NE555 칩의 작동 모드, 특성 및 핀 할당 설명

전자 장치를 개발할 때 종종 주어진 길이의 펄스를 생성하거나 주어진 주파수와 일시 정지할 길이의 비율로 직사각형 신호를 생성해야 합니다. 숙련 된 설계자가 별도의 디지털 요소에서 이러한 장치를 설계하는 것은 어렵지 않지만 이러한 목적을 위해 특수 마이크로 회로를 사용하는 것이 더 편리합니다.

NE555 칩은 무엇이며 어디에 사용할 수 있습니까?

NE555 칩은 지난 세기의 70년대에 개발되었으며 여전히 전문가와 아마추어 사이에서 매우 인기가 있습니다. 8핀 하우징에 들어있는 타이머입니다.DIP 또는 다양한 표면 실장(SMD) 버전으로 제공됩니다.

미세 회로에는 상단과 하단의 두 가지 비교기가 포함되어 있습니다. 입력에서 공급 전압의 2/3 및 1/3과 동일한 기준 전압이 형성됩니다. 분배기는 저항에 의해 형성됩니다. 저항 5kOhm. 비교기는 RS 플립플롭을 제어합니다. 버퍼 증폭기와 트랜지스터 스위치가 출력에 연결됩니다. 각 비교기는 하나의 자유 입력을 가지며 외부 제어 신호를 공급하는 역할을 합니다. 상위 비교기는 높은 레벨이 나타나고 미세 회로의 출력을 낮은 레벨로 전환할 때 트리거됩니다. 낮은 "가드"는 전압을 1/3 VCC 미만으로 낮추고 타이머 출력을 논리 장치로 설정합니다.

NE555 칩의 주요 특징

다른 제조업체의 타이머 특성은 작은 한계 내에서 다를 수 있지만 아무도 근본적인 편차가 없습니다 (원인을 알 수없는 미세 회로를 제외하고는 무엇이든 기대할 수 있습니다).

• 데이터시트에는 4.5 ... 18 V의 제한이 포함되어 있지만 공급 전압은 표준적으로 +5 ~ +15 V로 표시됩니다.
• 출력 전류는 200mA입니다.
• 출력 전압은 VCC에서 1.6V를 뺀 최대값이지만 공급 전압이 5V일 때 2V 이상입니다.
• 5V에서의 전류 소비는 5mA 이하, 15V에서 최대 13mA입니다.
• 펄스 지속 시간 형성의 오류는 2.25% 이하입니다.
• 최대 작동 주파수는 500kHz입니다.

모든 매개변수는 +25°C의 주변 온도에 대해 지정됩니다.

핀의 위치와 목적

타이머 출력은 케이스 디자인에 관계없이 표준으로 배열됩니다. 키에서 시계 반대 방향(위에서 볼 때) 1에서 8까지 오름차순입니다. 각 출력에는 고유한 목적이 있습니다.

1. 접지 – 장치의 공통 전원 공급 장치 와이어.
2. 삼각 - 낮은 레벨이 적용되면 두 번째(구성표에 따라 더 낮은) 비교기가 시작되고 논리 장치가 출력에 나타나 내부 RS 플립플롭을 0으로 설정합니다. 외부 타이밍 RC 회로가 여기에 연결됩니다. THR보다 우선합니다.
3. 밖으로 - 출구. 신호의 높은 수준은 공급 전압보다 약간 낮고 낮은 수준은 0.25V입니다.
4. 초기화 - 초기화. 다른 입력의 신호에 관계없이 낮은 레벨이 있으면 출력을 0으로 재설정하고 타이머를 비활성화합니다.
5. CTRL 키 - 관리. 항상 파워 레일 전압의 2/3 수준입니다. 여기에서 외부 신호를 적용하고 출력을 변조할 수 있습니다.
6. THR - 높은 레벨(전원 공급 장치의 2/3 이상)이 나타나면 첫 번째(구성에 따라 상단) 트리거가 1로 설정되고 내부 RS 플립플롭 논리 단위의 상태가 됩니다.
7. DIS - 시간 설정 커패시터의 방전. 출력에 하이 레벨 트리거가 나타나면 내부 트랜지스터가 열리고 빠른 방전이 발생합니다. 타이머는 다음 작동 주기를 위해 준비되었습니다.
8. VCC – 전원 출력. 5~15V의 전압을 공급할 수 있습니다.

NE555 칩의 작동 모드에 대한 설명

타이머의 아키텍처로 인해 다양한 모드에서 사용할 수 있지만 NE555에는 세 가지 일반적인 작동 모드가 있습니다.

싱글 바이브레이터(대기 멀티바이브레이터)

시작 위치:

• 입력 2 높은 논리 레벨;
• 트리거의 입력 R 및 S에서 - 0;
• 트리거 출력 - 1;
• 방전 회로 트랜지스터가 열리고 커패시터 C가 분류됩니다.
• 출력 3은 레벨 0입니다.

