555-й таймер. часть 1. как устроен и как работает таймер ne555. расчёт схем на основе ne555

Проверка работоспособности

Для своих самоделок NE555 можно выпаять из старого, ненужного или уже неисправного оборудования. Она встречается в пультах управления, терморстатах, терморегуляторах, ёлочных гирляндах, светомузыкальных и различных устройствах с временной задержкой включения, автомобильных тахометрах и др. Если повезло и Вам удалось найти её, то перед использованием в своих электронных конструкциях, необходимо определить её на работоспособность.

Проверить мультиметром не получится. Поэтому для этих целей обычно используют простенький тестер – он же «мигалка на светодиодах». Если после подключения питания оба диода поочередно помигивают, то NE-шка рабочая. В противном случае – неисправна.

Функциональная схема и описание прибора

Функционально таймер состоит из 5 компонентов. Выводов у схемы больше, чем внутренних блоков, что и говорит о возможной гибкости включения в различные схемные решения с участием данной микросхемы.

Функциональная схема таймера NE555

Входной внутренний делитель напряжения задает опорные напряжения для двух компараторов — верхнего и нижнего. RS-триггер принимает их сигналы и формирует выходной сигнал, который отправляет на усилитель мощности. Еще имеется дополнительный транзистор с выведенным наружу коллектором, который используется для подключения внешней времязадающей цепочки.

Выводы схемы расположены одинаково, независимо от исполнения микросхемы

С одной стороны с первого по четвертый (сверху вниз), с другой — с пятого по восьмой (снизу вверх).

Таймер 555 и его выводы

Описание выводов схемы

Приведенный ниже даташит содержит выводы и подаваемые на них сигналы, откуда становится немного понятной работа микросхемы. Хотя очень многое зависит от ее подключения.

Земля –	Минусовой общий вывод питания	0 В	Плюсовой вывод питания – 8
Запуск	Вход компаратора №2 (нижнего). Сигнал низкого уровня – аналоговый или импульсный.	Таймер срабатывает на сигнал (аналоговый или импульсный) низкого уровня (порог – 1/3 Vпит)	На 3 выводе появляется выходной сигнал высокого уровня
Выход	Выходной сигнал (высокий уровень) зависит от питания: Vпит – 1,7 В Низкий уровень (нет сигнала) – примерно 0,25 В	Временная характеристика выходного сигнала определяется внешней времязадающей цепочкой, состоящей из резистора (или резисторов) и емкости.
Сброс	Срабатывает по сигналу низкого уровня (≤ 0,7 В)	Немедленный сброс выходного сигнала	Входной сигнал не зависит от напряжения питания
Контроль	Управление опорным напряжением компаратора №1	Величина напряжения управляет длительностью выходных импульсов (одновибратор) или их частотой (мультивибратор).
Останов	Сбрасывающий сигнал высокого уровня – аналоговый или импульсный
Разряд	Цепь разряда времязадающего конденсатора С
Питание +	Плюсовой провод питания	Vпит = от 4,5 В до 18 В	Минусовой – 1

Одновибратор

Самая простая схема подключения Емкость С и резистор R задают длительность импульса t, выдаваемого схемой в ответ на сигнал по входу Input (вывод 2). Напряжение питания влияет не на длительность, а на амплитуду выходного сигнала. При выдаче импульса изменение входного сигнала схемой не воспринимается. Через время t схема выдает задний фронт выходного сигнала и возвращается в исходное состояние, после чего готова снова реагировать на входной сигнал. Таким образом, она может выделять информативные всплески (низкого уровня) на фоне помех, так как сигнал на входе в общем случае аналоговый. Может работать как антидребезговая схема.

Генератор импульсов (мультивибратор)

Мультивибратору не нужно подавать на вход никаких сигналов, он начинает работать сразу после включения питания.

