555 osciliatorius yra paprasta grandinė, kuri naudoja 555 laikmačio IC stabiliu režimu, kad sukurtų pastovią HIGH ir LOW išvestį be išorinio trigerio. Tai naudinga impulsų generavimui, laikui ir bangos formos valdymui. Tai taip pat parodo, kaip įkrovimas ir iškrovimas kondensatoriuje veikia dažnį ir darbo ciklą. Šiame straipsnyje aiškiai paaiškinamos šios detalės.
555 osciliatoriaus apžvalga
555 osciliatorius yra grandinė, pastatyta aplink 555 laikmačio IC stabiliu režimu, kad būtų sukurtas nepertraukiamas impulsų srautas. Šiuo režimu išėjimas automatiškai keičiasi tarp HIGH ir LOW, todėl grandinė ir toliau veikia be išorinio trigerio.
Jo patrauklumą lemia paprastas dizainas. Standartinis 555 osciliatorius gali būti pagamintas tik su dviem rezistoriais ir vienu kondensatoriumi, tuo pačiu leidžiant lengvai valdyti dažnį ir impulsų laiką.
555 osciliatoriaus veikimas
555 osciliatorius veikia įkraudamas ir iškraudamas laiko kondensatorių tarp dviejų įtampos lygių lusto viduje. Šie lygiai nustatomi maždaug 1/3 ir 2/3 maitinimo įtampos. 555 laikmačių viduje yra komparatoriai, šlepetė, iškrovos tranzistorius ir įtampos daliklis. Šios dalys kontroliuoja, kada išėjimas persijungia ir kada kondensatorius pradeda krautis ar išsikrauti.
Darbo ciklas kartojasi seka. Laiko kondensatorius pirmiausia įkraunamas per išorinius rezistorius. Kai kondensatoriaus įtampa pakyla iki maždaug dviejų trečdalių VCC, slenksčio komparatorius iš naujo nustato vidinį flip-flop ir išėjimas keičia būseną. Tuo pačiu metu iškrovos tranzistorius įsijungia ir pradeda iškrauti kondensatorių link žemės. Kai kondensatoriaus įtampa nukrenta iki maždaug trečdalio VCC, trigerio komparatorius vėl nustato flip-flop, išjungdamas iškrovos tranzistorių ir leisdamas kondensatoriui vėl pradėti krauti. Šis nuolatinis įkrovimo-iškrovimo procesas sukuria periodinę impulso bangos formą išėjime ir kylančią bei mažėjančią įtampą visame laiko kondensatoriuje.
555 stabilios grandinės sąranka
Standartinėje stabilioje sąrankoje 555 laikmatis nuolat įsijungia pats ir sukuria nepertraukiamą išvesties signalą. Taip atsitinka todėl, kad grandinė išdėstyta taip, kad laiko kondensatorius pakartotinai įkraunamas ir išsikrauna be išorinio gaiduko.
Pagrindinės kaiščių jungtys yra šios:
• 1 kaištis: įžemintas
• 8 kaištis: maitinimo įtampa
• 4 kaištis: atstatytas, susietas su VCC, kai nenaudojamas
• 3 kaištis: išėjimas
• 2 ir 6 kaiščiai: prijungti
• 7 kaištis: išleidimo kaištis
• 5 kaištis: valdymo įtampa, dažnai prijungta prie mažo kondensatoriaus, kad būtų geresnis stabilumas
Paskirstymo dalys sujungiamos paprastai:
• R1 pereina iš VCC į 7 kaištį
• R2 eina nuo 7 kaiščio iki 2 ir 6 kaiščių
• C pereina nuo 2 ir 6 kaiščių į žemę
Šioje grandinėje kondensatorius įkraunamas per R1 ir R2 kartu. Tada jis išsikrauna per R2. Kiekvieną kartą, kai kondensatoriaus įtampa pasiekia vieną iš vidinių slenksčio lygių, išėjimas keičia būseną. Šis pasikartojantis veiksmas sukuria stabilią išvesties bangos formą.
