Building 555 Timer IC-basert Astabil multivibrator
Uten bruk av eksterne triggere, kan 555 timer IC veksle mellom de to tilstandene. Tre ekstra eksterne deler, to motstander (R 1 og R 2 ), og en kondensator (C) kan legges til IC 555 for å konvertere den til en astabil multivibratorkrets. Kretsen nedenfor viser IC 555s bruk som en stabil multivibrator sammen med de tre eksterne delene.
Siden pinne 6 og 2 allerede er tilkoblet, vil enheten aktiveres automatisk og fungere som en oscillator uten behov for en ekstern triggerpuls. V CC som en forsyningsinngangsspenning er knyttet til pinne 8. Siden pinne 3 i kretsen ovenfor er utgangsklemmen, kan utgangen trekkes herfra. Den eksterne tilbakestillingspinnen er pinne 4 i kretsen, og denne pinnen kan starte timeren på nytt, men vanligvis er pinne 4 koblet til V CC når tilbakestillingsfunksjonen ikke er i bruk.
Terskelspenningsnivået vil variere avhengig av styrespenningen som er gitt på pinne 5. Derimot er pinne 5 ofte knyttet til bakken gjennom en kondensator, som filtrerer ut ekstern støy fra terminalen. Jordterminalen er pinne 1. R 1 , R 2 , og C utgjør tidskretsen, som kontrollerer utgangspulsens bredde.
Driftsprinsipp
IC 555s interne krets vises i astabil modus, med R 1 , R 2 og C er alle en del av RC-tidskretsen.
Vippen tilbakestilles først når den er koblet til forsyningen, noe som får timerens utgang til å bytte til lav tilstand. Som et resultat av å være koblet til Q', skyves utladningstransistoren til metningspunktet. Transistoren lar tidskretsens kondensator C, som er koblet til pinne 7 på IC 555, lades ut. Tidtakerens utgang er nå ubetydelig. Utløserspenningen er den eneste spenningen som er tilstede over kondensatoren i dette tilfellet. Som et resultat, hvis kondensatorspenningen faller under 1/3 V CC , referansespenningen som aktiverer komparator nr. 2, utgangen fra komparator nr. 2 vil bli høy under utladning. Vippen vil bli satt som et resultat, og produsere en HØY utgang for tidtakeren på pin 3.
Transistoren vil bli slått AV ved denne høye utgangen. Som et resultat, gjennom motstander R 1 og R 2 , kondensatoren C lades opp. Pin 6 er koblet til krysset hvor kondensator og motstand møtes, derfor er spenningen for kondensatoren nå lik terskelspenningen. Når kondensatoren lades, stiger spenningen eksponentielt mot V CC ; når den når 2/3 V CC , terskelkomparatorens referansespenning (komparator 1), dens utgangsspiker.
Vippen er derfor RESET. Timerens utgang synker til LAV. Denne lave utgangen vil starte transistoren på nytt, noe som gir kondensatoren en utladningsrute. Som et resultat har motstanden R 2 vil tillate kondensatoren C å lades ut. Dermed fortsetter syklusen.
Som et resultat, mens kondensatoren lades, er utgangsspenningen høy ved pinne 3, og spenningen rundt kondensatoren øker aggressivt. I likhet med dette er pin 3s utgangsspenning lav, og når kondensatoren utlades, faller spenningen over den eksponentielt. Utgangsbølgeformen ser ut som en serie rektangulære pulser.
Bølgeformer for kondensatorspenning og utgangsspenning
Som et resultat, R 1 + R 2 representerer den totale motstanden i ladekanalen, og C representerer ladetidskonstanten. Bare når kondensatoren går gjennom motstanden R 2 under utslipp tømmes det. R 2 C er utladningstidskonstanten som et resultat.