Вторая схема подключения

Разряженный в начале конденсатор С задает на вход низкий уровень, отчего таймер срабатывает, выдавая на выход высокий потенциал. Его длительность определяется зарядкой конденсатора C через резисторы R1 и R2. Далее происходит разрядка C через R2 и вход 7, что и определяет длительность паузы на таймере. После этого все повторяется, и на выходе получаются импульсы заданной напряжением питания амплитуды и длительностями t1 и t2, то есть частотой f

Формула

и скважностью S = T/t1. Скважность в данном простейшем подключении более 2 быть не может, так как время импульса t1 всегда > времени паузы t2

• Что такое паяльный флюс?
• Электротехнический инвертор
• Транзистор: описание электронного компонента

Генератор на базе таймера NE555

Микросхема интегрального таймера 555 была разработана 44 года назад, в 1971 году и до сих пор популярна. Пожалуй, ещё ни одна микросхема так долго не служила людям. Чего только на ней не собирали, даже поговаривают, что номер 555 — это число вариантов её применения

Качество монтажа нормальное, флюс не о class=»aligncenter» width=»632″ height=»488″|fcw3qayjh5a| src=»https://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/10/10/d632cd.jpg» class=»aligncenter» width=»632″ height=»488″ Схема генератора стандартная для получения скважности импульсов ≤2

Даташит NE555 Красный светодиод подключен на выход генератора и при малой выходной частоте — мигает. По китайской традиции, производитель забыл поставить ограничивающий резистор последовательно с верхним подстроечником. По спецификации, он должен быть не менее 1кОм, чтобы не перегружать внутренний ключ микросхемы, однако, реально схема работает и при меньшем сопротивлении — вплоть до 200 Ом, при котором происходит срыв генерации. Добавить ограничивающий резистор на плату затруднительно из-за особенности разводки печатной платы. Диапазон рабочих частот выбирается установленной перемычной в одной из четырёх позиций Частоты продавец указал неверно.

Реально измеренные частоты генератора при питающем напряжении 12В 1 — от 0,5Гц до 50Гц 2 — от 35Гц до 3,5kГц 3 — от 650Гц до 65кГц 4 — от 50кГц до 600кГц On-Line расчёт цепей генератора (примерный) Нижний резистор (по схеме) задаёт длительность паузы импульса, верхний резистор задаёт период следования импульсов. Напряжение питания 4,5-16В, максимальная нагрузка на выходе — 200мА

Стабильность выходных импульсов на 2 и 3 диапазонах невысока из-за применения конденсаторов из сегнетоэлектрической керамики типа Y5V — частота сильно уползает не только при изменении температуры, но даже при изменении питающего напряжения (причём в разы). Рисовать графики не стал, просто поверьте на слово. На остальных диапазонах стабильность импульсов приемлемая.

Вот что он выдаёт на 1 диапазоне На максимальном сопротивлении подстроечников

В режиме меандр (верхний 300 Ом, нижний на максимуме)

В режиме максимальной частоты (верхний 300 Ом, нижний на минимум)

В режиме минимальной скважности импульсов (верхний подстроечник на максимуме, нижний на минимуме)

Для китайских производителей: добавьте ограничивающий резистор 300-390 Ом, замените керамический конденсатор 6,8мкФ на электролитический 2,2мкФ/50В, и замените конденсатор 0,1мкФ Y5V на более качественный 47нФ X5R (X7R) Вот готовая доработанная схема

Себе генератор не переделывал, т.к. указанные недостатки для моего применения не критичны.

Вывод: полезность устройства выясняется, когда какая-либо Ваша самоделка потребует подать на неё импульсы

Достоинства и недостатки

Главным достоинством микросхемы NE555 является простота применения – для построения схемы достаточно небольшой обвязки, хорошо поддающейся расчёту. При этом стоимость устройства невелика.

Основным минусом таймера является выраженная зависимость длительности импульсов от напряжения питания. Обусловлено это тем, что конденсатор в схеме одновибратора или мультивибратора заряжается через резистор (или через два), а верхний вывод резистора подсоединен к питающей шине. Ток через сопротивление формируется напряжением VCC – чем оно выше, тем больше ток, тем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше сработает компаратор, тем короче будет формируемый временной интервал. По неизвестной причине этот момент отсутствует в технической документации, но хорошо знаком разработчикам.

Другой недостаток таймера состоит в том, что пороговые напряжения компараторов формируются внутренними делителями и регулировке не подлежат. Это сужает возможности применения NE555.

И ещё одна неприятная особенность. В связи с двухтактной схемой построения выходного каскада, в момент переключения (когда верхний транзистор уже открыт, а нижний еще не закрыт или наоборот) идет импульс сквозного тока. Его длительность невелика, но он приводит к дополнительному нагреву микросхемы и формирует помехи по цепям питания.

