IC 555 Pinouts, Litar Astable, Monostable, Bistable dengan Formula yang Terokai

Catatan tersebut menerangkan bagaimana IC 555 berfungsi, perincian asas pinout dan cara mengkonfigurasi IC dalam mod litar astabel, bistable, dan monostable standard atau popular. Catatan itu juga memperincikan pelbagai formula untuk mengira parameter IC 555.

Pengenalan

Dunia hobi kita akan menjadi kurang menarik tanpa IC 555. Ini akan menjadi salah satu IC pertama kita yang digunakan dalam elektronik. Dalam artikel ini kita akan melihat kembali sejarah IC555, 3 mod operasi mereka dan beberapa spesifikasi mereka.

IC 555 diperkenalkan pada tahun 1971 oleh sebuah syarikat bernama 'Signetics' yang dirancang oleh Hans R. Camenzind. Dianggarkan kira-kira 1 bilion IC 555 dihasilkan setiap tahun. Itulah satu IC 555 untuk setiap 7 orang di dunia.

Syarikat Signetics dimiliki oleh Philips Semiconductor. Sekiranya kita melihat gambarajah blok dalaman IC 555, kita dapati tiga perintang 5K ohm dihubungkan secara bersiri untuk menentukan faktor masa, jadi mungkin itulah cara peranti mendapat namanya pemasa IC 555. Walau bagaimanapun, beberapa hipotesis mendakwa bahawa pemilihan nama itu tidak ada hubungannya dengan komponen dalaman IC, ia dipilih secara sewenang-wenang.

Bagaimana IC 555 Berfungsi

IC555 standard terdiri daripada 25 transistor, 15 perintang dan 2 diod yang disatukan pada silikon mati. Terdapat dua versi IC yang tersedia iaitu pemasa kelas 555 tentera dan awam.

NE555 adalah IC kelas awam dan mempunyai julat suhu operasi 0 hingga +70 darjah Celsius. SE555 adalah IC kelas ketenteraan dan mempunyai julat suhu operasi dari -55 hingga +125 darjah Celsius.

Anda juga akan menjumpai Pemasa versi CMOS yang dikenali sebagai 7555 dan TLC555 ini menggunakan kuasa yang lebih sedikit berbanding standard 555 dan beroperasi kurang dari 5V.

Pemasa versi CMOS terdiri daripada MOSFET dan bukannya transistor bipolar, yang cekap dan kurang menggunakan tenaga.

IC 555 Pinout dan Butiran Kerja:

1. Pin 1 : Ground atau 0V: Ini adalah pin bekalan negatif IC
2. Pin 2 : Pencetus atau input: Pencetus sekejap negatif pada pin input ini menyebabkan pin3 output menjadi TINGGI. Ini berlaku dengan pengalihan kapasitor pemasa yang cepat di bawah tahap ambang bawah voltan bekalan 1/3. Kapasitor kemudian perlahan-lahan mengecas melalui perintang pemasa, dan apabila naik di atas tahap bekalan 2/3, pin3 menjadi RENDAH lagi. Peralihan ON / OFF ini dilakukan oleh dalaman FLIP-FLOP pentas.
3. Pin 3 : Output: Ini adalah output yang bertindak balas pada pin input sama ada dengan naik tinggi atau rendah, atau dengan osilasi ON / OFF
4. Pin 4 : Reset: Ini pin reset yang selalu disambungkan ke bekalan positif untuk berfungsi normal IC. Apabila dibumikan sesaat, tetapkan semula output IC ke posisi awal, dan jika dihubungkan secara tetap ke tanah, maka operasi IC dinonaktifkan.
5. Pin 5 : Kawalan: Potensi DC pemboleh ubah luaran dapat digunakan pada pin ini untuk mengawal atau memodulasi lebar denyut pin3, dan menghasilkan PWM yang terkawal.
6. Pin 6 : Ambang: Ini adalah pin ambang yang menyebabkan output menjadi RENDAH (0V) sebaik sahaja pengisian kapasitor masa mencapai ambang atas voltan bekalan 2/3.
7. Pin 7 : Pelepasan: Ini adalah pin pelepasan yang dikendalikan oleh flip flop dalaman, yang memaksa pemuat masa untuk melepaskan sebaik sahaja mencapai tahap ambang voltan bekalan ke-2/3.
8. Pin 8 : Vcc: Ini adalah input bekalan positif antara 5 V dan 15 V.

3 Mod pemasa:

1. Pencetus Bistable atau Schmitt
2. Monostable atau satu pukulan
3. Boleh digemari

Mod Bistable:

Apabila IC555 dikonfigurasi dalam mod bistable, ia berfungsi sebagai flip-flop asas. Dengan kata lain apabila pemicu input diberikan, ia menukar status outputON atau OFF.

