Der Astable Multivibrator-Modus des 555-Timer-IC wird auch als Freilauf- oder Selbstauslösemodus bezeichnet. Im Gegensatz zum monostabilen Multivibrator-Modus hat er keinen stabilen Zustand, sondern zwei quasi stabile Zustände (HIGH und LOW). Im Astable-Modus ist keine externe Triggerung erforderlich. Er tauscht seine beiden Zustände automatisch in einem bestimmten Intervall aus und generiert so eine rechteckige Wellenform. Diese Zeitdauer des HIGH- und LOW-Ausgangs wurde durch die externen Widerstände (R1 und R2) und einen Kondensator (C1) bestimmt. Der Astable-Modus arbeitet als Oszillatorschaltung, bei der der Ausgang mit einer bestimmten Frequenz schwingt und Impulse in Rechteckwellenform erzeugt.
Mit dem 555-Timer-IC können wir eine präzise Zeitdauer für die HIGH- und LOW-Ausgabe von Mikrosekunden bis Stunden erzeugen. Deshalb ist der 555 ein sehr beliebter und vielseitiger IC. Bevor Sie weiter unten fortfahren, sollten Sie sich mit dem 555-Timer-IC und seinen PINs vertraut machen. Hier finden Sie eine kurze Beschreibung der PINs.
Pin 1. Masse : Dieser Pin sollte mit Masse verbunden sein.
Pin 2. TRIGGER: Der Trigger-Pin wird vom negativen Eingang von Komparator zwei gezogen. Der untere Komparatorausgang ist mit dem SET-Pin des Flip-Flops verbunden. Ein negativer Impuls (<Vcc / 3) an diesem Pin setzt das Flip-Flop und der Ausgang geht auf High.
Pin 3. AUSGANG: Dieser Pin hat auch keine spezielle Funktion. Dies ist der Ausgangspin, an dem die Last angeschlossen ist. Es kann als Quelle oder Senke verwendet werden und bis zu 200 mA Strom ansteuern.
Pin 4. Reset: Im Timer-Chip befindet sich ein Flip-Flop. Der Reset-Pin ist direkt mit dem MR (Master Reset) des Flip-Flops verbunden. Dies ist ein aktiver Low-Pin, der normalerweise mit VCC verbunden ist, um ein versehentliches Zurücksetzen zu verhindern.
Pin 5. Steuerstift: Der Steuerstift wird vom negativen Eingangspin des Komparators 1 angeschlossen. Die Ausgangsimpulsbreite kann unabhängig vom RC-Netzwerk durch Anlegen einer Spannung an diesen Pin gesteuert werden. Normalerweise wird dieser Stift mit einem Kondensator (0,01 uF) nach unten gezogen, um unerwünschte Störgeräusche bei der Arbeit zu vermeiden.
Pin 6. THRESHOLD: Die Pin-Spannung des Schwellenwerts bestimmt, wann das Flip-Flop im Timer zurückgesetzt werden muss. Der Schwellenwertstift wird vom positiven Eingang des oberen Komparators gezogen. Wenn der Steuerstift offen ist, setzt eine Spannung gleich oder größer als VCC * (2/3) das Flip-Flop zurück. Der Ausgang geht also auf Low.
Pin 7. ENTLADEN: Dieser Pin wird aus dem offenen Kollektor des Transistors gezogen. Da der Transistor (an dem der Entladestift Q1 entnommen wurde) seine Basis mit Qbar verbunden hat. Immer wenn der Ausgang auf Low geht oder das Flip-Flop zurückgesetzt wird, wird der Entladestift nach Masse gezogen und der Kondensator entladen.
Pin 8. Stromversorgung oder VCC: Es ist an eine positive Spannung (+ 3,6 V bis + 15 V) angeschlossen.
Betrieb des Astable Multivibrator-Modus des 555-Timer-IC:
- Wenn die Stromversorgung anfänglich eingeschaltet wird, liegt die Trigger-Pin-Spannung unter Vcc / 3, wodurch der untere Komparatorausgang auf HIGH gesetzt wird und das Flip-Flop und der Ausgang des 555-Chips auf HIGH gesetzt werden.
