Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

0 5

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Когда-то, всего каких-нибудь лет двадцать назад, почти вся электронная техника, как бытовая, так и промышленная была отечественного производства. Соответственно вся элементная база, – транзисторы, микросхемы, диоды, резисторы, применялась отечественная.

Чтобы разобраться в этом, пусть не очень большом по современным меркам разнообразии, выпускались справочники. Эта литература была таким дефицитом, что по теперешним терминам, ее следовало бы назвать бестселлером: в книжных магазинах вся литература по электронике раскупалась мгновенно. Покупателями этих книг в основном были радиолюбители и инженеры – ремонтники.

Как в Яндексе. Найдётся всё

В настоящее время вся электроника разрабатывается и производится за рубежом, поэтому вся элементная база тоже «оттуда». Это заметно уже на стадии приобретения радиодеталей на радиорынках и в интернет – магазинах. Если вы ищете, например, КР1006ВИ1, то услужливые продавцы обязательно предложат вам NE555. Подобных примеров можно найти очень много. Такое положение дел просто радует, ведь, что греха таить, в советские времена радиодетали просто «тащились» с предприятий, но найти при этом удавалось далеко не все, что хотелось.

Естественно, бумажных справочников на импортные детали не найти, поскольку они просто не выпускаются. Но фирмы – производители на каждый транзистор, диод или микросхему в электронном формате, чаще всего в виде файлов *.pdf, выпускают техническую документацию – Data sheet, которую всегда можно найти в Интернете.

Теперь не надо уже листать справочник объемом в тысячу страниц, чтобы найти технические характеристики одного транзистора или диода. Такой объем информации умещается всего на одной – двух страницах. Правда, следует заметить, что если это Data sheet для чего-нибудь посложнее, например, для микроконтроллера, то описание может занять не один десяток, а то и сотен страниц.

Data sheet интегрального таймера 555

В электронном формате представляет собой файл NE555.pdf, объемом около 600 килобайт. При этом следует обратить внимание вот на какую деталь. Документация Data sheet, как и сами таймеры 555 выпускается многими фирмами. Таймеры так и остаются таймерами, внутри них и снаружи ничего не меняется. А вот объем файлов Data sheet может варьироваться от ста с небольшим килобайт почти до семисот. Это около 25 страниц.

Такая разница вызвана тем, что в некоторых описаниях можно найти лишь электрические параметры, цоколевку, название сигналов и внутреннюю схему. А в других, более объемных, еще и различные схемы включения, расчетные формулы и многое другое. Поэтому, при прочих равных условиях, следует смотреть более объемные файлы *.pdf. Далее будут рассмотрены несколько схем из Data sheet NE555.pdf.

Мультивибратор из Data sheet

В предыдущей статье «Конструкции на интегральном таймере 555» на рисунке 9 была показана схема автоколебательного мультивибратора. В этой схеме не используется вывод 7, специально предназначенный для разряда времязадающего конденсатора, а заряд и разряд конденсатора осуществляется через резистор R1. Поэтому выходными импульсами этого генератора могут быть только импульсы формы меандр. Скважность таких импульсов равна 2.

Читайте также »   Электроустановочные изделия и устройства для загородного дома

Для того, чтобы получить импульсы любой требуемой скважности, производителями рекомендуется несколько иная схема, показанная на рисунке 1.

В примечании к рисунку сказано, что вывод 5 CONT следует подключить к общему проводу через конденсатор небольшой емкости, чтобы исключить влияние помех. Про этот вывод будет рассказано чуть ниже.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 1.

А на рисунке 2 показаны временные диаграммы.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 2.

При включении питания конденсатор C разряжен, поэтому на выводе 2 TRIG низкий уровень, который приводит к установке на выходе OUT (вывод 3) высокого уровня. Конденсатор C начинает заряжаться через резисторы (Ra + Rb) до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет верхнего порога срабатывания таймера (0,67 * Vcc). При этом время заряда составит tH = 0.693 * (RA + RB) * C.

Таким способом формируется длительность импульса.

По истечении этого времени выход таймера переключается в низкий уровень, а конденсатор C разряжается через резистор RB и специальный вывод 7 DISCH (разряд). Разряд продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до (0,33 * V), – порог срабатывания компаратора TRIG. На выходе таймера устанавливается высокий уровень, и цикл начинается сначала. Время разряда составляет tL = 0.693 * (RB) * C. Это будет время паузы.

Период следования импульсов равен сумме импульса и паузы period = tH + tL + 0.693 * (RA + 2RB) * C, а частота следования импульсов составит frequency ≈ 1,44 / ((RA + 2RB) * C).

На рисунке 3 приведена номограмма, взятая из даташита. Она позволяет хотя бы приблизительно определить частоту импульсов при каком-либо сочетании времязадающего конденсатора и резисторов. Точнее частота подбирается при расчетах, а в дальнейшем при настройке. Ведь ни для кого не является секретом, что многие формулы в электронике дают результаты достаточно приблизительные.