Biasanya # pin2 dan # pin4 disambungkan ke perintang tarik dalam mod operasi ini.

Apabila # pin2 dibumikan untuk jangka waktu pendek, output pada # pin3 naik tinggi untuk mengatur ulang output, # pin4 sesaat dipendekkan ke tanah, dan kemudian output menjadi rendah.

Tidak memerlukan kapasitor pemasa di sini, tetapi disambungkan kapasitor (0,01uF hingga 0,1uF) melintasi # pin5 dan tanah dianjurkan. # pin7 dan # pin6 tidak boleh dihubungkan dalam konfigurasi ini.

Berikut adalah litar bistable sederhana:

Apabila butang set ditekan, output akan menjadi tinggi dan apabila butang set semula ditekan, output akan ke keadaan rendah. R1 dan R2 mungkin 10k ohm, kapasitor mungkin berada di antara nilai yang ditentukan.

Mod Monostable:

Aplikasi berguna lain dari pemasa IC 555 adalah dalam bentuk a litar multivibrator satu pukulan atau monostable , seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Sebaik sahaja isyarat pemicu input menjadi negatif, mod satu pukulan diaktifkan, menyebabkan pin output 3 naik tinggi pada tahap Vcc. Jangka masa keluaran tinggi dapat dikira sesuai formula:

• T_tinggi= 1.1 R_KEC

Seperti yang dilihat pada gambar, kelebihan input negatif memaksa pembanding 2 untuk menukar flip-flop. Tindakan ini menyebabkan output pada pin 3 menjadi tinggi.

Sebenarnya dalam proses ini kapasitor C dikenakan ke arah VCC melalui perintang KELUAR . Walaupun kapasitor mengecas, outputnya tetap tinggi pada tahap Vcc.

Demo Video

Apabila voltan merentas kapasitor memperoleh tahap ambang 2 VCC / 3, pembanding 1 mencetuskan flip-flop, memaksa output berubah keadaan dan turun rendah.

Ini seterusnya menjadikan pelepasan rendah, menyebabkan kapasitor melepaskan dan mengekalkan sekitar 0 V hingga pencetus input seterusnya.

Gambar di atas menunjukkan keseluruhan prosedur apabila input dipicu rendah, yang membawa kepada bentuk gelombang output untuk aksi satu tembakan monostable IC 555.

Waktu output untuk mod ini boleh berkisar dari mikrodetik hingga beberapa saat, yang membolehkan operasi ini menjadi sangat berguna untuk pelbagai aplikasi yang berbeza.

Penjelasan Ringkas untuk Newbies

Penjana nadi monostable atau satu pukulan digunakan secara meluas dalam banyak aplikasi elektronik, di mana litar perlu dihidupkan untuk waktu yang ditentukan selepas pencetus. Lebar nadi output pada # pin3 dapat ditentukan dengan menggunakan formula mudah ini:

• T = 1.1RC

Di mana

• T adalah masa dalam Detik
• R adalah rintangan dalam ohm
• C ialah kapasitansi dalam farad

Denyut output jatuh apabila voltan merentas kapasitor sama dengan 2/3 Vcc. Pencetus input antara dua denyutan mestilah lebih besar daripada pemalar masa RC.

Berikut adalah litar Monostable yang mudah:

Menyelesaikan Aplikasi Monostel Praktikal

Ketahui jangka masa bentuk gelombang output untuk contoh litar yang ditunjukkan di bawah apabila ia dipicu oleh nadi pinggir negatif.

Penyelesaian:

• T_tinggi= 1.1 R_KEC = 1.1 (7.5 x 10³) (0.1 x 10^-6) = 0.825 ms

Bagaimana Mod Astable Berfungsi:

Merujuk kepada litar lakaran IC555 di bawah, Kapasitor C dikenakan ke arah VCC meratakan dua perintang R_KEdan R_B. Kapasitor diisi sehingga mencapai melebihi 2 VCC / 3. Voltan ini menjadi voltan ambang pada pin 6 IC. Voltan ini mengoperasikan pembanding 1 untuk mencetuskan flip-flop, yang menyebabkan output pada pin 3 menjadi rendah.

Seiring dengan ini, transistor pelepasan dihidupkan, mengakibatkan output pin 7 melepaskan kapasitor melalui perintang RB .

Ini menyebabkan voltan di dalam kapasitor jatuh sehingga akhirnya turun di bawah tahap pencetus ( VCC / 3). Tindakan ini langsung mencetuskan tahap flip flop IC, menyebabkan output IC menjadi tinggi, mematikan transistor pelepasan. Ini sekali lagi membolehkan kapasitor dikenakan melalui perintang KELUAR dan RB menuju VCC .

