IC 555: descrizione e applicazione pratica

Il chip 555 usato molto spesso nella pratica radioamatoriale - è pratico, multifunzionale e molto facile da usare. Su tali chip, è possibile implementare qualsiasi progetto, poiché i più semplici trigger di Schmitt con un paio di elementi aggiuntivi e serrature a combinazione multistadio.

Il NE555 è stato sviluppato molto tempo fa, anche nelle riviste sovietiche Radio, Model Designer, si potevano trovare alcuni prodotti autoprodotti sugli analoghi di questo chip. Ad oggi, questo chip viene utilizzato attivamente nei progetti con LED.

Descrizione del chip

Questa è una società di sviluppo degli Stati Uniti Signetics. Sono stati i suoi esperti a mettere in pratica il lavoro di Kamensinda Hans. Si può dire, il padre di un circuito integrato - nelle difficili condizioni di alta concorrenza, gli ingegneri sono riusciti a realizzare un prodotto che è entrato nel mercato mondiale e ha guadagnato una grande popolarità.

In quegli anni, il chip della serie 555 non aveva analoghi al mondo: un'alta densità di elementi di montaggio nel dispositivo e un costo estremamente basso. Grazie a questi parametri, ha meritato un'alta popolarità tra i designer.

Controparti nazionali

Dopo l'inizio della copiatura di massa di questo elemento radio, l'analogo sovietico del microcircuito fu chiamato KR1006VI1. A proposito, è a tutti gli effetti uno sviluppo unico, anche se ha molti analoghi. Solo per i microcircuiti domestici, l'ingresso di arresto ha più priorità dell'input di avvio. Non esiste una tale caratteristica in nessuna delle costruzioni straniere. Ma questa caratteristica deve essere presa in considerazione durante la progettazione di circuiti in cui entrambi gli ingressi vengono utilizzati attivamente.

Dove si applica?

Ma va notato che le priorità degli input non influiscono molto sulle prestazioni del chip. Questa è solo una piccola sfumatura che deve essere considerata in rari casi. Per ridurre il consumo energetico a metà degli anni '70, è stata regolata la produzione di elementi CMOS. Nell'URSS, i microcircuiti sui maschi di campo erano chiamati KR1441VI1.

I generatori su un microcircuito 555 sono molto usati nei progetti di radioamatori. È facile da implementare su questo chip e su un relè orario, e il ritardo può essere impostato da pochi millisecondi ad alcune ore. Ci sono anche elementi più complessi, basati sullo schema 555: contengono dispositivi per prevenire il tintinnio dei contatti, i controller PWM e il ripristino del tipo di segnale digitale.

Vantaggi e svantaggi dell'IC

All'interno del timer è presente un partitore di tensione integrato che consente di impostare una soglia inferiore e superiore rigidamente fissa a cui vengono avviati i comparatori. È qui che è possibile trarre la conclusione sullo svantaggio principale: i valori di soglia non possono essere controllati e il divisore non può essere escluso dal progetto, l'area dell'applicazione pratica del chip 555 viene significativamente ridotta.

Nella produzione di timer su transistor bipolari un grande difetto si apre - lo stadio di uscita va nello stato opposto. E con ogni interruttore, appare una corrente parassita passante, il suo valore di picco può essere di circa 400 mA. Allo stesso tempo, le perdite di calore aumentano significativamente.

Come sbarazzarsi delle carenze?

Ma è possibile eliminare questo problema, è sufficiente installare un condensatore polare di non più di 0,1 microfarad tra il terminale di controllo e il meno dell'alimentatore.

E per migliorare significativamente l'immunità al rumore, in circuito di alimentazione imposta non polare condensatore capacità 1 uF. Nell'uso pratico di 555 microcircuiti, è importante considerare se elementi passivi come resistori e condensatori influenzano il loro funzionamento. Una cosa da notare è che quando si usano i timer su celle CMOS, tutte queste mancanze vanno via, non c'è bisogno di usare condensatori aggiuntivi.

I principali parametri del chip

Se si decide di fare un timer su un chip 555, quindi è necessario conoscere le sue caratteristiche principali. Ci sono cinque nodi nel dispositivo, che possono essere visualizzati nel diagramma. L'ingresso è un partitore di tensione del tipo resistivo. Con il suo aiuto, la formazione di due tensioni di riferimento necessarie per il funzionamento dei comparatori. Le uscite dei comparatori sono collegate al trigger RS ​​e il contatto esterno per il reset. E solo dopo quello sul dispositivo di amplificazione, dove il valore del segnale aumenta.

