Bouwen van een 555 Timer IC-gebaseerde astabiele multivibrator
Zonder het gebruik van externe triggers kan 555 timer IC wisselen tussen de twee toestanden. Drie extra externe onderdelen, twee weerstanden (R 1 en R 2 ), en er kan een condensator (C) aan de IC 555 worden toegevoegd om deze om te zetten in een astabiel multivibratorcircuit. Het onderstaande circuit toont het gebruik van IC 555 als een astabiele multivibrator samen met de drie externe onderdelen.
Omdat pin 6 en 2 al zijn verbonden, wordt het apparaat automatisch geactiveerd en functioneert het als een oscillator zonder dat er een externe triggerpuls nodig is. V CC aangezien een voedingsingangsspanning is gekoppeld aan pin 8. Omdat pin 3 in het bovenstaande circuit de uitgangsterminal is, kan de uitvoer vanaf hier worden afgenomen. De externe reset-pin is pin 4 in het circuit en deze pin kan de timer opnieuw starten, maar meestal is pin 4 verbonden met V CC wanneer de resetfunctie niet in gebruik is.
Het drempelspanningsniveau zal fluctueren afhankelijk van de stuurspanning op pin 5. Pin 5 is daarentegen vaak met aarde verbonden via een condensator, die externe ruis uit de terminal filtert. De aardaansluiting is pin 1. R 1 , R 2 , en C vormen het timingcircuit, dat de breedte van de uitgangspuls regelt.
Werkingsprincipe
Het interne circuit van de IC 555 wordt weergegeven in astabiele modus, met R 1 , R 2 , en C zijn allemaal onderdeel van het RC-timingcircuit.
De flip-flop wordt eerst gereset wanneer deze op de voeding wordt aangesloten, waardoor de uitgang van de timer naar een lage status schakelt. Als gevolg van de koppeling met Q' wordt de ontladingstransistor naar het verzadigingspunt geduwd. De transistor zorgt ervoor dat de condensator C van het timingcircuit, die is gekoppeld aan pin 7 van de IC 555, wordt ontladen. De output van de timer is nu te verwaarlozen. De triggerspanning is in dit geval de enige spanning die over de condensator aanwezig is. Als gevolg hiervan, als de condensatorspanning onder 1/3 V daalt CC , de referentiespanning die comparator nr. activeert. 2, de uitvoer van comparator nr. 2 zal hoog worden tijdens het ontladen. Als gevolg hiervan wordt de flip-flop ingesteld, waardoor een HOOG uitgangssignaal wordt geproduceerd voor de timer op pin 3.
Door deze hoge output wordt de transistor uitgeschakeld. Als gevolg hiervan, via weerstanden R 1 en R 2 , de condensator C laadt op. Pin 6 is verbonden met het kruispunt waar de condensator en de weerstand elkaar ontmoeten, daarom is de spanning voor de condensator nu gelijk aan de drempelspanning. Terwijl de condensator oplaadt, stijgt de spanning exponentieel richting V CC ; wanneer deze 2/3 V bereikt CC , de referentiespanning van de drempelcomparator (comparator 1), de uitgangspieken.
De flip-flop is dus RESET. De output van de timer neemt af naar LAAG. Deze lage output zal de transistor opnieuw opstarten, waardoor de condensator een ontladingsroute krijgt. Als gevolg hiervan wordt de weerstand R 2 waardoor de condensator C zich kan ontladen. Zo blijft de cyclus doorgaan.
Als gevolg hiervan is, terwijl de condensator wordt opgeladen, de uitgangsspanning op pin 3 hoog en neemt de spanning rond de condensator agressief toe. Op dezelfde manier is de uitgangsspanning van pin 3 laag, en naarmate de condensator ontlaadt, neemt de spanning erover exponentieel af. De uitgangsgolfvorm ziet eruit als een reeks rechthoekige pulsen.
Golfvormen van condensatorspanning en uitgangsspanning
Als gevolg hiervan heeft R 1 + R 2 vertegenwoordigt de totale weerstand in het laadkanaal, en C vertegenwoordigt de laadtijdconstante. Alleen als de condensator door de weerstand R gaat 2 tijdens het ontladen ontlaadt het. R 2 C is daardoor de ontlaadtijdconstante.
