555 Timer IC ist einer der am häufigsten verwendeten ICs unter Studenten und Hobbyisten. Es gibt viele Anwendungen dieses ICs, die hauptsächlich als Vibratoren verwendet werden, wie z. B. ASTABLE MULTIVIBRATOR, MONOSTABLE MULTIVIBRATOR und BISTABLE MULTIVIBRATOR. Hier finden Sie einige Schaltungen, die auf 5555 IC basieren. Dieses Tutorial behandelt verschiedene Aspekte des 555 Timer IC und erläutert dessen Funktionsweise im Detail. Lassen Sie uns zunächst verstehen, was astabile, monostabile und bistabile Vibratoren sind.
ASTABILER MULTIVIBRATOR
Dies bedeutet, dass am Ausgang kein stabiler Pegel vorhanden ist. Der Ausgang schwankt also zwischen hoch und niedrig. Dieser Charakter einer instabilen Ausgabe wird für viele Anwendungen als Takt- oder Rechteckwellenausgabe verwendet.
MONOSTABILER MULTIVIBRATOR
Dies bedeutet, dass es einen stabilen und einen instabilen Zustand geben wird. Der stabile Zustand kann vom Benutzer entweder hoch oder niedrig gewählt werden. Wenn der stabile Ausgang hoch gewählt wird, versucht der Timer immer, den Ausgang hoch zu stellen. Wenn also ein Interrupt gegeben wird, geht der Timer für kurze Zeit auf Low und da der Low-Zustand instabil ist, geht er nach dieser Zeit auf High. Wenn der stabile Zustand niedrig gewählt wird, wird der Ausgang mit Unterbrechung für kurze Zeit hoch, bevor er niedrig wird.
BISTABLE MULTIVIBRATOR
Dies bedeutet, dass beide Ausgangszustände stabil sind. Mit jeder Unterbrechung ändert sich der Ausgang und bleibt dort. Zum Beispiel wird der Ausgang jetzt als hoch angesehen, wenn die Unterbrechung unterbrochen wird und er niedrig bleibt. Bei der nächsten Unterbrechung geht es hoch.
Wichtige Merkmale des 555 Timer IC
Der NE555 IC ist ein 8-poliges Gerät. Die wichtigen elektrischen Eigenschaften des Timers sind, dass er nicht über 15 V betrieben werden darf. Dies bedeutet, dass die Quellenspannung nicht höher als 15 V sein darf. Zweitens können wir nicht mehr als 100 mA aus dem Chip ziehen. Wenn Sie diese nicht befolgen, wird der IC verbrannt und beschädigt.
Arbeitserklärung
Der Timer besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptbausteinen und diese sind:
1.Komparatoren (zwei) oder zwei Operationsverstärker
2.Ein SR-Flipflop (Set-Reset-Flipflop setzen)
Wie in der obigen Abbildung gezeigt, enthält der Timer nur zwei wichtige Komponenten: Komparator und Flip-Flop. Lassen Sie uns verstehen, was Komparatoren und Flip-Flops sind.
Komparatoren: Der Komparator ist einfach ein Gerät, das die Spannungen an den Eingangsklemmen (invertierende (- VE) und nicht invertierende (+ VE) Klemmen) vergleicht. Abhängig von der Differenz zwischen dem positiven und dem negativen Anschluss am Eingangsport wird der Ausgang des Komparators bestimmt.
Angenommen, die positive Eingangsklemmenspannung beträgt + 5V und die negative Eingangsklemmenspannung + 3V. Der Unterschied ist 5-3 = + 2v. Da die Differenz positiv ist, erhalten wir die positive Spitzenspannung am Ausgang des Komparators.
In einem anderen Beispiel beträgt die positive Klemmenspannung + 3 V und die negative Eingangsklemmenspannung + 5 V. Die Differenz beträgt + 3- + 5 = -2 V, da die Differenz-Eingangsspannung negativ ist. Der Ausgang des Komparators ist eine negative Spitzenspannung.