Chip Power

Alla fine c'è un transistor, in cui il collettore è aperto - esegue una serie di funzioni, tutto dipende dal compito specifico che deve affrontare. Si raccomanda per i circuiti integrati NE, SA, NA di fornire una tensione di alimentazione nell'intervallo di 4,5-16 V. Solo nel caso di utilizzo di chip 555 con la sigla SE è consentito aumentare a 18 V.

Il consumo massimo di corrente a una tensione di 4,5 V può raggiungere 10-15 mA, il valore minimo è 2-5 mA. Ci sono chip CMOS in cui il consumo di corrente non supera 1 mA. Nei circuiti integrati nazionali come KR1006V1, il consumo di corrente non supera i 100 mA. Una descrizione dettagliata del chip 555 e delle sue controparti nazionali può essere trovata in schede tecniche.

Operazione IC

Le condizioni operative dipendono direttamente da quale azienda produce il chip. Ad esempio, si possono citare due analoghi: NE555 e SE555. Il primo intervallo di temperatura in cui funzionerà normalmente è compreso tra 0 e 70 gradi. Nel secondo è molto più ampio - da -55 a +125 gradi. Pertanto, questi parametri devono essere sempre considerati durante la progettazione dei dispositivi. Si consiglia di familiarizzare con tutti i valori tipici di tensioni e correnti ai terminali Reset, TRIG, THRES, CONT. Per fare questo, è possibile utilizzare la scheda tecnica per un modello specifico - in esso troverete informazioni complete.

Su questo dipende dall'applicazione pratica dello schema. Ham radio 555 è usato abbastanza spesso - nei sistemi di controllo ci sono anche oscillatori master per trasmettitori radio su questo elemento. Il suo vantaggio rispetto a qualsiasi transistor o tubo è una stabilità incredibilmente alta. E non è necessario selezionare elementi con elevata stabilità, per installare dispositivi aggiuntivi per l'equalizzazione della tensione. Basta installare un semplice microchip e amplificare il segnale che verrà generato in uscita.

IC di assegnazione dei pin

Sui microcircuiti della serie 555 ci sono solo otto pin, il tipo di chassis PDIP8, SOIC e TSSOP. Ma in tutti i casi, la nomina delle stesse conclusioni. L'elemento HLO è un rettangolo firmato "G1" nel caso di un singolo generatore di impulsi e "GN" per un multivibratore. Scopo delle conclusioni:

1. GND - comune, in ordine è il primo (se contate dall'etichetta-chiave). Questa uscita è meno dalla fonte di alimentazione.
2. TRIG - ingresso di lancio. È a questa conclusione che l'impulso di basso livello è alimentato e va al secondo comparatore. Di conseguenza, l'IC si avvia e un segnale di alto livello appare all'uscita. Inoltre, la durata del segnale dipende dai valori di C e R.
3. OUT è l'uscita in cui appare il segnale alto e basso. Il passaggio tra di essi non richiede più di 0,1 μs.
4. RESET - ripristina. Questo input ha la priorità più alta, controlla il timer e non dipende dal fatto che ci sia tensione sulle gambe rimanenti del chip. Per abilitare l'avvio, è necessario avere una tensione superiore a 0,7 V. Nel caso in cui l'impulso sia inferiore a 0,7 V, allora il funzionamento del chip 555 è proibito.
5. CTRL è un ingresso di controllo che si collega a un partitore di tensione. E se non ci sono fattori esterni che possono influenzare il lavoro, a questa uscita viene emessa una tensione di 2/3 dall'alimentatore. Quando un segnale di controllo viene applicato a questo ingresso, viene formata una pulsazione modulata all'uscita. Nel caso di circuiti semplici, questa uscita è collegata a un condensatore.
6. THR - stop. Questo è l'ingresso del 1 ° comparatore, nel caso in cui appaia una tensione di 2/3 dell'alimentatore, il funzionamento del grilletto si arresta e il timer viene trasferito a un livello ridotto. Ma il prerequisito è che non ci dovrebbe essere un segnale di trigger sul pin TRIG (dal momento che ha la priorità).
7. DIS - scarica. È collegato direttamente al transistor situato all'interno del chip 555. Ha un collettore comune. Un condensatore è installato nel circuito emettitore-collettore, che è necessario per impostare l'ora.
8. VCC - collegamento alla fonte di alimentazione plus.

Modalità One-shot

In totale, ci sono tre lavori in modalità chip NE555, uno di questi è one-shot. Per eseguire la formazione di impulsi, è necessario utilizzare un condensatore di tipo polare e un resistore.