Режимы работы устройства

Микросхема 555 обладает тремя режимами работы:

1. Моностабильный режим микросхемы 555. Он работает как одноразовый односторонний. Во время функционирования выбрасывается импульс заданной длины как ответ на вход триггера при нажимании кнопки. Выход пребывает в низком напряжении до включения триггера. Отсюда он и получил название ждущий (моностабильный). Такой принцип функционирования сохраняет устройство в бездействии до включения. Режим обеспечивает включение таймеров, переключателей, сенсорных переключателей, делителей частоты и др.
2. Нестабильный режим является автономной функцией устройства. Он позволяет схеме пребывать в генераторном режиме. Напряжение в выходе изменчиво: то низкое, то высокое. Эта схема применима при надобности задавания устройству толчков прерывистого характера (при недолговременном включении и выключении агрегата). Режим используется при включении ламп на светодиодах, функционирует в логической схеме часов и др.
3. Бистабильный режим, или же триггер Шмидта. Понятно, что он работает по системе триггера при отсутствии конденсатора и обладает двумя устойчивыми состояниями, высоким и низким. Низкий показатель триггера переходит в высокий. При сбрасывании низкого напряжения система устремляется к низкому состоянию. Эта схема применима в сфере железнодорожного строительства.

Какие существуют аналоги

За время существования таймера, разработано и выпущено большое количество клонов. Выпускаются они различными фирмами, но все содержат в названии цифры 555. Среди заводов, производящих аналог, есть как популярные производители электронных компонентов, так и неизвестные изготовители из Юго-Восточной Азии. Если первые обеспечивают задекларированные параметры, то от вторых не стоит ждать никаких гарантий. Отклонения от заявленных характеристик могут быть велики.

В СССР разработан аналогичный таймер КР1006ВИ1. Его функциональность полностью повторяет оригинал, с одним исключением: у него вывод 2 имеет приоритет над выводом 6 (а не наоборот, как у NE555). Это надо учитывать при разработке схем. И ещё один момент: индекс КР означает, что микросхема выпускается только в корпусе DIP8.

Пакеты

Texas Instruments NE555 в корпусах DIP- 8 и SO-8

В 1972 году Signetics первоначально выпустила таймер 555 в металлических корпусах DIP- 8 и TO5 -8, а таймер 556 был выпущен в корпусе DIP-14.

В 2012 году 555 был доступен в корпусах для сквозных отверстий как DIP-8 (шаг 2,54 мм) и корпусах для поверхностного монтажа как SO-8 (шаг 1,27 мм), SSOP-8 / TSSOP -8 / VSSOP-8 (0,65 мм). с шагом мм), BGA (с шагом 0,5 мм).

В 2006 году сдвоенный таймер 556 был доступен в сквозных корпусах как DIP-14 (шаг 2,54 мм) и корпусах для поверхностного монтажа как SO-14 (шаг 1,27 мм) и SSOP-14 (шаг 0,65 мм).

MIC1555 — это таймер типа CMOS 555 с меньшим количеством контактов на три контакта, доступный в корпусе SOT23 -5 (шаг 0,95 мм) для поверхностного монтажа.

Режимы работы и применение микросхемы

Самой простой схемной реализацией, применяемой в различный цифровых устройствах, является одновибратор. На примере этой схемы можно также увидеть типовое включение с использованием гасящего и шунтирующего конденсаторов. Именно в таком исполнении наиболее чаще применяется эта микросхема. А работает она следующим образом:

По приходу сигнала с низким уровнем на вход МС под номером 2 начинает работать таймер в режиме счета времени. При этом на выходе устройства устанавливается высокий уровень на протяжении всей длительности временного промежутка. Это время можно устанавливать самостоятельно, подобрав необходимые внешние компоненты, которыми выступают резистор и конденсатор, подключаемые к плюсу питания и выводу под номером 6.

Определяется временная задержка по стандартной формуле с учетом корректирующей константы: t =1,1 RC. По окончании счета (разряда конденсатор) таймер возвращается в исходное состояние. А выходной сигнал изменяется на противоположный. Итак до следующего прихода входного импульса низкого уровня.

