Multivibrador estable basat en IC Timer Building 555
Sense utilitzar cap disparador extern, el temporitzador IC 555 pot alternar entre els seus dos estats. Tres parts externes addicionals, dues resistències (R 1 i R 2 ), i es pot afegir un condensador (C) a l'IC 555 per convertir-lo en un circuit multivibrador astable. El circuit següent mostra l'ús de l'IC 555 com a multivibrador astable juntament amb les tres parts externes.
Com que els pins 6 i 2 ja estan connectats, el dispositiu s'activarà automàticament i funcionarà com a oscil·lador sense necessitat d'un pols de disparador extern. V CC ja que una tensió d'entrada d'alimentació està vinculada al pin 8. Com que el pin 3 del circuit anterior és el terminal de sortida, la sortida es pot extreure des d'aquí. El pin de restabliment extern és el pin 4 del circuit i aquest pin pot reiniciar el temporitzador, però normalment el pin 4 està connectat a V CC quan la funció de reinici no està en ús.
El nivell de tensió llindar fluctuarà en funció de la tensió de control proporcionada al pin 5. En canvi, el pin 5 sovint està connectat a terra mitjançant un condensador, que filtra el soroll extern del terminal. El terminal de terra és el pin 1. R 1 , R 2 , i C formen el circuit de temporització, que controla l'amplada del pols de sortida.
Principi de funcionament
El circuit intern de l'IC 555 es mostra en mode astable, amb R 1 , R 2 , i C formant part del circuit de cronometratge RC.
El flip-flop es restableix primer quan es connecta amb el subministrament, la qual cosa fa que la sortida del temporitzador canviï a un estat baix. Com a resultat d'estar acoblat a Q', el transistor de descàrrega s'empeny al punt de saturació. El transistor permetrà que el condensador C del circuit de temporització, que està connectat al pin 7 de l'IC 555, es descarregui. La sortida del temporitzador és ara insignificant. La tensió d'activació és l'única tensió present a través del condensador en aquest cas. Com a resultat, si la tensió del condensador cau per sota d'1/3 V CC , la tensió de referència que activa el comparador núm. 2, la sortida del comparador núm. 2 s'elevarà durant la descàrrega. El flip-flop s'establirà com a resultat, produint una sortida ALTA per al temporitzador al pin 3.
El transistor s'apagarà amb aquesta sortida alta. Com a resultat, a través de resistències R 1 i R 2 , el condensador C es carrega. El pin 6 està connectat a la unió on es troben el condensador i la resistència, per tant, la tensió del condensador és ara igual a la tensió de llindar. A mesura que el condensador es carrega, la seva tensió augmenta exponencialment cap a V CC ; quan arriba als 2/3 V CC , la tensió de referència del comparador de llindar (comparador 1), els seus pics de sortida.
Per tant, el flip-flop és RESET. La sortida del temporitzador disminueix a BAIX. Aquesta baixa sortida reiniciarà el transistor, la qual cosa dóna al condensador una ruta de descàrrega. Com a resultat, la resistència R 2 permetrà que el condensador C es descarregui. Així, el cicle continua.
Com a resultat, mentre el condensador es carrega, la tensió de sortida és alta al pin 3 i la tensió al voltant del condensador augmenta de manera agressiva. De manera semblant a això, la tensió de sortida del pin 3 és baixa i, a mesura que el condensador es descarrega, la seva tensió a través d'ell cau de manera exponencial. La forma d'ona de sortida sembla una sèrie de polsos rectangulars.
Formes d'ona de voltatge del condensador i voltatge de sortida
Com a resultat, R 1 + R 2 representa la resistència total del canal de càrrega i C representa la constant de temps de càrrega. Només quan el condensador passa per la resistència R 2 durant la descàrrega es descarrega. R 2 C és la constant de temps de descàrrega com a resultat.
