen. Welnu, de flip-flop kan duidelijk geen 100mA aan de uitgang leveren.
Tot nu toe hebben we pinnen besproken die de toestand van de uitvoer onder geen enkele voorwaarde veranderen. De overige vier pinnen zijn speciaal omdat ze de outputstatus van de timerchip bepalen, we zullen ze nu allemaal bespreken.
Pin 5. Conrol Pin: De controle pin is verbonden met de negatieve input pin van comparator een.
Overweeg voor een geval dat de spanning tussen VCC en GROUND 9v is. Vanwege de spanningsdeler in de chip zoals waargenomen in figuur 3 van pagina 8, zal de spanning op de stuurpen VCC * 2/3 zijn (voor VCC = 9, penspanning = 9 * 2/3 = 6V).
De functie van deze pin om de gebruiker de directe controle te geven over de eerste comparator. Zoals getoond in bovenstaande figuur wordt de output van comparator één naar de reset van flip-flop gevoerd. Op deze pin kunnen we een ander voltage zetten, bijvoorbeeld als we het aansluiten op + 8v. Wat er nu gebeurt, is dat de THRESHOLD-pin-spanning + 8V moet bereiken om de flip-flop te resetten en de output naar beneden te slepen.
In normale gevallen zal de V-out laag worden zodra de condensator is opgeladen tot 2 / 3VCC (+ 6V voor 9V-voeding). Nu omdat we een andere spanning op de controlepen hebben gezet (comparator één negatief of reset comparator).
De condensator moet worden opgeladen totdat zijn spanning de spanning van de stuurpen bereikt. Vanwege deze kracht opladen van de condensator, verandert de inschakeltijd en uitschakeltijd van signaal. Dus de output ervaart een andere draai aan het afgescheurde rantsoen.
Normaal gesproken wordt deze pin naar beneden getrokken met een condensator. Om ongewenste ruisinterferentie met de werking te voorkomen.
Pin 2. TRIGGER: Trigger pin wordt gesleept vanaf de negatieve ingang van comparator twee. De uitgang van comparator twee is verbonden met de SET-pin van de flip-flop. Met de comparator twee output hoog krijgen we een hoge spanning aan de timeruitgang. We kunnen dus zeggen dat de triggerpin de timeruitvoer regelt.
Hier is wat je moet observeren, een lage spanning op de triggerpen dwingt de uitgangsspanning hoog, omdat deze zich op de inverterende ingang van de tweede comparator bevindt. De spanning op de triggerpin moet lager zijn dan VCC * 1/3 (met VCC 9v zoals aangenomen, VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3V). Dus de spanning op de triggerpin moet lager zijn dan 3V (voor een 9V-voeding) om de output van de timer hoog te laten worden.
Als deze pin is verbonden met aarde, is de output altijd hoog.
Pin 6. THRESHOLD: Drempelwaarde pin spanning bepaalt wanneer de flip-flop in de timer gereset moet worden. De drempelpin wordt getrokken uit de positieve ingang van comparator1.
Hier bepaalt het spanningsverschil tussen THRESOLD-pin en CONTROL-pin de uitgang van comparator 2 en dus de resetlogica. Als het spanningsverschil positief is, wordt de flip-flop gereset en wordt de uitvoer laag. Als het verschil negatief is, bepaalt de logica op de SET-pin de uitvoer.
Als de controlepen open is. Dan zal een spanning gelijk aan of groter dan VCC * (2/3) (dwz 6V voor een 9V voeding) de flip-flop resetten. Dus de output wordt laag.
We kunnen dus concluderen dat de THRESHOLD-pin-spanning bepaalt wanneer de uitgang laag moet worden, wanneer de controlepen open is.
Pin 7. DISCHARGE: Deze pin wordt getrokken uit de open collector van de transistor. Omdat de transistor (waarop de ontladingspin is genomen, Q1) zijn basis heeft aangesloten op Qbar. Telkens wanneer de output laag wordt of de flip-flop wordt gereset, wordt de afvoerpen naar de grond getrokken. Omdat Qbar hoog zal zijn als Q laag is, wordt de transistor Q1 ingeschakeld als de basis van de transistor stroom krijgt.
Deze pin ontlaadt meestal de condensator in een ASTABLE-configuratie, dus de naam DISCHARGE.