Режим независимого генератора

Чтобы включить микросхему в режиме мультивибратора, имеется схема, показанная на рисунке ниже. Здесь так же все просто, как и в предыдущем варианте, но имеются некоторые особенности расчета элементом и характеристик последовательности выходного сигнала. Чтобы задать определенную частоту смены выходного сигнала и последующее переключение в противоположное устойчивое состояние, потребуется выводы 2 и 6 объединить и установить еще один резистор в делить, уменьшив ток заряда конденсатора, но при этом связав входной сигнал с входом установки триггера. А чтобы рассчитать параметры используемых элементом, необходимо будет воспользоваться следующими простыми формулами расчета:

• Временной промежуток в активном состоянии: t 1= ln 2(R 1+ R 2) C =0.693(R 1+ R 2) C.
• Длительность удержания выходного сигнала низкого уровня: t 2=0.693 R 2 C.
• Общее время или период следования череды импульсов: T =0.693(R 1+2 R 2) C.

Чтобы рассчитать генератор импульсов на микросхеме ne 555 частотой 3,4 Гц, потребуется использовать в схеме конденсатор с емкостью 47 мкФ, резистор R1=5 кОм, а сопротивление R2=2 кОм.

Изменение скважности выходного импульса

Нередко требуется применение микросхемы 555 с возможностью установки скважности выходного сигнала. Например, сделать ее больше 2, то для этого потребуется образовать дополнительную цепь между 7 и 6 выводами, подключив к ним диод. При этом анодный вывод контактирует с выводом 7 МС

Такое включение дополнительного компонента шунтирует резистор R 2, обеспечивая цепь заряда конденсатора через R 1. Тогда при расчете длительности высокого уровня сигнала на выходе будет происходить по формуле без учета R 2

При этом анодный вывод контактирует с выводом 7 МС. Такое включение дополнительного компонента шунтирует резистор R 2, обеспечивая цепь заряда конденсатора через R 1. Тогда при расчете длительности высокого уровня сигнала на выходе будет происходить по формуле без учета R 2.

В обратном цикле разрядный ток будет протекать через R 2, а R 1 уже не участвует в процессе. И определяется по формуле, которая указывалась выше без изменений.

Сравнение основных параметров микросхем NE555 и LM386

Полный диапазон напряжений питания NE555 составляет 4.5 … 16 В, но при использовании микросхемы вблизи максимального питающего напряжения при наибольшем допустимом токе 200 мА на высоких рабочих частотах могут возникнуть проблемы. У LM386N1 этот диапазон чуть уже – от 4 до 15 В (при рабочем диапазоне 4 … 12 В), а для LM386N4 он определен как 4 … 22 В (рабочий диапазон 5 … 18 В). Таким образом, усилитель LM386N4 имеет преимущество перед таймером NE555, поскольку может работать при более высоких напряжениях питания. Собственный типовой ток потребления NE555 обычно равен 3 мА (максимальный – 6 мА), а у LM386 – 4 мА (не более 8 мА), что дает NE555 небольшое преимущество.

Указанный в документации максимальный выходной ток NE555 равен 200 мА, но падение напряжения на выходных транзисторах уже при токе ±100 мА достигает примерно 2 В, что ставит под вопрос возможность использования этой микросхемы при больших токах. Максимальный выходной ток LM386 не специфицирован, но он намного выше, чем у таймера NE555, поскольку типовая выходная мощность, отдаваемая LM386N1 в нагрузку 8 Ом при питании напряжением VCc = 9 В равна 0.7 Вт, a LM386N4 – 1 Вт при напряжении питания 16 В и сопротивлении нагрузки 32 Ом. (Эти результаты основаны на классических формулах для усилителей класса АВ, в которых используются полный размах выходного напряжения и пиковое значение выходного тока).

Максимальная мощность, рассеиваемая микросхемой NE555 в корпусе DIP8,  равна всего 600 мВт, в то время как тот же параметр для LM386 составляет 1.25 Вт, что значительно больше по сравнению с таймером. Максимальная температура перехода NE555 в справочных данных явно не указана, а для LM386 этот параметр составляет 150 °С. Тепловое сопротивление переход-корпус для LM386 равно 37 °С/Вт, а по таймеру NE555 информация отсутствует.

