555 ostsillaator: töö, stabiilne ahel ja töötsükkel

555 ostsillaator on lihtne skeem, mis kasutab 555 taimeri IC-d stabiilses režiimis, et luua stabiilne KÕRGE ja MADAL väljund ilma välise päästikuta. See on kasulik impulsside genereerimiseks, ajastamiseks ja lainekuju reguleerimiseks. Samuti näidatakse, kuidas kondensaatori laadimine ja tühjendamine mõjutavad sagedust ja töötsüklit. See artikkel selgitab neid üksikasju selgelt.

555 ostsillaatori ülevaade

555 ostsillaator on ahel, mis on ehitatud 555 taimeri IC ümber stabiilses režiimis, et toota pidevat impulsside voogu. Selles režiimis vaheldub väljund automaatselt KÕRGE ja MADALA vahel, nii et ahel töötab ilma välise päästikuta.

Selle võlu tuleneb lihtsast disainist. Standardse 555 ostsillaatori saab ehitada ainult kahe takisti ja ühe kondensaatoriga, võimaldades samal ajal sageduse ja impulsi ajastuse lihtsat kontrolli.

555 ostsillaatori töö

555 ostsillaator töötab, laadides ja tühjendades ajastuskondensaatorit kahe pingetaseme vahel kiibi sees. Need tasemed on seatud umbes 1/3 ja 2/3 toitepingest. 555 taimerite sees on võrdlejad, flip-flop, tühjendustransistor ja pingejagaja. Need osad kontrollivad, millal väljund lülitub ja millal kondensaator hakkab laadima või tühjenema.

Töötsükkel järgneb korduvale järjestusele. Ajastuskondensator laeb esmalt läbi väliste takistite. Kui kondensaatori pinge tõuseb umbes kahe kolmandikuni VCC-st, lähtestab lävivõrdur sisemise flip-flopi ja väljund muutub olekuks. Samal ajal lülitub väljalasketransistor sisse ja hakkab kondensaatorit maapinna suunas tühjendama. Kui kondensaatori pinge langeb umbes kolmandikuni VCC-st, seadistab päästikuvõrdleja flip-flopi uuesti, lülitades väljalasketransistori välja ja võimaldades kondensaatoril uuesti laadima hakata. See pidev laengu–tühjenemise protsess tekitab väljundis perioodilise impulsilainekuju ning ajakondensaatoril tõusva ja langeva pinge.

555 Astable Circuit'i ülesehitus

Tavapärases astabiilses seadistuses lülitub 555 taimer pidevalt iseseisvalt ja toodab pidevat väljundsignaali. See juhtub, kuna ahel on paigutatud nii, et ajamõõtmekondensaator laeb ja tühjendab korduvalt ilma välise päästikuta.

Peamised tihvtide ühendused on:

• Tihvt 1: maandus

• Pin 8: toitepinge

• Pin 4: lähtestatud, seotud VCC-ga, kui seda ei kasutata

• Pin 3: väljund

• Tihvt 2 ja Pin 6: ühendatud

• Tihvt 7: väljalasketihvt

• Pin 5: juhtimispinge, sageli ühendatud väikese kondensaatoriga parema stabiilsuse tagamiseks

Ajastuse osad on lihtsalt omavahel seotud:

• R1 liigub VCC-st 7. tihvti

• R2 liigub tihvtilt 7 tihvtidele 2 ja 6

• C liigub tihvtidest 2 ja 6 maandusse

Selles ahelas laeb kondensaator koos läbi R1 ja R2. Seejärel tühjeneb see läbi R2. Iga kord, kui kondensaatori pinge jõuab ühe sisemise lävetasemeni, muutub väljund olekuks. See korduv tegevus loob asstabiilse väljundlainekuju.

555 ostsillaatori ajastuskontroll

555 ostsillaatori ajastus sõltub kahest takistist, R1 ja R2, ning ühest kondensaatorist, C. Need kolm osa kontrollivad, kui kaua väljund püsib KÕRGEL, kui kaua see on MADAL ja kui tihti tsükkel kordub. Nende väärtusi muutes saab sagedust ja töötsüklit kohandada.

Peamised ajastusvõrrandid on:

• AEG

tHIGH = 0,693 × (R1 + R2) × C

• LOW aeg

tLOW = 0,693 × R2 × C

• Kogu periood

T = 0,693 × (R1 + 2R2) × C

• Sagedus

f ≈ 1 / [0,693 × (R1 + 2R2) × C]

• Töötsükkel

D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2)

Need võrrandid kirjeldavad, kuidas ostsillaatori parameetrid mõjutavad vooluringi käitumist. R1, R2 või C väärtuste suurendamine suurendab RC ajakonstanti, mis vähendab võnkumissagedust. Vastupidi, nende väärtuste vähendamine toob kaasa kõrgema töösageduse. Väljundlainekuju KÕRGE aeg määratakse nii R1 kui R2 ja kondensaatori C poolt, samas kui madal aeg määratakse ainult R2 ja C poolt kondensaatori tühjenemise faasis.

See osa skeemist selgitab, kuidas 555 ostsillaator määrab oma väljundkiiruse ja impulsi kuju.

