בניין 555 טיימר IC-Based Multivibrator Astable
ללא שימוש בטריגרים חיצוניים כלשהם, 555 טיימר IC יכול לעבור לסירוגין בין שני המצבים שלו. שלושה חלקים חיצוניים נוספים, שני נגדים (R 1 ור 2 ), וניתן להוסיף קבל (C) ל-IC 555 כדי להמיר אותו למעגל מולטיוויברטור אסטביל. המעגל שלהלן מציג את השימוש של IC 555 כמולטיוויברטור אסטביל יחד עם שלושת החלקים החיצוניים.
מכיוון שפינים 6 ו-2 כבר מחוברים, המכשיר יופעל אוטומטית ויתפקד כמתנד ללא צורך בפולס טריגר חיצוני. V CC מכיוון שמתח כניסה אספקה מקושר לפין 8. מכיוון שפין 3 במעגל שלמעלה הוא מסוף המוצא, ניתן לשאוב את הפלט מכאן. פין האיפוס החיצוני הוא פין 4 במעגל, ופין זה יכול להפעיל מחדש את הטיימר אבל בדרך כלל, פין 4 מחובר ל-V CC כאשר פונקציית האיפוס אינה בשימוש.
רמת מתח הסף תשתנה בהתאם למתח הבקרה המסופק בפין 5. לעומת זאת, פין 5 מקושר לרוב לאדמה באמצעות קבל, המסנן רעש חיצוני מהמסוף. מסוף ההארקה הוא פין 1. R 1 ,ר 2 , ו-C מהווים את מעגל התזמון, השולט על רוחב דופק המוצא.
עקרון הפעולה
המעגל הפנימי של ה-IC 555 מוצג במצב אסטביל, עם R 1 ,ר 2 , ו-C כולם הם חלק ממעגל התזמון RC.
הכפכף מאופס לראשונה כאשר הוא מחובר לאספקה, מה שגורם לפלט של הטיימר לעבור למצב נמוך. כתוצאה מהחיבור ל-Q', טרנזיסטור הפריקה נדחף לנקודת הרוויה. הטרנזיסטור יאפשר לפרוק קבל C של מעגל התזמון, המקושר לפין 7 של ה-IC 555. הפלט של הטיימר כעת זניח. מתח ההדק הוא המתח היחיד הקיים על פני הקבל במקרה זה. כתוצאה מכך, אם מתח הקבל יורד מתחת ל-1/3 וולט CC , מתח הייחוס שמפעיל את המשווה מס. 2, הפלט של המשווה מס. 2 יהפוך לגבוה במהלך הפריקה. הכפכף יוגדר כתוצאה מכך, ויפיק פלט HIGH לטיימר בפין 3.
הטרנזיסטור יכבה על ידי הפלט הגבוה הזה. כתוצאה מכך, באמצעות נגדים R 1 ור 2 , הקבל C נטען למעלה. פין 6 מחובר לצומת שבו נפגשים הקבל והנגד, לכן המתח עבור הקבל שווה כעת למתח הסף. כאשר הקבל נטען, המתח שלו עולה באופן אקספוננציאלי לכיוון V CC ; כאשר הוא מגיע ל-2/3 V CC , מתח ההתייחסות של משווה הסף (משווה 1), הפלט שלו מתגבר.
הכפכף הוא איפוס. הפלט של הטיימר פוחת ל- LOW. הפלט הנמוך הזה יפעיל מחדש את הטרנזיסטור, מה שנותן לקבל מסלול פריקה. כתוצאה מכך, הנגד R 2 יאפשר לפרוק הקבל C. כך, המחזור ממשיך.
כתוצאה מכך, בזמן שהקבל נטען, מתח המוצא גבוה בפין 3, והמתח סביב הקבל עולה בצורה אגרסיבית. בדומה לכך, מתח המוצא של פין 3 נמוך, וכאשר הקבל מתפרק, המתח שלו על פניו יורד באופן אקספוננציאלי. צורת הגל של הפלט נראית כמו סדרה של פולסים מלבניים.
צורות גל של מתח קבלים ומתח פלט
כתוצאה מכך, ר 1 + ר 2 מייצג את ההתנגדות הכוללת בערוץ הטעינה, ו-C מייצג את קבוע זמן הטעינה. רק כאשר הקבל עובר דרך הנגד R 2 בזמן פריקה האם הוא מתפרק. ר 2 C הוא קבוע זמן הפריקה כתוצאה מכך.