- Dies macht den Transistor Q1 AUS, da Qbar, Q '= 0 direkt an die Basis des Transistors angelegt wird. Wenn der Transistor ausgeschaltet ist, beginnt der Kondensator C1 zu laden, und wenn er auf eine Spannung über Vcc / 3 aufgeladen wird, wird der untere Komparatorausgang auf LOW (der obere Komparator ist ebenfalls auf LOW) und der Flip-Flop-Ausgang bleibt derselbe wie der vorherige (555-Ausgang) bleibt HOCH).
- Wenn nun die Kondensatorladung eine Spannung über 2 / 3Vcc erreicht, wird die Spannung des nicht invertierenden Endes (Schwellenwert PIN 6) höher als das invertierende Ende des Komparators. Dies macht den oberen Komparatorausgang auf HIGH und setzt das Flip-Flop zurück, der Ausgang des 555-Chips wird LOW.
- Sobald der Ausgang von 555 LOW bedeutet, bedeutet Q '= 1, dann wird der Transistor Q1 EIN und schließt den Kondensator C1 gegen Masse kurz. Der Kondensator C1 entlädt sich also über die Entladungs-PIN 7 und den Widerstand R2 zur Erde.
- Wenn die Kondensatorspannung unter 2/3 Vcc fällt, wird der obere Komparatorausgang LOW, jetzt bleibt das SR-Flipflop im vorherigen Zustand, da beide Komparatoren LOW sind.
- Wenn die Kondensatorspannung während des Entladens unter Vcc / 3 fällt, wird der untere Komparatorausgang auf HIGH gesetzt (der obere Komparator bleibt LOW) und das Flip-Flop erneut gesetzt, und der 555-Ausgang wird auf HIGH.
- Der Transistor Q1 wird AUS und der Kondensator C1 beginnt wieder zu laden.
Dieses Laden und Entladen des Kondensators wird fortgesetzt und eine rechteckige oszillierende Ausgangswelle für wird erzeugt. Während der Kondensator aufgeladen wird, ist der Ausgang von 555 HIGH, und während der Kondensator entladen wird, ist der Ausgang LOW. Dies wird als Astable-Modus bezeichnet, da keiner der Zustände stabil ist und 555 seinen Zustand automatisch von HIGH nach LOW und LOW nach HIGH wechselt, sodass er als frei laufender Multivibrator bezeichnet wird.
Nun wird die Dauer von OUTPUT HIGH und OUTPUT LOW durch die Widerstände R1 & R2 und den Kondensator C1 bestimmt. Dies kann unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet werden:
Zeit hoch (Sekunden) T1 = 0,693 * (R1 + R2) · C1
Zeit niedrig (Sekunden) T2 = 0,693 * R2 * C1
Zeitraum T = Zeit hoch + Zeit niedrig = 0,693 * (R1 + 2 * R2) * C1
Frequenz f = 1 / Zeitraum = 1 / 0,693 * (R1 + 2 * R2) * C1 = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Arbeitszyklus: Der Arbeitszyklus ist das Verhältnis der Zeit, für die die Ausgabe HOCH ist, zur Gesamtzeit.
Arbeitszyklus%: (Zeit HOCH / Gesamtzeit) * 100 = (T1 / T) * 100 = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2) * 100
Sie können diesen 555 Timer Astable Calculator auch verwenden, um die obigen Werte zu berechnen.
Hier ist die praktische Demonstration des Astable-Modus des 555-Timer-IC, bei dem eine LED an den Ausgang des 555-IC angeschlossen wurde. In dieser stabilen Multivibratorschaltung 555 schaltet sich die LED mit einer bestimmten Dauer automatisch ein und aus. EIN-Zeit, AUS-Zeit, Frequenz usw. können unter Verwendung der obigen Formeln berechnet werden.
Die obige Abbildung zeigt das Schaltbild des astabilen Multivibrators mit 555-Timer. In 555-Timer-Schaltkreisen finden Sie viele Schaltkreise und Anwendungen im Astable-Modus.