В наших тестах мы будем использовать напряжение питания 10 В. В связи с тем, что анализ этих микросхем при использовании в качестве DC/DC преобразователей будет производиться на частоте около 25 кГц (Т = 40 мкс), которая значительно ниже максимально возможной рабочей частоты, нет необходимости сравнения скоростей переключения, времени нарастания и других параметров, связанных с частотой. Как правило, эти микросхемы лучше использовать на частотах, не превышающих 50 кГц (Т = 20 мс).

Точки А и В на схемах с усилителем LM386 могут использоваться для остановки генерации элементами с открытыми коллекторами или открытыми стоками. Для микросхемы NE555 эту же функцию выполняет вход RES. Для измерения выходного тока последовательно с выходами микросхем должен быть включен резистор 1 Ом. Это позволит наблюдать форму тока на экране осциллографа. Номинальная мощность всех резисторов в схемах равна 0.25 Вт, а точность – ±5%; все конденсаторы керамические с рабочим напряжением 30 В и допустимыми отклонениями емкости ±10%. Сравнение различных топологий преобразователей

Удвоение положительного напряжения питания

Рисунок 1. В удвоителях положительного напряжения на основе NE555 (а) и LM386 (6) используется практически одинаковое количество однотипных пассивных компонентов.

На сайте www.radiochipi.ru рисунок 1а представлен преобразователь-удвоитель, в котором используется простой генератор с триггером Шмитта. Частота зависит, прежде всего, от выбора номиналов элементов R1 и С1, и слегка зависит от нагрузки

Здесь очень важно обеспечить по возможности одинаковые длительности полупериодов генерируемого таймером сигнала. (Имеется немало других схем генераторов, использующих NE555, но от выбора варианта схемы выходные напряжения преобразователя зависят незначительно)

Одновибраторы — Прикладная электроника

Одновибратор — это устройство, которое по внешнему сигналу вьдает один-единственный импульс определенной длительности, не зависящей от дли­тельности входного импульса. Запуск происходит либо по фронту, либо по спаду входного импульса. При этом длительность запускающего импульса особой роли не играет, лишь бы она была не больше длительности вырабатываемого одновибратором импульса, т.е. tи зап

Для одновибратора без перезапуска возникновение на входе нового перепада напряжений той же полярности во время действия выходного импульса игнорируется, для одновибратора с перезапуском дли­тельность выходного импульса в этот момент начинает отсчитываться зано­во. Как и в случае мультивибраторов, существует огромное количество схе­мотехнических реализаций этого устройства.

Схема одновибратора приведена на рис. 4.8, а. Он выполнен на двух элементах логики типа 2И-НЕ путем введения положительной обратной связи (выход второго элемента соединен с входом первого).

В исходном состоянии на выходе элемента Э2 имеется уровень “1”, а на выходе элемента Э1- “0”, так как на обоих его входах имеется “1”(запускающие импульсы представляют отрицательный перепад напряжения). При поступлении на вход запускающего отрицательного перепада напряжения на выходе первого элемента появится уровень “1”, т.е. положительный скачок, который через конденсатор С поступит на вход второго элемента. Элемент Э2 инвертирует этот сигнал и уровень “0” по цепи обратной связи подается на второй вход элемента Э1. На выход

элемента Э2 поддерживается уровень “0” до тех пор, пока не зарядится конденсатор С до уровня Uc пор = U1 — Uпор, а напряжение на резисторе R не достигнет порогового уровня Uпор (рис. 4.8, б).

Длительность выходного импульса одновибратора может быть определена с помощью выражения

При работе с цифровыми устройствами достаточно часто требуется формировать импульсы определённой длительности. Эту задачу выполняют специальные устройства — формирователи импульсов. Простейшие формирователи импульсов могут быть реализованы на логических элементах.

Укорачивающие одновибраторы

Рассмотрим схему, приведённую на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема укорачивающего одновибратора (ждущего мультивибратора)

Если бы логические элементы не обладали задержкой, то на выходе такой схемы постоянно присутствовал единичный логический уровень. Однако это не так. Сигнал на выходе инвертора задержан по отношению к его входу. Временные диаграммы сигналов на входе и выходе инвертора, а также на выходе схемы логического элемента «И» приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора

Как видно из этих временных диаграмм, одновибратор, схема которого приведена на рисунке 1, вырабатывает одиночный импульс по переднему фронту входного сигнала. Длительность импульса на выходе такой схемы будет равна времени задержки инвертора.