555. aasta töötsükli piirang

Tavalises 555 astabiilses ahelas jääb töötsükkel üle 50%, kuna kondensaator laeb ja tühjeneb erinevate radade kaudu. Laadimise ajal voolab vool paralleelselt läbi R1 ja R2. Tühjendamisel voolab vool ainult R2 kaudu. See teeb laadimisaja pikemaks kui tühjenemisaeg, nii et väljund jääb KÕRGEKS kauem kui madalaks.

See mõjutab lainekuju mitmel viisil:

• kõrge impulss on laiem kui madal impulss

• Väljund ei ole ühtlaselt tasakaalus

• Põhiahel ei suuda iseseisvalt anda tõelist 50% töötsüklit

See on standardse vooluringi paigutuse sisseehitatud omadus. Madalama töötsükli või ühtlasema väljundi saavutamiseks tuleb ajastusteed muuta.

555. aasta töötsükli kohandamine

Kui standardne 555 ahel ei anna soovitud impulsikuju, saab laengu ja tühjenemise radu muuta. See võimaldab töötsüklit viia lähemale 50% või madalamale. Eesmärk on kontrollida, kui kaua kondensaator laeb ja kui kaua see tühjeneb.

Üks meetod kasutab dioodi voolutee eraldamiseks. Selle seadistusega saab kondensaator laadida ühe tee kaudu ja tühjendada teise kaudu. See annab parema kontrolli kõrgete ja madalate aegade üle ning võimaldab madalamat töötsüklit.

Teine meetod kasutab muudetud vooluringi paigutust, nii et kondensaator laeb ja tühjendab sobitatud radade kaudu. See võib anda väljundi, mille töötsükkel on ligi 50%. See annab ühtlasema lainekuju kui tavaline asstabiilne skeem.

555 ostsillaatori rakendused

LED-vilkurid

555 ostsillaator suudab LED-i ühtlaselt sisse ja välja lülitada. Välgukiirus sõltub ajastustakisti ja kondensaatori väärtustest.

Summerid

555 ostsillaator suudab genereerida korduvat signaali, mis käivitab buzzeri. Väljundsagedus mõjutab, kuidas heli tekib.

Toonigeneraatorid

Ahel suudab genereerida ruutlaine helisignaale lihtsaks heliväljundiks. Ajastuse osade muutmine muudab toonisagedust.

Pulss-kellad

555 ostsillaator suudab pakkuda pidevat impulsside voogu ajastuse või loendamise ahelate jaoks. Iga väljundtsükkel loetakse üheks taktimpulsiks.

Lihtne PWM juhtimine

Väljundit saab reguleerida impulsi laiuse muutmiseks, mis võimaldab põhilist impulsi laiuse modulatsiooni kontrolli. See on kasulik, kui õigeaegset ja vaba aega tuleb varieerida.

Testringid

555 ostsillaator võib toimida lihtsa signaaliallikana vooluringi vastuse kontrollimiseks. See annab korduva väljundi, mida saab mõõta või jälgida.

Ajastuse demonstratsioonid

Skeemi kasutatakse sageli selleks, et näidata, kuidas ajastus ja võnkumine toimivad põhilises elektroonikas. See aitab lihtsalt selgitada laadimist, tühjendamist ja impulsside genereerimist.

Kokkuvõte

555 ostsillaator näitab, kuidas väike ajastusahel suudab toota stabiilset, reguleeritavat impulsi väljundit vaid mõne osaga. Takisti ja kondensaatori väärtusi muutes saab vooluring reguleerida sagedust, KÕRGET aega, MADALAT aega ja töötsüklit. Selle töö, ajastuspiirangud, stabiilsustegurid, rakendused ja tõrkeotsingu sammud aitavad kõik selgitada, kuidas vooluring töötab ja kuidas hoida selle väljund täpne ja stabiilne.

Korduma kippuvad küsimused [KKK]

Millist pinget vajab 555 ostsillaator?

Tavaline 555 ostsillaator töötab 4,5 V kuni 16 V vahel. CMOS 555 töötab sageli madalamatel pingetel.

Kui kiiresti suudab 555-ostsillaator töötada?

Tavaline 555 taimer võib töötada väga madalatelt sagedustelt kuni umbes 100–300 kHz-ni. CMOS-versioonid võivad sageli töötada kiiremini.

Millist kondensaatorit tuleks ajastamiseks kasutada?

Keraamiline või kilekondensaator on stabiilseks ajastamiseks parem. Elektrolüütilised kondensaatorid on vähem täpsed ja võivad rohkem triivida.

Kas 555 ostsillaator suudab koormust otse juhtida?

Jah, see suudab juhtida väikeseid koormusi nagu LED-id, buzzerid või loogikasisendeid otse. Raskemad koormad võivad vajada draiver-astmet.

Kas temperatuur mõjutab 555 ostsillaatorit?

Jah. Temperatuur võib veidi muuta takisti ja kondensaatori väärtusi, muutes sagedust.

Kas 555 ostsillaatorit saab juhtida teise signaaliga?

Jah. Seda saab käivitada, peatada või reguleerida tihvtide abil, nagu lähtestus- või juhtpinge.