Arbeidscyclus
De weerstanden R 1 en R 2 beïnvloeden zowel de laad- als de ontlaadtijdconstanten. De variatie in de tijdconstante is doorgaans groter dan de ontlaadtijdconstante. De HOGE output blijft daardoor gedurende een langere periode optreden dan de LAGE output, en de outputgolfvorm is niet symmetrisch, dus als T de duur is van één cyclus en TON de tijd is voor een hogere output, dan wordt de duty-cycle gegeven door :
De inschakelduur in procenten zal dus zijn:
Waar T het totaal is van de laad- en ontlaadtijden, T OP en T UIT , geeft de volgende vergelijking de waarde van T OP of de oplaadtijd T C :
De ontlaadtijd T D , vaak bekend als T UIT , is gegeven door:
De formule voor de duur van één cyclus T is dus:
Vervanging in de formule van% Duty Cycle:
Frequentie wordt gegeven door:
Toepassing – Generatie van vierkante golven
De duty-cycle van een astabiele multivibrator is doorgaans hoger dan 50%. Wanneer de werkcyclus precies 50% bedraagt, produceert een astabiele multivibrator een blokgolf als uitvoer. Inschakelduur van 50% of iets lager dan dat is moeilijk te bereiken als de IC 555 fungeert als een astabiele multivibrator, zoals eerder vermeld. Het circuit moet een aantal veranderingen ondergaan.
Er worden twee diodes toegevoegd, één parallel aan weerstand R 2 en de andere in serie met weerstand R 2 waarbij de kathode is aangesloten op de condensator. Door de weerstanden R te veranderen 1 en R 2 , is het mogelijk om een duty-cycle van 5% tot 95% te creëren. Het circuit voor het creëren van blokgolfuitvoer kan als volgt worden geconfigureerd:
In dit circuit laadt de condensator op terwijl stroom wordt overgedragen via R 1 , D 1 , en R 2 tijdens het opladen. Het ontlaadt via D 2 en R 2 bij het ontladen.
De oplaadtijdconstante, T OP = T C , kan als volgt worden berekend:
En zo krijg je de ontlaadtijdconstante, T UIT = T D :
Bijgevolg wordt de werkcyclus D bepaald door:
R maken 1 en R 2 gelijk in waarde zal resulteren in een blokgolf met een werkcyclus van 50%.
Een inschakelduur van minder dan 50% wordt bereikt wanneer R 1 De weerstand is lager dan R 2 ’s terwijl normaal R 1 en R 2 kunnen worden vervangen door potentiometers om dit te bereiken. Zonder gebruik te maken van enige dioden kan een ander blokgolfgeneratorcircuit worden gebouwd met behulp van een astabiele multivibrator. R 2 is aangesloten tussen pin 3 en 2, of de uitgangsterminal en de triggerterminal. Hieronder ziet u een diagram van de schakeling:
Zowel laad- als ontlaadprocessen in dit circuit vinden alleen plaats via weerstand R 2 . De condensator mag niet worden blootgesteld aan externe aansluitingen tijdens het opladen via weerstand R 1 , die op een hoge waarde moet worden ingesteld. Bovendien dient het om te garanderen dat de condensator tot zijn volledige potentieel wordt opgeladen (V CC ).
Toepassing – Variaties in de pulspositie
Twee 555 timer-IC's, waarvan er één in astabiele modus werkt en de andere in monostabiele modus, bieden pulspositiemodulatie. Ten eerste bevindt IC 555 zich in de astabiele modus, wordt het modulatiesignaal toegepast op pin 5 en produceert de IC 555 een pulsbreedte-gemoduleerde golf als uitgangssignaal. De triggeringang van de volgende IC 555, die in monostabiele modus draait, ontvangt dit PWM-signaal. De locatie van de uitgangspulsen van de tweede IC 555 varieert afhankelijk van het PWM-signaal, dat wederom afhankelijk is van het modulerende signaal.
Hieronder vindt u de circuitconfiguratie voor een pulspositiemodulator die twee geïntegreerde 555-timercircuits gebruikt.
De stuurspanning, die de minimale spanning of het drempelniveau voor de eerste IC 555 bepaalt, wordt aangepast om de UTL (Upper Threshold Level) te creëren.
Naarmate de drempelspanning verandert in relatie tot het modulerende signaal dat wordt aangeboden, veranderen ook de pulsbreedte en de tijdvertraging. Wanneer dit PWM-signaal wordt toegepast om het tweede IC te activeren, zal het enige dat zal veranderen de locatie van de uitgangspuls zijn; noch de amplitude noch de breedte zal veranderen.
Conclusie
De 555 Timer IC's kunnen in combinatie met extra componenten functioneren als een vrijlopende oscillator of een astabiele multivibrator. 555 Timer-IC's in astabiele modus worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, variërend van het genereren van pulstreinen, modulatie en blokgolfgeneraties.