מחזור חובה
ההתנגדויות ר 1 ור 2 להשפיע על הטעינה כמו גם על קבועי זמן הפריקה. השונות בקבוע הזמן בדרך כלל גדולה יותר מקבוע זמן הפריקה. הפלט HIGH ממשיך להתרחש לתקופה ארוכה יותר מהפלט LOW כתוצאה מכך, וצורת גל הפלט אינה סימטרית, כך שאם T הוא משך הזמן של מחזור אחד ו-TON הוא הזמן לתפוקה גבוהה יותר, אז מחזור העבודה ניתן על ידי :
אז, מחזור החובה באחוזים יהיה:
כאשר T הוא סך כל זמני הטעינה והפריקה, T עַל ו-T כבוי , המשוואה הבאה מספקת את הערך של T עַל או זמן הטעינה T ג :
זמן הפריקה T ד , המכונה לעתים קרובות T כבוי , ניתן ע'י:
כתוצאה מכך, הנוסחה עבור משך מחזור אחד T היא:
החלפה בנוסחה של % מחזור עבודה:
התדירות ניתנת על ידי:
יישום – יצירת גלים ריבועיים
מחזור העבודה של מולטי ויברטור אסטי הוא בדרך כלל גבוה מ-50%. כאשר מחזור העבודה הוא בדיוק 50%, מולטיוויברטור אסטביל מייצר גל מרובע כפלט שלו. קשה להשיג מחזורי עבודה של 50% או כל דבר נמוך מזה כאשר ה-IC 555 פועל כמולטי ויברטור יציב, כפי שהוזכר קודם לכן. המעגל צריך לעבור כמה שינויים.
מתווספות שתי דיודות, אחת במקביל לנגד R 2 והשני בסדרה עם הנגד R 2 כשהקתודה מחוברת לקבל. על ידי שינוי הנגדים R 1 ור 2 , ניתן ליצור מחזור עבודה בסוגר של 5% עד 95%. ניתן להגדיר את המעגל ליצירת פלט גלים מרובעים כדלקמן:
במעגל זה, הקבל נטען תוך העברת זרם דרך R 1 , ד 1 , ור 2 במהלך הטעינה. הוא יוצא דרך D 2 ור 2 בעת פריקה.
קבוע זמן הטעינה, T עַל = T ג , ניתן לחשב באופן הבא:
וכך מקבלים את קבוע זמן הפריקה, T כבוי = T ד :
כתוצאה מכך, מחזור העבודה D נקבע על ידי:
ביצוע ר 1 ור 2 שווה בערכו יביא לגל ריבוע עם מחזור עבודה של 50%.
מגיעים למחזור עבודה של פחות מ-50% כאשר R 1 ההתנגדות של R 2 בזמן שבדרך כלל R 1 ור 2 ניתן להחליף בפוטנציומטרים כדי להשיג זאת. מבלי להשתמש בדיודות כלשהן, מעגל נוסף של מחולל גלים ריבועיים עשוי להיבנות באמצעות מולטיוויברטור אסטביל. ר 2 מחובר בין פינים 3 ו-2, או מסוף המוצא ומסוף ההדק. להלן תרשים של המעגל:
גם תהליכי טעינה וגם תהליכי פריקה במעגל זה מתרחשים רק דרך הנגד R 2 . אין לחשוף את הקבל לחיבורים חיצוניים בעת טעינה על ידי הנגד R 1 , אשר צריך להיות מוגדר על ערך גבוה. בנוסף, זה מבטיח שהקבל נטען במלוא הפוטנציאל שלו (V CC ).
יישום - שינויים במיקום הדופק
שני ICs 555 טיימר, אחד מהם פועל במצב אסטביל וההפך במצב מונו-יציב, מציעים אפנון מיקום דופק. ראשית, IC 555 נמצא במצב אסטביל, אות האפנון חל בפין 5 וה-IC 555 מייצר גל מאופנן ברוחב פולסים כמוצא שלו. קלט ההפעלה של ה-IC 555 הבא, שפועל במצב מונו-יציב, מקבל את אות ה-PWM הזה. המיקום של פולסי המוצא של ה-IC 555 משתנה בהתאם לאות ה-PWM, ששוב מסתמך על האות המאפנן.
להלן תצורת המעגל עבור אפנן מיקום דופק המשתמש בשני מעגלים משולבים 555 טיימר.
מתח הבקרה, הקובע את המתח המינימלי או רמת הסף המינימלית עבור ה-IC 555 הראשון, מותאם ליצירת UTL (Upper Threshold Level).
ככל שמתח הסף משתנה ביחס לאות המווסת המופעל, רוחב הפולסים והשהיית הזמן משתנים גם כן. כאשר אות PWM זה מופעל כדי להפעיל את ה-IC השני, הדבר היחיד שישתנה הוא המיקום של פולס המוצא, לא המשרעת ולא הרוחב שלו ישתנו.
סיכום
ה-555 Timer ICs יכולים לתפקד כמתנד הפועל בחופשיות או כמולטיוויברטור אסטביל בשילוב עם רכיבים נוספים. 555 טיימר ICs במצב אסטביל משמשים במגוון רחב של יישומים, החל מיצירת רכבת פולסים, אפנון ודורות גל ריבועי.