Wenn Sie zum Beispiel den positiven Eingangsanschluss als INPUT und den negativen Eingangsanschluss als REFERENCE betrachten, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Die Spannungsdifferenz zwischen INPUT und REFERNCE ist also positiv. Wir erhalten eine positive Ausgabe vom Komparator. Wenn die Differenz negativ ist, werden wir am Komparatorausgang negativ oder geerdet.
Flip-Flop: Das Flip-Flop ist eine Speicherzelle, in der ein Datenbit gespeichert werden kann. In der Abbildung sehen wir die Wahrheitstabelle des SR-Flip-Flops.
Ein Flip-Flop besteht aus vier Zuständen für zwei Eingänge. Für diesen Fall müssen wir jedoch nur zwei Zustände des Flipflops verstehen.
| S. | R. | Q. | Q '(Q bar) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
Wie in der Tabelle gezeigt, erhalten wir für Set- und Reset-Eingänge die entsprechenden Ausgänge. Wenn am gesetzten Pin ein Impuls und beim Zurücksetzen ein niedriger Pegel anliegt, speichert das Flip-Flop den Wert Eins und legt eine hohe Logik an den Q-Anschluss. Dieser Zustand wird fortgesetzt, bis der Rücksetzstift einen Impuls erhält, während der eingestellte Stift eine niedrige Logik aufweist. Dies setzt das Flip-Flop zurück, so dass der Ausgang Q niedrig wird und dieser Zustand fortgesetzt wird, bis das Flip-Flop wieder gesetzt wird.
Auf diese Weise speichert das Flip-Flop ein Datenbit. Hier ist eine andere Sache, Q und Q-Balken sind immer entgegengesetzt.
In einem Timer werden der Komparator und das Flip-Flop zusammengebracht.
Angenommen, dem Timer werden 9 V zugeführt, da der Spannungsteiler durch das Widerstandsnetzwerk im Timer gebildet wird (siehe Blockschaltbild). An den Komparatorstiften liegt Spannung an. Aufgrund des Spannungsteilernetzwerks haben wir also + 6V am negativen Anschluss des Komparators. Und + 3V am positiven Anschluss des zweiten Komparators.
Eine andere Sache ist, dass der Ausgang des Komparators 1 mit dem Rücksetzstift des Flip-Flops verbunden ist, so dass der Ausgang des Komparators 1 von niedrig auf hoch geht und das Flip-Flop zurückgesetzt wird. Andererseits ist der zweite Komparatorausgang mit dem Setzstift des Flipflops verbunden. Wenn also der zweite Komparatorausgang von niedrig nach oben geht, setzt und speichert das Flipflop EINS.
Wenn wir nun genau beobachten, dass bei einer Spannung von weniger als +3 V am Triggerstift (negativer Eingang des zweiten Komparators) der Ausgang des Komparators von hoch nach niedrig geht, wie zuvor erläutert. Dieser Impuls setzt das Flip-Flop und speichert einen Wert Eins.
Wenn wir nun eine Spannung von mehr als +6 V am Schwellwertstift anlegen (positiver Eingang des Komparators 1), geht der Ausgang des Komparators von niedrig nach hoch. Dieser Impuls setzt das Flip-Flop und den Flip-Flip-Speicher auf Null zurück.
Eine andere Sache passiert während des Zurücksetzens des Flip-Flops, wenn es zurücksetzt, dass der Entladestift mit Masse verbunden wird, wenn Q1 eingeschaltet wird. Der Q1-Transistor wird eingeschaltet, da der Qbar beim Zurücksetzen hoch ist und mit der Q1-Basis verbunden ist.
In einer stabilen Konfiguration entlädt sich der hier angeschlossene Kondensator während dieser Zeit und daher ist der Ausgang des Timers während dieser Zeit niedrig. In einer stabilen Konfiguration beträgt die Zeit während des Aufladens des Kondensators die Trigger-Pin-Spannung weniger als + 3 V und somit das Flip-Flop Speichern Sie eine und die Ausgabe wird hoch sein.
