schip.com.ua

Сайт о спутниковом телевидении и радиоэлектронике

✅ Микросхема — Таймер. Начните знакомство с NE555

Почему лучше начинать с микросхемы таймера NE555

Если вы хотите поближе познакомиться с таймером. Не обязательно этим. Понять что это вообще такое. Где и как его используют. То обязательно я вам рекомендую начать с очень популярного и известно во всём мире таймера NE555.

Микросхему NE555 можно спокойно отнести к универсальным таймерам. Который можно применять в различных схемных решениях. Даже довольно нестандартных. Так сказать на все случаи жизни.

Но чаще всего эту микросхему используют как генератор прямоугольных импульсов. Различной частоты и длительности.

И для каких схем не требуется большого количества дополнительных внешних деталей. И это одно из её достоинств. Одно из многих. Благодаря которому она завоевала такую популярность во всём мире.

И эта популярность. Как раз есть поводом чтобы начать именно с этого таймера. Потому что схемных решений на основе NE555 в мире существует огромное количество. Также на многих форумах обсуждается работа этой микросхемы. Плюс к этому существует много различной документации по ней. Переведённые на разные языки включая русский.

Знакомство с микросхемой NE555

Немного истории

Над разработкой этой микросхемы еще в далеком 1970 году занимался американский инженер- схемотехник  Ганс Камензинд. А производство этого таймера начала американская фирма Signetics.

  Микросхеме TL431 не подвластна времени — 45 лет нет замены — Секрет успеха

Обозначение и цоколёвка

За всё время которое выпускается это микросхема. Она претерпела некоторые внешние изменения. Но это отразилось только на её корпусе. Это такие корпуса как DIP-8, а так же для поверхностного монтажа (SOP-8, SOIC-8).

NE555_Корпус

Но расположение выводов осталось прежним: 1 (земля, минус); 2 (запуск); 3 (выход); 4 (сброс); 5 (контроль); 6 (останов); 7 (разряд); 8 (плюс источника питания). Чтобы легко было найти первый вывод микросхемы. Возле него находится маленькое углубление.

микросхема NE555

На заре своего выпуска. Эта микросхема существовала и в металлическом корпусе LM555CH

NE555_Блок схема
NE555_ схема

Расположение и назначение выводов

NE555 и её аналоги преимущественно выпускаются в восьмивыводном корпусе типа PDIP8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное. Условное графическое обозначение таймера представляет собой прямоугольник с надписью G1 (для генератора одиночных импульсов) и GN (для мультивибраторов).

  1. Общий (GND). Первый вывод относительно ключа. Подключается к минусу питания устройства.
  2. Запуск (TRIG). Подача импульса низкого уровня на вход второго компаратора приводит к запуску и появлению на выходе сигнала высокого уровня, длительность которого зависит от номинала внешних элементов R и С. О возможных вариациях входного сигнала написано в разделе «Одновибратор».
  3. Выход (OUT). Высокий уровень выходного сигнала равен (Uпит-1,5В), а низкий – около 0,25В. Переключение занимает около 0,1 мкс.
  4. Сброс (RESET). Данный вход имеет наивысший приоритет и способен управлять работой таймера независимо от напряжения на остальных выводах. Для разрешения запуска необходимо, чтобы на нём присутствовал потенциал более 0,7 вольт. По этой причине его через резистор соединяют с питанием схемы. Появление импульса менее 0,7 вольт запрещает работу NE555.
  5. Контроль (CTRL). Как видно из внутреннего устройства ИМС он напрямую соединен с делителем напряжения и в отсутствие внешнего воздействия выдаёт 2/3 Uпит. Подавая на CTRL управляющий сигнал, можно получить на выходе модулированный сигнал. В простых схемах он подключается к внешнему конденсатору.
  6. Останов (THR). Является входом первого компаратора, появление на котором напряжения более 2/3Uпит останавливает работу триггера и переводит выход таймера в низкий уровень. При этом на выводе 2 должен отсутствовать запускающий сигнал, так как TRIG имеет приоритет перед THR (кроме КР1006ВИ1).
  7. Разряд (DIS). Соединен напрямую с внутренним транзистором, который включен по схеме с общим коллектором. Обычно к переходу коллектор-эмиттер подключают времязадающий конденсатор, который разряжается, пока транзистор находится в открытом состоянии. Реже используется для наращивания нагрузочной способности таймера.
  8. Питание (VCC). Подключается к плюсу источника питания 4,5–16В.

Аналоги микросхемы NE555

После очень большой популярности. Которую завоевала это микросхема. Её аналоги начали производить уже многие фирмы.

Аналоги полные — AN1555, MC1455, TA7555P, UPC1555, ICM7555, CA555E, UA555TC, M51841P, MC3455P, LM555N

В Советском Союзе аналог этой микросхемы имел название КР1006ВИ1. Но эта микросхема имеет ряд небольших отличий. Которые нужно учитывать при разработке. А также повторении схем. В микросхеме КР1006ВИ1 вход останова (6) имеет приоритет над входом запуска (2). Импортные аналоги других фирм работают идентично оригиналу.