Cicle de treball
Les resistències R 1 i R 2 afecta la càrrega i les constants de temps de descàrrega. La variació de la constant de temps és normalment més gran que la constant de temps de descàrrega. La sortida ALTA continua produint-se durant un període més llarg que la sortida BAIX com a resultat, i la forma d'ona de sortida no és simètrica, de manera que si T és la durada d'un cicle i TON és el temps per a una sortida més alta, el cicle de treball ve donat per :
Així, el cicle de treball en percentatge serà:
On T és el total dels temps de càrrega i descàrrega, T ON i T OFF , l'equació següent proporciona el valor de T ON o el temps de càrrega T C :
El temps de descàrrega T D , sovint conegut com T OFF , ve donada per:
En conseqüència, la fórmula per a la durada d'un cicle T és:
Substituint a la fórmula de % de cicle de treball:
La freqüència ve donada per:
Aplicació – Generació d'ones quadrades
El cicle de treball d'un multivibrador astable sol ser superior al 50%. Quan el cicle de treball és precisament del 50%, un multivibrador astable produeix una ona quadrada com a sortida. Els cicles de treball del 50% o qualsevol cosa inferior a això són difícils d'aconseguir amb l'IC 555 actuant com un multivibrador astable, com s'ha esmentat anteriorment. El circuit ha de patir alguns canvis.
S'afegeixen dos díodes, un en paral·lel amb la resistència R 2 i l'altre en sèrie amb la resistència R 2 amb el càtode connectat al condensador. Canviant les resistències R 1 i R 2 , és possible crear un cicle de treball entre el 5% i el 95%. El circuit per crear la sortida d'ones quadrades es pot configurar de la següent manera:
En aquest circuit, el condensador es carrega mentre transfereix corrent a través de R 1 , D 1 , i R 2 durant la càrrega. Es descarrega per D 2 i R 2 quan es descarrega.
La constant de temps de càrrega, T ON = T C , es pot calcular de la següent manera:
I així és com s'obté la constant de temps de descàrrega, T OFF = T D :
En conseqüència, el cicle de treball D està determinat per:
Fent R 1 i R 2 igual en valor donarà lloc a una ona quadrada amb un cicle de treball del 50%.
S'arriba a un cicle de treball inferior al 50% quan R 1 la resistència és inferior a R 2 mentre que normalment R 1 i R 2 es pot substituir per potenciòmetres per aconseguir-ho. Sense utilitzar cap díode, es pot construir un altre circuit generador d'ona quadrada amb un multivibrador astable. R 2 està connectat entre els pins 3 i 2, o el terminal de sortida i el terminal de disparador. A continuació es mostra un esquema del circuit:
Tant els processos de càrrega com de descàrrega en aquest circuit tenen lloc només mitjançant la resistència R 2 . El condensador no s'ha d'exposar a connexions externes quan es carregui mitjançant la resistència R 1 , que s'hauria d'establir en un valor alt. A més, serveix per garantir que el condensador es carregui al màxim potencial (V CC ).
Aplicació - Variacions de posició del pols
Dos circuits integrats de temporitzador de 555, un dels quals funciona en mode astable i al contrari en mode monoestable, ofereixen modulació de posició de pols. En primer lloc, l'IC 555 està en mode astable, el senyal de modulació s'aplica al pin 5 i l'IC 555 produeix una ona modulada d'amplada de pols com a sortida. L'entrada d'activació del següent IC 555, que s'executa en mode monoestable, rep aquest senyal PWM. La ubicació dels polsos de sortida del segon IC 555 varia segons el senyal PWM, que depèn una vegada més del senyal modulador.
A continuació es mostra la configuració del circuit per a un modulador de posició de pols que utilitza dos circuits integrats de temporitzador 555.
La tensió de control, que determina la tensió mínima o el nivell de llindar per al primer IC 555, s'ajusta per crear l'UTL (Upper Threshold Level).
A mesura que la tensió llindar canvia en relació amb el senyal de modulació que s'aplica, també canvien l'amplada del pols i el retard de temps. Quan s'aplica aquest senyal PWM per activar el segon IC, l'únic que canviarà és la ubicació del pols de sortida, ni la seva amplitud ni l'amplitud canviarà.
Conclusió
Els circuits integrats del temporitzador 555 poden funcionar com un oscil·lador de funcionament lliure o un multivibrador astable quan es combinen amb components addicionals. Els circuits integrats de temporitzador 555 en mode astable s'utilitzen en una gran varietat d'aplicacions que van des de la generació de trens de polsos, modulació i generacions d'ones quadrades.