In einer astabilen Konfiguration wie in Abbildung gezeigt, Die Ausgangssignalfrequenz hängt von RA, RB-Widerständen und Kondensator C ab. Die Gleichung lautet:
Frequenz (F) = 1 / (Zeitraum) = 1,44 / ((RA + RB * 2) * C).
Hier sind RA, RB Widerstandswerte und C ist Kapazitätswert. Indem wir die Widerstands- und Kapazitätswerte in die obige Gleichung einfügen, erhalten wir die Frequenz der Ausgangsrechteckwelle.
Die High-Level-Logikzeit ist gegeben als TH = 0,693 * (RA + RB) * C.
Die logische Zeit auf niedriger Ebene wird angegeben als TL = 0,693 * RB * C.
Das Tastverhältnis der Ausgangsrechteckwelle ist gegeben als Tastverhältnis = (RA + RB) / (RA + 2 · RB).
555 Timer-Pin-Diagramm und Beschreibungen
Wie in der Abbildung gezeigt, gibt es nun acht Pins für einen 555-Timer-IC, nämlich
1.Grund.
2.Trigger.
3. Ausgabe.
4.Reset.
5. Kontrolle
6. Schwelle.
7. Entladung
8.Power oder Vcc
Pin 1. Masse: Dieser Pin hat keinerlei spezielle Funktion. Es ist wie gewohnt mit Masse verbunden. Damit der Timer funktioniert, muss und sollte dieser Pin mit Masse verbunden sein.
Pin 8. Power oder VCC: Dieser Pin hat auch keine spezielle Funktion. Es ist an positive Spannung angeschlossen. Damit der Timer funktioniert, muss dieser Pin an eine positive Spannung im Bereich von + 3,6 V bis + 15 V angeschlossen werden.
Pin 4. Zurücksetzen: Wie bereits erwähnt, befindet sich im Timer-Chip ein Flip-Flop. Der Ausgang des Flip-Flops steuert den Chipausgang an Pin3 direkt.
Der Reset-Pin ist direkt mit dem MR (Master Reset) des Flip-Flops verbunden. Bei Beobachtung können wir einen kleinen Kreis am MR des Flip-Flops beobachten. Diese Blase repräsentiert den MR (Master Reset) Pin ist aktiv LOW Trigger. Das bedeutet, dass das Flip-Flop zum Zurücksetzen der MR-Pin-Spannung von HIGH auf LOW gehen muss. Mit dieser Step-Down-Logik wird das Flip-Flop kaum auf LOW heruntergezogen. Der Ausgang geht also unabhängig von den Pins auf LOW.
Dieser Pin ist mit VCC verbunden, damit das Flip-Flop nicht mehr hart zurückgesetzt werden kann.
Pin 3. AUSGANG: Dieser Pin hat auch keine spezielle Funktion. Dieser Pin stammt aus der PUSH-PULL-Konfiguration, die von Transistoren gebildet wird.
Die Push-Pull-Konfiguration ist in Abbildung dargestellt. Die Basen von zwei Transistoren sind mit dem Flip-Flop-Ausgang verbunden. Wenn also am Ausgang des Flipflops logisch hoch erscheint, wird der NPN-Transistor eingeschaltet und am Ausgang erscheint + V1. Wenn die Logik am Ausgang des Flip-Flops auf LOW steht, wird der PNP-Transistor eingeschaltet und der Ausgang auf Masse gezogen oder –V1 erscheint am Ausgang.
So wird die Push-Pull-Konfiguration verwendet, um eine Rechteckwelle am Ausgang durch Steuerlogik vom Flip-Flop zu erhalten. Der Hauptzweck dieser Konfiguration besteht darin, die Last vom Flip-Flop zurückzubekommen. Nun, das Flip-Flop kann offensichtlich keine 100 mA am Ausgang liefern.
Nun, bis jetzt haben wir Pins besprochen, die den Ausgangszustand unter keinen Umständen ändern. Die verbleibenden vier Pins sind speziell, da sie den Ausgangszustand des Timer-Chips bestimmen. Wir werden jeden von ihnen jetzt diskutieren.