При пользовании номограммой вполне возможно и обратное, а именно, по заданной частоте подобрать параметры RC цепочки.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 3.

Следует обратить внимание еще на такую деталь: ни в одной из формул, приведенных выше, нет напряжения питания. Следовательно, частота колебаний, и их скважность ни в коей степени от питания не зависят. Эти величины устанавливаются только параметрами RC цепочки. От стабильности этих параметров зависит и стабильность частоты импульсов на выходе таймера.

Таинственный вывод 5 CONT

CONT – это сокращение от CONTROL – управление. Именно сюда подается управляющее напряжение, иногда его называют модулирующим. С его помощью можно менять фиксированные значения порогов срабатывания компараторов, что дает возможность изменять время заряда – разряда времязадающего конденсатора. Такое управление позволяет создавать генераторы с ШИМ и времяимпульсной модуляцией сигнала. Схема ШИМ – модулятора показана на рисунке 4, а его временная диаграмма на рисунке 5.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 4.

Если внимательно присмотреться к схеме, то можно сказать, что это уже знакомый нам одновибратор. Его описание было приведено в статье «Конструкции на интегральном таймере 555». Только в схеме одновибратора не используется вывод 5 CONT, его просто рекомендуют «заземлить» через конденсатор, показанный пунктирной линией. Временные диаграммы, показанные на рисунке 5, позволяют сделать следующие выводы:

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 5.

Сам по себе модулятор импульсов не вырабатывает, т.е. генератором не является.

Читайте также »   Электромонтажный инструмент

На его вход подаются внешние импульсы, в данном случае с неизменной частотой и скважностью.

На управляющий вход CONT подается переменное модулирующее напряжение, под действием которого изменяются пороги срабатывания входных компараторов. Модулирующее напряжение может подаваться как непосредственно, так и через разделительный конденсатор, о чем сказано в примечании к схеме в даташит.

Пороги срабатывания компараторов определяют напряжение заряда – разряда времязадающего конденсатора C. Что из этого получается наглядно показано на нижней диаграмме на рисунке 5.

Генератор с времяимпульсной модуляцией

Его схема показана на рисунке 6.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 6.

Схема в точности повторяет схему мультивибратора, показанную на рисунке 1, только в ней используется вывод 5 CONT, на который подается управляющее напряжение треугольной формы. Временная диаграмма этого генератора показана на рисунке 7.

Следует обратить внимание на то, что на всех временных диаграммах показаны значения времени горизонтальной развертки и чувствительность канала вертикального отклонения. То есть перед нами не просто рисунок «от руки», а настоящие осциллограммы. Поэтому по ним можно определить амплитуду модулирующих напряжений, а также период и частоту входных и выходных импульсов.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 7.

Напряжение на конденсаторе, точнее его огибающая, в точности повторяет форму модулирующего сигнала, а частота выходных импульсов изменяется в зависимости от модулирующего напряжения. При минимальном модулирующем напряжении выходная частота генератора максимальна. По мере увеличения этого напряжения частота на выходе падает и достигает минимума, когда модулирующее напряжение доходит до максимума.

Когда модулирующее напряжение, пройдя максимум, начинает падать, выходная частота генератора начинает возрастать, – цикл повторяется снова. Амплитуда заряда – разряда времязадающего кондесатора также меняется под воздействием модулирующего напряжения.

Кроме рассмотренных схем в Data sheet рассматриваются еще схемы упомянутого уже одновибратора, детектора пропадания импульсов, делителя частоты, а также схема последовательного таймера, показанная на рисунке 8.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 8.

Логика работы таймера проста: при нажатии на кнопку S запускается таймер A и на выходе Output A появляется напряжение высокого уровня, которое по истечении выдержки, заданной времязадающей цепью RA*CA, переходит в низкий уровень. Отрицательный перепад этого импульса через дифференцирующую цепочку 0,001uF * 33KΩ поступает на вход TRIG следующего одновибратора и запускает его.

На выходе второго одновибратора устанавливается высокий уровень. По завершении выдержки времени второй одновибратор запускает третий. В принципе можно эту последовательную цепь из одновибраторов наращивать до бесконечности. Временная диаграмма для трех ячеек показана на рисунке 9.

Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet

Рисунок 9.

Посмотрите в даташите!

Вот такие полезные сведения о работе, в данном случае, интегрального таймера 555 можно почерпнуть, изучив даташит. А то частенько на многих электронных форумах приходится видеть вот такие диалоги: помогите, плиз, собрал схему, а включаешь – не работает. И порой в ответ звучит, мол, смотрите даташит!

Продолжение статьи: Таймер 555. Преобразователи напряжения

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.