Если требуется длительность выходного импульса, большая времени задержки одиночного инвертора, то можно применить дополнительные элементы задержки на пассивных RC элементах. Пример подобной схемы одновибратора приведён на рисунке 3, а временные диаграммы этой схемы — на рисунке 4.

Рисунок 3. Схема укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки

Длительность выработанного формирователем импульса можно вычислить исходя из условия разряда конденсатора С. Действительно, пока конденсатор С разряжается до уровня порогового напряжения U, напряжение U2 воспринимается логическим элементом «2И-НЕ» как уровень логической единицы и на его выходе поддерживается уровень логического нуля. С течением времени напряжение на конденсаторе C становится равным Uпор и на выходе логического элемента «2И-НЕ» появится уровень логической единицы. Если считать, что напряжение до начала разряда на конденсаторе было равно напряжению уровня уровень логической единицы U1, то изменение напряжения UC с течением времени можно представить как:

,

следовательно

Длительность импульса равна времени разряда конденсатора до порогового значения Uпор

Рисунок 4. Временные диаграммы укорачивающего одновибратора с использованием RC элементов задержки.

Режимы работы NE555

Таймер 555 серии работает в одном из трёх режимов, рассмотрим их более детально на примере микросхемы NE555.

Одновибратор

Принципиальная электрическая схема одновибратора приведена на рисунке. Для формирования одиночных импульсов, кроме микросхемы NE555, понадобится сопротивление и полярный конденсатор. 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. Продолжительность сигнала рассчитывается в секундах по формуле: t=1,1*R*C.

По истечении заданного времени (t) на выходе формируется сигнал низкого уровня (исходное состояние). По умолчанию вывод 4 объединен с выводом 8, то есть имеет высокий потенциал.

Во время разработки схем нужно учесть 2 нюанса:

1. Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
2. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после основного, не повлияет на работу таймера, пока не истечет время t.

На работу генератора одиночных импульсов можно влиять извне двумя способами:

• подать на Reset сигнал низкого уровня, который переведёт таймер в исходное состояние;
• пока на вход 2 поступает сигнал низкого уровня, на выходе будет оставаться высокий потенциал.

Таким образом, с помощью одиночных сигналов на входе и параметров времязадающей цепочки можно получать на выходе импульсы прямоугольной формы с чётко заданной длительностью.

Мультивибратор

Мультивибратор представляет собой генератор периодических импульсов прямоугольной формы с заданной амплитудой, длительностью или частотой, в зависимости от поставленной задачи. Его отличие от одновибратора состоит в отсутствии внешнего возмущающего воздействия для нормального функционирования устройства. Принципиальная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке. В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R1, R2 и конденсатор С1. 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

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.

Прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером

Внутри таймера NE555 встроен двухпопроговый компаратор и RS-триггер, что позволяет реализовывать прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение делится компаратором на три части, при достижении каждой из которых происходит очередное переключение. При этом величина гистерезиса (обратного переключения) равна 1/3 UПИТ. Возможность применения NE555 в качестве прецизионного триггера востребована в построении систем автоматического регулирования.

Радиолюбитель

Схема стабилизатора тока на таймере 555 для питания светодиодов и других устройств, где требуется поддержание заданного тока при изменении напряжения

На таймере 555 существует множество схем , хочу дополнить этот список ещё одной схемой. Данный стабилизатор был сделан для поддержания тока 0,7 А при изменении питающего напряжения в пределах 10-14,4 вольт. При использовании другого питающего напряжения потребуется дополнительная настройка.

Подбором R1 (t1, рис 2) и R3 (t2,рис 2) можно регулировать максимальный ток, при минимальном напряжении. Подбором R4 регулируется длительность промежутка t3 (рис.3) при максимальном напряжении. Резистором R6 устанавливается требуемый ток стабилизации.