Duty Cycle
Motstandene R 1 og R 2 påvirke ladingen så vel som utladningstidskonstantene. Variasjonen i tidskonstanten er typisk større enn utladningstidskonstanten. HØY-utgangen fortsetter å forekomme i en lengre periode enn LAV-utgangen som et resultat, og utgangsbølgeformen er ikke symmetrisk, så hvis T er varigheten av en syklus og TON er tiden for høyere utgang, er driftssyklusen gitt av :
Så duty Cycle i prosent vil være:
Der T er summen av lade- og utladingstidene, T PÅ og T AV , gir følgende ligning verdien av T PÅ eller ladetiden T C :
Utladningstiden T D , ofte kjent som T AV , er gitt av:
Følgelig er formelen for varigheten av en syklus T:
Erstatter i formelen for % Duty Cycle:
Frekvens er gitt av:
Applikasjon – Generering av firkantbølger
En astabil multivibrators driftssyklus er vanligvis høyere enn 50 %. Når driftssyklusen er nøyaktig 50 %, produserer en astabil multivibrator en firkantbølge som utgang. Driftssykluser på 50 % eller noe lavere enn det er vanskelig å oppnå med IC 555 som fungerer som en stabil multivibrator, som tidligere nevnt. Kretsen må gjennom noen endringer.
To dioder er lagt til, en parallelt med motstand R 2 og den andre i serie med motstand R 2 med katoden koblet til kondensatoren. Ved å endre motstandene R 1 og R 2 , er det mulig å opprette en driftssyklus i braketten på 5 % til 95 %. Kretsen for å lage firkantbølgeutgang kan konfigureres som nedenfor:
I denne kretsen lades kondensatoren mens den overfører strøm via R 1 , D 1 , og R 2 under lading. Den går ut via D 2 og R 2 ved utladning.
Ladetidskonstanten, T PÅ = T C , kan beregnes som følger:
Og slik får du utladningstidskonstanten, T AV = T D :
Følgelig bestemmes driftssyklusen D av:
Å lage R 1 og R 2 lik verdi vil resultere i en firkantbølge med 50 % driftssyklus.
En driftssyklus på mindre enn 50 % nås når R 1 sin motstand er lavere enn R 2 mens normalt R 1 og R 2 kan erstattes av potensiometre for å oppnå dette. Uten å bruke noen dioder, kan en annen firkantbølgegeneratorkrets bygges ved å bruke en astabil multivibrator. R 2 kobles mellom pinne 3 og 2, eller utgangsterminalen og triggerterminalen. Nedenfor er et diagram over kretsen:
Både lade- og utladingsprosesser i denne kretsen foregår kun via motstand R 2 . Kondensatoren bør ikke utsettes for eksterne tilkoblinger når den lades av motstanden R 1 , som bør settes til en høy verdi. I tillegg tjener det til å garantere at kondensatoren lades til sitt fulle potensial (V CC ).
Applikasjon – pulsposisjonsvariasjoner
To 555 timer-ICer, hvorav den ene kjører i astabil modus og det motsatte i monostabil modus, tilbyr pulsposisjonsmodulasjon. For det første er IC 555 i astabil modus, modulasjonssignalet gjelder på pinne 5 og IC 555 produserer en pulsbreddemodulert bølge som sin utgang. Den utløsende inngangen til neste IC 555, som kjører i monostabil modus, mottar dette PWM-signalet. Plasseringen av den andre IC 555s utgangspulser varierer med PWM-signalet, som igjen er avhengig av det modulerende signalet.
Nedenfor er kretskonfigurasjonen for en pulsposisjonsmodulator som bruker to 555 timer integrerte kretser.
Styrespenningen, som bestemmer minimumsspenningen eller terskelnivået for den første IC 555, justeres for å lage UTL (Upper Threshold Level).
Ettersom terskelspenningen endres i forhold til det modulerende signalet som tilføres, endres også pulsbredden og tidsforsinkelsen. Når dette PWM-signalet brukes for å utløse den andre IC, er det eneste som vil endres plasseringen av utgangspulsen, verken dens amplitude eller bredde vil endre seg.
Konklusjon
555 Timer IC-ene kan fungere som en frittgående oscillator eller en astabil multivibrator når de kombineres med tilleggskomponenter. 555 Timer IC-er i astabil modus brukes i en lang rekke applikasjoner, alt fra pulstoggenerering, modulasjon og firkantbølgegenerering.