Selang masa yang bertanggungjawab untuk mengubah output tinggi dan rendah dapat dihitung menggunakan hubungan

• T_tinggi≈ 0.7 (R_KE+ R_B) C
• T_rendah≈ 0.7 R_B C

Tempoh keseluruhan adalah

• T = tempoh = T_tinggi+ T_rendah

Tutorial video

Penjelasan Ringkas untuk Newbies

Ini adalah reka bentuk multivibrator atau AMV yang paling biasa digunakan seperti di pengayun, siren, penggera , flashers dll, dan ini akan menjadi salah satu litar pertama kami yang dilaksanakan untuk IC 555 sebagai penggemar (ingat LED blinker alternatif?).

Apabila IC555 dikonfigurasi sebagai multivibrator astabel, ia memberikan denyutan berbentuk segi empat tepat berterusan pada # pin3.

Frekuensi dan lebar nadi dapat diatur oleh R1, R2 dan C1. R1 dihubungkan antara Vcc dan debit # pin7, R2 dihubungkan antara # pin7 dan # pin2 dan juga # pin6. # Pin6 dan # pin2 dipendekkan.

Kapasitor disambungkan antara # pin2 dan tanah.

Kekerapan untuk Multivibrator yang stabil boleh dikira dengan menggunakan formula ini:

• F = 1.44 / ((R1 + R2 * 2) * C1)

Di mana,

• F ialah kekerapan dalam Hertz
• R1 dan R2 adalah perintang dalam ohm
• C1 adalah kapasitor di farad.

Masa yang tinggi untuk setiap nadi yang diberikan oleh:

• Tinggi = 0.693 (R1 + R2) * C

Masa rendah diberikan oleh:

• Rendah = 0.693 * R2 * C

Semua ‘R’ berada dalam ohm dan ‘C’ berada dalam ohm.

Berikut adalah litar multivibrator astab asas:

Untuk pemasa IC 555 dengan transistor bipolar, R1 dengan nilai rendah mesti dielakkan supaya output tetap tepu berhampiran voltan tanah semasa proses pembuangan, jika tidak, 'waktu rendah' ​​tidak dapat dipercayai dan kita dapat melihat nilai yang lebih besar untuk waktu rendah secara praktikal daripada nilai yang dikira .

Menyelesaikan Masalah Contoh yang Boleh Diagihkan

Dalam rajah berikut cari frekuensi IC 555 dan lukiskan hasil bentuk gelombang output.

Penyelesaian:

Gambar bentuk gelombang dapat dilihat di bawah:

Litar IC 555 PWM menggunakan Diod

Sekiranya anda menginginkan output kurang daripada 50% kitaran tugas, iaitu waktu tinggi yang lebih pendek dan waktu rendah yang lebih lama, diod boleh dihubungkan merentasi R2 dengan katod di sisi kapasitor. Ia juga dipanggil mod PWM untuk pemasa IC 555.

Anda juga boleh merancang a Litar 555 PWM dengan kitaran tugas berubah dua diod seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas.

Litar PWM IC 555 yang menggunakan dua dioda pada dasarnya adalah litar astabel di mana masa cas dan pelepasan kapasitor C1 dipisahkan melalui saluran berasingan menggunakan dioda. Pengubahsuaian ini membolehkan pengguna menyesuaikan tempoh ON / OFF IC secara berasingan, dan dengan itu mencapai kadar PWM yang diinginkan dengan cepat.

Mengira PWM

Dalam litar IC 555 menggunakan dua dioda, formula untuk mengira kadar PWM dapat dicapai dengan menggunakan formula berikut:

T_tinggi≈ 0.7 (R1 + Rintangan POT) C

Di sini, rintangan POT merujuk kepada penyesuaian potensiometer, dan tahap rintangan pada bahagian periuk tertentu di mana kapasitor C dikenakan.

Katakan periuk itu adalah periuk 5 K, dan ia disesuaikan pada tahap 60/40, menghasilkan tahap rintangan 3 K dan 2 K. Kemudian bergantung pada bahagian rintangan mana yang mengisi kapasitor, nilainya dapat digunakan di atas formula.

Sekiranya pelarasan sisi 3 K yang mengisi kapasitor, maka rumus dapat diselesaikan seperti:

T_tinggi≈ 0.7 (R1 + 3000 Ω) C

Sebaliknya, jika 2 K berada di sisi pengisian penyesuaian periuk, maka rumus dapat diselesaikan sebagai.

T_tinggi≈ 0.7 (R1 + 2000 Ω) C

Harap diingat, dalam kedua kes C akan berada di Farads. Oleh itu, anda mesti menukar nilai mikrofarad dalam skema anda menjadi Farad terlebih dahulu, kerana mendapat penyelesaian yang betul.

Rujukan: Pertukaran Stack