C1 –времязадающий конденсатор, с его помощью задается частота на которой будет работать данная схема. Цепь заряда С1 –R1,VD1. Цепь разряда С1 –VD2, R4, R3 и открытый переход Э-К транзистора VT2. Как только ток нагрузки вырастет до установленного уровня откроется VT1, подав закрывающее напряжение на базу VT2 через R2. Исключая цепь разряда через VT2, остается только VD2, большое сопротивление R4 и выв. 7 таймера. Частота уменьшается до минимума, до тех пор, пока ток не уменьшится ниже установленного уровня. Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце НМ2000 K20x4x6 и содержит 50 витков провода диаметром 0,2 мм намотанных параллельно в 5 проводов. Транзисторы VT1, VT2 (кт3107) любые маломощные. Транзистор VT3 выпаян из старой компьютерной материнской платы. Диоды VD1, VD2 высокочастотные кремниевые маломощные, VD3 (диод шоттки) снят с радиатора от сгоревшего компьютерного БП. Если эту схему предполагается использовать при токах более 1 А транзистор VT3 следует установить на теплоотвод. Данную схему можно применить не только для светодиодов, а так же для ламп, электродвигателей, там где необходим стабилизированный ток при изменении питающих напряжений.

Печатная плата устройства в формате .lay:

Печатная плата таймера на 555 в формате .lay (50.3 KiB, 1,708 hits)

Программа для расчета частоты таймера 555:

Скачать программу:

Программа для расчета частоты таймера 555 (343.7 KiB, 2,232 hits)

Справочные данные по таймеру 555: Таймер 555 – аналоговая интегральная схема, устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени. Российскими аналогами таймеров типа 555 являются КР1006ВИ1 и КР1087ВИ2. КР1087ВИ3 — сдвоенный таймер (аналог 556); КР1087ВИ1 — счетверённый таймер (аналог 558). Следует заметить, что таймер КР1006ВИ1 по своей логике работы имеет одно отличие от прототипа NE555, а именно вход останова R отечественной микросхемы имеет приоритет над входом запуска S, а у других микросхем — наоборот. Данное обстоятельство не отражено в официальной документации к микросхеме КР1006ВИ1 и потому нередко становилось причиной проблем у неискушённых радиолюбителей. К счастью, в большинстве конструкций, где используется таймер, приоритеты входов R и S не играют роли. Выпускаются различные экономичные аналоги таймера, выполненные по КМОП-технологии, например это микросхемы ICM7555IPA, GLC555 и их отечественный аналог КР1441ВИ1.

Основные параметры таймера 555:

Микросхема состоит из делителя напряжения с двумя опорными напряжениями для сравнения, двух прецизионных компараторов (низкого и высокого уровней), RS-триггера с дополнительным входом сброса, транзисторного ключа с открытым коллектором и выходного усилителя мощности для увеличения нагрузочной способности.

Номинальное напряжение питания базовой версии микросхемы может находиться в пределах от 5 В ± 10 % до 15 В ± 10 % (т. е. 4,5…16,5 В), однако некоторые производители подняли верхний предел напряжения питания до 18 В. КМОП-версии отличаются возможностью работы при пониженном напряжении питания (от 2 В).

Потребляемый микросхемой ток может достигать величины 6…15 мА в зависимости от напряжения питания (6 мА при VCC = 5 В и 15 мА при VCC = 15 В). Типовое потребление бывает меньше и обычно составляет 3…10 мА в состоянии низкого уровня и 2…9 мА — в состоянии высокого. Ток потребления КМОП-версий таймера не превышает сотен микроампер.

Максимальный выходной ток для отечественной КР1006ВИ1 и КМОП-версий таймера составляет 100 мА. Большинство ныне выпускаемых зарубежных аналогов, выполненных по биполярной технологии, допускает выходной ток до 200 мА и более.

Смотреть (скачать) даташит таймера 555:

Даташит таймера 555 (239.1 KiB, 3,440 hits)

Аналоги микросхемы NE555

Микросхема 555, аналог которой в России был назван КР1006ВИ1, представляет интегральное устройство.

Среди рабочих блоков следует выделить RS-триггер (DD1), компараторы (DA1 и DA2), усилительный каскад на выходе, основанный на двухтактной системе и дополняющий транзистор VT3. Назначение последнего заключается в сбросе задающего время конденсатора при использовании агрегата в роли генератора. Сбрасывание триггера происходит при подаче логической единицы (Юпит/2…Юпит) на входы R.

В случае сброса триггера на выходе устройства (вывод 3) будет наблюдаться низкий показатель напряжения (транзистор VT2 открыт).