Pin 5. Steuerstift : Der Steuerstift ist vom negativen Eingangspin des Komparators 1 verbunden.
Betrachten Sie für einen Fall, dass die Spannung zwischen VCC und GROUND 9 V beträgt. Aufgrund des Spannungsteilers im Chip, wie in Abbildung 3 auf Seite 8 dargestellt, beträgt die Spannung am Steuerpin VCC * 2/3 (für VCC = 9 Pin-Spannung = 9 * 2/3 = 6V).
Die Funktion dieses Pins gibt dem Benutzer die direkte Kontrolle über den ersten Komparator. Wie in der obigen Abbildung gezeigt, wird der Ausgang des Komparators 1 dem Reset des Flip-Flops zugeführt. An diesem Pin können wir eine andere Spannung anlegen, beispielsweise wenn wir sie an +8V anschließen. Nun muss die THRESHOLD-Pin-Spannung + 8 V erreichen, um das Flip-Flop zurückzusetzen und den Ausgang nach unten zu ziehen.
Im Normalfall wird der V-Ausgang niedrig, sobald der Kondensator auf 2 / 3VCC aufgeladen wird (+ 6V für 9V-Versorgung). Jetzt legen wir eine andere Spannung am Steuerstift an (Komparator ein negativer oder Reset-Komparator).
Der Kondensator sollte aufgeladen werden, bis seine Spannung die Steuerspannspannung erreicht. Aufgrund dieser Kraftkondensatorladung ändert sich die Ein- und Ausschaltzeit des Signals. Der Ausgang erfährt also eine andere Einschaltration.
Normalerweise wird dieser Stift mit einem Kondensator nach unten gezogen. Um unerwünschte Geräuschstörungen beim Arbeiten zu vermeiden.
Pin 2. TRIGGER: Der Trigger-Pin wird vom negativen Eingang von Komparator zwei gezogen. Der Ausgang des Komparators zwei ist mit dem SET-Pin des Flip-Flops verbunden. Wenn der Komparator zwei Ausgänge hoch hat, erhalten wir am Timer-Ausgang eine hohe Spannung. Wir können also sagen, dass der Trigger-Pin den Timer-Ausgang steuert.
Hier ist nun zu beachten, dass eine niedrige Spannung am Triggerstift die Ausgangsspannung hoch drückt, da sie am invertierenden Eingang des zweiten Komparators liegt. Die Spannung am Triggerstift muss unter VCC * 1/3 liegen (wobei VCC 9 V angenommen wird, VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3 V). Die Spannung am Trigger-Pin muss also unter 3 V (für eine 9-V-Versorgung) fallen, damit der Ausgang des Timers hoch wird.
Wenn dieser Pin mit Masse verbunden ist, ist der Ausgang immer hoch.
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 Komparators1 gezogen.
Hier bestimmt die Spannungsdifferenz zwischen dem THRESOLD-Pin und dem CONTROL-Pin den Ausgang des Komparators 2 und damit die Rücksetzlogik. Wenn die Spannungsdifferenz positiv ist, wird das Flip-Flop zurückgesetzt und der Ausgang wird niedrig. Wenn die Differenz negativ ist, bestimmt die Logik am SET-Pin den Ausgang.
Wenn der Steuerstift offen ist. Dann setzt eine Spannung gleich oder größer als VCC * (2/3) (dh 6 V für eine 9 V-Versorgung) das Flip-Flop zurück. Der Ausgang geht also auf Low.
Wir können also schließen, dass die THRESHOLD-Pin-Spannung bestimmt, wann der Ausgang niedrig werden soll, wenn der Steuerpin offen ist.
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 niedrig wird oder das Flip-Flop zurückgesetzt wird, wird der Entladestift auf Masse gezogen. Da Qbar hoch ist, wenn Q niedrig ist, wird der Transistor Q1 eingeschaltet, wenn die Basis des Transistors Leistung erhält.
Dieser Pin entlädt normalerweise den Kondensator in der ASTABLE-Konfiguration, daher der Name DISCHARGE.