555 osciliatoriaus laiko valdymas
555 osciliatoriaus laikas priklauso nuo dviejų rezistorių, R1 ir R2, ir vieno kondensatoriaus, C. Šios trys dalys kontroliuoja, kiek laiko išvestis išlieka AUKŠTA, kiek laiko ji išlieka ŽEMA ir kaip dažnai ciklas kartojasi. Keičiant jų vertes, galima reguliuoti dažnį ir darbo ciklą.
Pagrindinės laiko lygtys yra šios:
• AUKŠTAS laikas
tHIGH = 0,693 × (R1 + R2) × C
• MAŽAS laikas
tLOW = 0,693 × R2 × C
• Bendras laikotarpis
T = 0,693 × (R1 + 2R2) × C
• Dažnis
f ≈ 1 / [0,693 × (R1 + 2R2) × C]
• Darbo ciklas
D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2)
Šios lygtys apibūdina, kaip osciliatoriaus parametrai veikia grandinės elgesį. Padidinus R1, R2 arba C vertes, padidėja RC laiko konstanta, o tai sumažina virpesių dažnį. Ir atvirkščiai, sumažinus šias vertes, padidėja veikimo dažnis. Išėjimo bangos formos HIGH laiką nustato tiek R1, tiek R2 kartu su kondensatoriumi C, o LOW laiką nustato tik R2 ir C kondensatoriaus iškrovimo fazės metu.
Šioje grandinės dalyje paaiškinama, kaip 555 osciliatorius nustato išėjimo greitį ir impulso formą.
| Projektavimo tikslas | Ką koreguoti |
|---|---|
| Žemesnis dažnis | Padidinti R1, R2 arba C |
| Aukštesnis dažnis | Sumažinti R1, R2 arba C |
| Ilgesnis HIGH impulsas | Padidinti R1 arba R2 |
| Ilgesnis LOW impulsas | Padidinti R2 |
| Trumpesnis LOW impulsas | Sumažinti R2 |
555 Darbo ciklo apribojimas
Standartinėje 555 stabilioje grandinėje darbo ciklas išlieka didesnis nei 50%, nes kondensatorius įkraunamas ir išsikrauna skirtingais keliais. Įkrovimo metu srovė teka per R1 ir R2 lygiagrečiai. Iškrovimo metu srovė teka tik per R2. Dėl to įkrovimo laikas yra ilgesnis nei iškrovimo laikas, todėl išėjimas išlieka AUKŠTAS ilgiau nei ŽEMAS.
Tai veikia bangos formą keliais būdais:
• HIGH impulsas yra platesnis nei LOW impulsas
• Išėjimas nėra tolygiai subalansuotas
• Pagrindinė grandinė pati negali suteikti tikro 50% darbo ciklo
Tai yra įmontuota standartinio grandinės išdėstymo funkcija. Norint gauti mažesnį darbo ciklą arba tolygesnę galią, reikia pakeisti laiko kelią.
555 darbo ciklo reguliavimas
Jei standartinė 555 grandinė nesukuria norimos impulso formos, įkrovimo ir iškrovimo kelius galima keisti. Tai leidžia priartinti darbo ciklą prie 50% ar mažiau. Tikslas yra kontroliuoti, kiek laiko kondensatorius įkraunamas ir kiek laiko jis išsikrauna.
Vienas metodas naudoja diodą srovės keliui atskirti. Naudojant šią sąranką, kondensatorius gali įkrauti vienu keliu ir išsikrauti kitu. Tai leidžia geriau kontroliuoti HIGH ir LOW laiką ir leidžia sumažinti darbo ciklą.