Также в СССР ещё в семидесятых годах. Был разработал аналог этой микросхемы более низким потреблением питания. На полевых транзисторах под названием КР1441ВИ1.

Подборка по другим популярным микросхемам

✅  TL431 — В роли усилителя мощности — Нестандартные схемные решения

✅  Микросхеме TL431 не подвластна времени — 45 лет нет замены — Секрет успеха

✅  PC817 принцип работы и очень простая проверка.

✅ Генератор на оптроне. На примере PC817.

✅ Оптрон PC817 в режиме тиристора или самая простая схема проверки.

✅ PC817 эксперименты с оптопарой

Параметры микросхемы NE555

Ниже представлены предельные эксплуатационные параметры NE555 . Они характерны для большинства её модификаций. Также у некоторых производителей они могут незначительно отличаться между собой. В зависимости от компании-изготовителя

  • напряжение источника питания от +4.5 до +18В;
  • мощность рассеивания до 600 мВт;
  • выходной ток до 200 мА;
  • максимальная рабочая частота  500 кГц;
  • температура: рабочая от 0 до 70ОС; хранения от -65 до +150ОС.

Документация NE555

Режимы работы NE555

Прецизионный триггер Шмитта

Посмотрим на внутреннюю схему таймера расположенную чуть выше. Если соединить входы THRES и TRIG и использовать их для подачи входного сигнала, то NE555 будет работать в режиме инвертирующего прецизионного триггера Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение будет делиться двумя композиторами на три участка. И при переходе входного напряжения через эти участки. Будет происходить срабатывания RS триггера в одну или в другую сторону. Величина гистерезиса определяется встроенным делителем и равна трети напряжения питания.

Одновибратор

Схема работает следующим образом. На вход таймера (2) подают одиночный импульс низкого уровня. Который приводит к переключению микросхемы. И появлению на выходе (3) высокого уровня сигнала. Который длится заданный промежуток времени t=1,1*R*C

Затем таймер переключается обратно в стабильное состояние (низкий уровень на выходе OUTPUT).

NE555

Стоит отметить два факта:

  1. Появление низкого уровня на входе RESET переключает таймер в стабильное состояние и переводит выход OUTPUT на низкий уровень.
  2. Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
  3. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после основного, не повлияет на работу таймера, пока не истечет время t.
NE555

Также такую схему можно использовать для формирования прямоугольных импульсов правильной формы. А так же для устранения дребезга контакта при переключении. Нужно только подобрать правильно время задающий конденсатор.

Мультивибратор

В режиме мультивибратора. Микросхема ne555 генерирует импульсы прямоугольной формы. На (3) выводе output. Заданной частоты (периода) и также скважности.

NE555

Также его отличие от одновибратора состоит в том, что мультивибратор не требует внешнего запускающего импульса. Генерация происходит постоянно.

В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R1, R2 и конденсатор С. Время импульса (t1), время паузы(t2), период (T) и частоту (f) рассчитывают по нижеприведенным формулам:
Из данных формул несложно заметить, что время паузы не сможет превысить время импульса, то есть достичь скважности (S=T/t1) более 2 единиц не удастся. Для решения проблемы в схему добавляют диод, катод которого соединяют с выводом 6, а анод с выводом 7.

NE555

Схема работает следующим образом. В момент подачи питания конденсатор С1 разряжен, что переводит выход таймера в состояние высокого уровня. Затем С1 начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 UПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе появляется низкий уровень сигнала. Начинается процесс разряда конденсатора (t1), который продолжается до нижнего порогового значения 1/3 UПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера устанавливается высокий уровень сигнала. В результате схема переходит в автоколебательный режим.

Недостатки NE555 — или ложка дегтя в …

У таймера ne555 есть маленькая особенность. Делитель напряжения которые находятся внутри микросхемы. Он же и задаёт фиксированный верхний и нижний порог срабатывания для двух компараторов. И в связи с тем что делитель напряжения нельзя исключить, а пороговым напряжением нельзя управлять. Это немного сужает область применения этого таймера так как нельзя подключить внешнее управление.

Но более существенная проблема в том что Таймер ne555 выполнен на биполярных транзисторах. Этот недостаток проявляется в момент перехода таймера. А точнее выходного каскада из одного состояния в другое. Каждое переключение сопровождается паразитным сквозным током, который в пике может достигать 400 мА. Что приводит к повышенному энергопотребления микросхемой. А также к увеличению выделения тепла. Проблема частично решается установкой полярного конденсатора ёмкостью до 0,1 мкФ между общим проводом и выводом управления (5). Это повышается стабильность работы таймера. И способствует при запуске устройства.

Так же, для повышения помехоустойчивости. Желательно в цепь питания установить неполярный конденсатор 1 мкФ.

Видео — Секреты и Тонкости поиска неисправных конденсаторов

Updated: 02.07.2022 — 08:43

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

schip.com.ua © 2018 Frontier Theme
error

Enjoy this blog? Please spread the word :)

YouTube
YouTube
Follow by Email2
RSS20