Il funzionamento del circuito è il seguente:

1. All'ingresso del timer viene applicata una tensione: un impulso di basso livello.
2. C'è una modalità di commutazione del funzionamento del chip.
3. Un segnale di alto livello appare al pin 3.

È possibile calcolare il tempo durante il quale passa il segnale utilizzando una formula semplice:

t = 1,1 * R * C.

Dopo questo tempo, l'uscita formerà un segnale di basso livello. Nella modalità multivibratore, i pin "4" e "8" sono collegati. Quando si sviluppano circuiti basati su uno one-shot, è necessario tenere conto di tali sfumature:

1. La tensione di alimentazione non può influire sul tempo di impulso. All'aumentare della tensione, la velocità di carica del condensatore, che imposta il tempo, è più lunga. Di conseguenza, l'ampiezza del segnale di uscita aumenta.
2. Se fai un ulteriore impulso all'ingresso (già dopo quello principale), allora non influirà sul funzionamento del timer fino alla fine del tempo t.

Per influire sul funzionamento del generatore, è possibile utilizzare uno dei seguenti metodi:

1. Al pin RESET, invia un segnale di basso livello. In questo caso, il timer tornerà allo stato predefinito.
2. Se un segnale di basso livello passa all'ingresso 2, ci sarà sempre un alto impulso all'uscita.

Con l'aiuto di singoli impulsi applicati all'ingresso e le modifiche nei parametri delle componenti temporizzate, può essere emesso un segnale rettangolare della durata desiderata.

Circuito multivibratore

Per produrre un metal detector su un chip 555 è possibile qualsiasi radioamatore principiante, ma per questo è necessario apprendere le funzionalità di questo dispositivo. Un multivibratore è un generatore speciale che genera impulsi rettangolari con una certa frequenza. Inoltre, l'ampiezza, la durata e la frequenza sono strettamente specificate - i valori dipendono da ciò che l'attività è prima del dispositivo.

Resistori e condensatori sono utilizzati per formare segnali ripetitivi. La durata del segnale t1, pausa t2, frequenza f e periodo T può essere trovata con le seguenti 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)).

Sulla base di queste espressioni, si può vedere che la pausa della durata non dovrebbe essere più lunga del tempo del segnale. In altre parole, il ciclo di lavoro non sarà mai superiore a 2. L'applicazione pratica del chip 555 dipende direttamente da questo: schemi di vari dispositivi e strutture sono costruiti su schede tecniche - istruzioni. Forniscono tutte le possibili raccomandazioni per l'assemblaggio dei dispositivi. La durata può essere trovata con la formula S = T / t1. Per aumentare questa cifra, è necessario aggiungere allo schema diodo a semiconduttore. Il suo catodo si collega alla sesta gamba e l'anodo al settimo.

Se si guarda la scheda tecnica, indica l'inverso del rapporto di servizio: può essere calcolato con la formula D = 1 / S. È misurato in percentuale. Il funzionamento del circuito multivibratore può essere descritto come segue:

1. Quando viene applicata l'alimentazione, il condensatore è completamente scarico.
2. Il timer si traduce in uno stato alto.
3. Il condensatore accumula carica e la tensione su di essa raggiunge un massimo di 2/3 dell'alimentazione.
4. Il microcircuito viene commutato e all'uscita viene visualizzato un segnale di basso livello.
5. Il condensatore scarica su t1 a un livello di 1/3 della tensione di alimentazione.
6. Il chip 555 commuta nuovamente e il segnale di alto livello viene nuovamente generato all'uscita.

Questa modalità operativa è definita auto-oscillatoria. All'uscita, la grandezza del segnale cambia costantemente, il timer 555 a intervalli regolari è in modalità diverse.

Schmitt Precision Trigger

Nei timer di tipo NE555 e simili c'è un comparatore incorporato con due soglie: inferiore e superiore. Inoltre, contiene uno speciale innesco RS. Questo è esattamente ciò che rende possibile implementare la costruzione di un trigger di precisione Schmitt. La tensione fornita all'ingresso viene divisa per mezzo di un comparatore in tre parti uguali. E non appena raggiunge il livello del valore di soglia, viene commutata la modalità operativa del microcircuito. Allo stesso tempo, l'isteresi aumenta, il suo valore raggiunge il valore 1/3 della tensione di alimentazione. Un trigger di precisione viene utilizzato nella costruzione di sistemi con regolazione automatica.