Kitas metodas naudoja modifikuotą grandinės išdėstymą, todėl kondensatorius įkraunamas ir išsikrauna atitinkamais keliais. Tai gali pagaminti našumą, kurio darbo ciklas yra artimas 50%. Tai suteikia tolygesnę bangos formą nei standartinė stabili grandinė.
| Išdirbio tikslas | Rekomenduojamas metodas |
|---|---|
| Pagrindinis impulsų generavimas | Standartinė stabili grandinė |
| Beveik 50 % darbo ciklas | Subalansuotas įkrovimo ir iškrovimo išdėstymas |
| Mažesnis nei 50 % darbo ciklas | Laiko matavimo grandinė su diodais |
555 osciliatorių programos
LED blykstės
555 osciliatorius gali įjungti ir išjungti šviesos diodą pastoviu greičiu. Mirksėjimo greitis priklauso nuo laiko rezistoriaus ir kondensatoriaus verčių.
Garsiniai signalai
555 osciliatorius gali generuoti pasikartojantį signalą, kad įjungtų garsinį signalą. Išėjimo dažnis turi įtakos garso skleidimui.
Tonų generatoriai
Grandinė gali generuoti kvadratinių bangų garso signalus, kad būtų galima lengvai išvesti garsą. Pakeitus laiko dalis, pasikeičia tono dažnis.
Impulsiniai laikrodžiai
555 osciliatorius gali užtikrinti pastovų impulsų srautą laiko nustatymui ar skaičiavimo grandinėms. Kiekvienas išvesties ciklas skaičiuojamas kaip vienas laikrodžio impulsas.
Paprastas PWM valdymas
Išėjimas gali būti reguliuojamas keičiant impulso plotį, o tai leidžia valdyti pagrindinį impulso pločio moduliacijos valdymą. Tai naudinga, kai reikia keisti darbo ir poilsio laiką.
Bandymo grandinės
555 osciliatorius gali būti paprastas signalo šaltinis grandinės atsakui patikrinti. Tai suteikia pakartotinę išvestį, kurią galima išmatuoti arba stebėti.
Laiko demonstravimas
Grandinė dažnai naudojama norint parodyti, kaip laikas ir virpesiai veikia pagrindinėje elektronikoje. Tai padeda paprastai paaiškinti įkrovimą, iškrovimą ir impulsų generavimą.
Išvada
555 osciliatorius parodo, kaip maža laiko matavimo grandinė gali sukurti pastovią, reguliuojamą impulsų išvestį, sudarytą tik iš kelių dalių. Keičiant rezistoriaus ir kondensatoriaus vertes, grandinė gali valdyti dažnį, HIGH laiką, LOW laiką ir darbo ciklą. Jo veikimas, laiko ribos, stabilumo koeficientai, programos ir trikčių šalinimo veiksmai padeda paaiškinti, kaip veikia grandinė ir kaip išlaikyti tikslią ir stabilią išvestį.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kokios įtampos reikia 555 osciliatoriui?
Standartinis 555 osciliatorius veikia nuo 4,5 V iki 16 V. CMOS 555 dažnai gali veikti esant žemesnei įtampai.
Kaip greitai gali veikti 555 osciliatorius?
Standartinis 555 laikmatis gali veikti nuo labai žemų dažnių iki maždaug 100–300 kHz. CMOS versijos dažnai gali veikti greičiau.
Koks kondensatorius turėtų būti naudojamas laikui?
Keraminis arba plėvelinis kondensatorius yra geresnis stabiliam laikui. Elektrolitiniai kondensatoriai yra mažiau tikslūs ir gali labiau dreifuoti.
Ar 555 osciliatorius gali tiesiogiai varyti krovinį?
Taip, jis gali tiesiogiai valdyti mažas apkrovas, tokias kaip šviesos diodai, garsiniai signalai ar loginiai įėjimai. Sunkesniems kroviniams gali prireikti vairuotojo etapo.
Ar temperatūra veikia 555 osciliatorių?
Taip. Temperatūra gali šiek tiek pakeisti rezistoriaus ir kondensatoriaus vertes, keičiant dažnį.
Ar 555 osciliatorių galima valdyti kitu signalu?
Taip. Jį galima paleisti, sustabdyti arba reguliuoti naudojant kaiščius, tokius kaip atstatymas arba valdymo įtampa.