Схемы включения ne555

Сама по себе данная микросхема это как бы «незавершенное» изделие с возможностью реализации на нем двух режимов эксплуатации — таймера запуска (моностабильный) и генератора одиночных импульсов (мультивибратора). Чтобы заставить её функционировать в одном из них, необходима небольшая доработка. Для этого межу контактами 1 и 8 добавляется RC-цепочка (она же времязадающая), для которой заранее подбираются резистор и конденсатор. Их значения будут задавать необходимую частоту и периодичность прямоугольных сигналов «включения/выключения» на выходе микросхемы после подачи на неё питания. Для повышения точности в работе и избегания влияния внешних помех 5 пин (контроль) рекомендовано шунтировать ёмкостью, величина которой должна быть не более 0,1 мкФ.

Моностабильный режим

Рассмотрим принцип работы в режиме таймера. Для его реализации необходимы дополнительные элементы — один резистор Rt и пара ёмкостей. После подачи питания, на третьей ножке относительно земли будет около 0В. Времязадающий конденсатор Сt полностью разряжен и в таком состоянии схема может находиться достаточно долго, пока на контакт 2 (запуск) не поступит положительный сигнал. Его величина должна быть в три раза меньшей питающего напряжения (Ucc/3).

После подачи сигнала на контакт 2 (запуск), на выходе микросхемы появляется напряжение аналогичное питающему (высокий уровень). Его длительность зависит от времени заряда Сt до уровня 2/3 от Ucc через резистор Rt. Как только это произойдет, выходное напряжение снизится практически до 0В и Сt разрядится.

Важным моментом в этой схеме является то, что после её включения, любые воздействия на контакт 2 (запуск) больше не будут вилять на высокий уровень на выходе. Но его все же можно сбросить, если подать сигнал на четвертую ножку (сброс). Временной интервал выходного импульса (Т) рассчитывается по формуле T=1.1*Rt*Ct.

Две схемы реле времени с задержкой выключения на 220в

Режим мультивибратора

В режиме мультивибратора микросхема ne555 выдает серию прямоугольных сигналов, периодичность которых также определяются значениями времязадающей RC-цепочки. Как видно из рисунка ниже, конструкция немного изменена и в неё добавлено еще одно сопротивление. Контакт 7 (разряд) физически соединен между резисторами Ra и Rb, но логически он отключен внутри универсального таймера.

После подачи питания на микросхему, на 3 пине (выходе) появится высокий уровень относительно земли, а конденсатор Сt начинает заряжается через Ra и Rb. Как только Сt достигнет заряда 2/3 от величины питающего напряжения, схема переключится и на её выходе будет около 0В. При этом включится контакт 7 (разряд) и через резистор Rb будет разряжаться Сt.

После того как конденсатор Ct разрядится на 1/3 схема снова переключится, и на её выходе появится высокий уровень. Разъединится контакт 7 (разряд) и Ct начнет опять заряжаться через Ra и Rb. Результатом такой работы станет серия прямоугольных импульсов, длительность которых будет определяться величинами элементов Ra, Rb и Сt. Промежуток между началом каждого из импульсов называют общим периодом ТП. Его можно увеличивать до 30 секунд путем повышения ёмкости Ct. Частоту колебаний определяют по формуле F = 1/ТП.

Расчеты по электронике

Последовательное включение диодов Как рассчитать сечение провода Расчет гасящего конденсатора Упрощенный расчет трансформатораРасчет резонансной частоты колебательного контура Упрощенный расчет колебательного контура Расчет триггера Шмитта Расчет дифференциального усилителяРасчет фильтров напряженияРасчет радиаторов охлажденияРасчет выпрямителей напряженияРасчет числа витков катушки индуктивностиРасчет волнового сопротивления линииКак определить параметры коаксиального кабеля Расчёт светодиодного драйвера NCP3066Как рассчитать индуктивность катушки без сердечникаРасчет частоты генератора на основе микросхемы К176ИЕ12Формулы расчета частоты мультивибратора на КМОП микросхемеРасчет усилительных ступеней на полевом транзистореРасчет частоты среза многозвенных RC фильтровФормулы расчета частоты мультивибратора на логическом элементеУпрощенные формулы для расчета фильтров акустических систем