입력 2에 0 레벨이 나타나면 하위 비교기가 1로 전환되고 트리거가 0으로 전환됩니다. 마이크로 회로의 출력에 하이 레벨이 나타납니다.동시에 트랜지스터가 닫히고 커패시터 션트가 중단됩니다. 저항 R을 통해 충전을 시작합니다. 양단의 전압이 VCC의 2/3에 도달하자마자 상위 비교기가 작동하고 트리거를 다시 1로 설정하고 타이머 출력을 0으로 설정합니다. 트랜지스터가 켜지고 커패시턴스를 방전합니다. . 따라서 출력에서 ​​양의 펄스가 형성되며, 시작은 입력 2의 외부 신호에 의해 결정되고 완료는 공식 t=1.1⋅R⋅로 계산되는 커패시터 충전 시간에 따라 달라집니다. 씨.

멀티 바이브레이터

전원이 공급되면 커패시터는 입력 2(및 6) 논리 0, 타이머 1의 출력에서 ​​방전됩니다(이 프로세스는 이전 섹션에서 설명됨). R1 및 R2를 통해 커패시턴스를 2/3 VCC 레벨로 충전한 후 입력 6의 하이 레벨이 출력 3을 0으로 전환하고 방전 트랜지스터가 켜집니다. 그러나 커패시터는 직접 방전되지 않고 R2를 통해 방전됩니다. 결과적으로 회로는 원래 위치로 돌아가고 주기는 계속해서 반복됩니다. 공정 설명에서 충전 시간은 저항 R1, R2와 커패시터의 커패시턴스의 합으로 결정되고 방전 시간은 R1과 C로 설정됨을 알 수 있다. R1과 R2 대신, 가변 저항을 넣고 펄스의 주파수와 듀티 사이클을 빠르게 제어할 수 있습니다. 계산 공식:

• 펄스 지속 시간 t1=0.693⋅(R1+R2)⋅C;
• 일시 정지 기간 t2=0.693⋅R2⋅C;
• 펄스 반복율 f=1/(0.693(R1+2⋅R2)⋅C.

일시 중지 시간은 펄스 시간을 초과할 수 없습니다. 이 제한을 피하기 위해 회로에 다이오드를 포함하여 방전 및 충전 회로를 분리합니다(음극에서 핀 6, 양극에서 핀 7).

슈미트 트리거

555 칩에서 슈미트 트리거를 만들 수 있습니다.이 장치는 천천히 변화하는 신호(정현파, 톱니파 등)를 구형파로 변환합니다. 여기서 타이밍 회로는 사용되지 않고 신호는 상호 연결된 입력 2와 6에 공급됩니다. 2/3 VCC의 임계값에 도달하면 출력 전압이 갑자기 1로 전환되고, 1/3 수준으로 떨어지면 또한 갑자기 0으로 감소합니다. 모호한 영역은 공급 전압의 1/3입니다.

장점과 단점

NE555 칩의 주요 장점은 사용 용이성입니다. 회로를 구축하려면 작은 바인딩으로 충분하므로 계산에 적합합니다. 동시에 장치 비용이 저렴합니다.

타이머의 주요 단점은 펄스 지속 시간이 공급 전압에 크게 의존한다는 것입니다. 이것은 단일 진동기 또는 다중 진동기 회로의 커패시터가 저항을 통해(또는 두 개를 통해) 충전되고 저항의 상단 단자가 전원 버스에 연결된다는 사실 때문입니다. 저항을 통한 전류는 전압 VCC에 의해 형성됩니다. 전압이 높을수록 전류가 클수록 커패시터가 더 빨리 충전되고 비교기가 더 빨리 작동할수록 생성된 시간 간격이 짧아집니다. 알 수 없는 이유로 이 순간은 기술 문서에는 없지만 개발자에게는 잘 알려져 있습니다.

타이머의 또 다른 단점은 비교기의 임계 전압이 내부 분배기에 의해 형성되고 조정할 수 없다는 것입니다. 이것은 NE555의 적용 가능성을 제한합니다.

그리고 불편한 기능이 하나 더 있습니다. 출력단 구성을 위한 push-pull 방식과 관련하여 스위칭 순간(상단 트랜지스터가 이미 열려 있고 하단 트랜지스터가 아직 닫히지 않은 경우 또는 그 반대의 경우) 통과 전류 펄스가 있습니다. 지속 시간은 짧지만 미세 회로가 추가로 가열되고 전원 회로에 간섭이 발생합니다.

유사품은 무엇입니까

타이머가 존재하는 동안 많은 클론이 개발되어 출시되었습니다. 여러 회사에서 생산하고 있지만 모두 이름에 555라는 숫자가 포함되어 있습니다.아날로그를 생산하는 공장 중에는 전자 부품의 인기있는 제조업체와 동남아시아의 알려지지 않은 제조업체가 있습니다. 전자가 선언된 매개변수를 제공하는 경우 후자로부터 어떠한 보장도 기대해서는 안 됩니다. 선언된 특성과의 편차는 클 수 있습니다.

소련에서는 유사한 타이머 KR1006VI1이 개발되었습니다. 그 기능은 한 가지 예외를 제외하고 원본과 정확히 동일합니다. 출력 2가 출력 6보다 우선합니다(NE555와 같이 그 반대도 마찬가지입니다.). 이것은 계획을 설계할 때 고려되어야 합니다. 그리고 한 가지 더: КР 인덱스는 초소형 회로가 DIP8 패키지에서만 생산된다는 것을 의미합니다.

실용 예

타이머의 실제 적용 범위는 넓기 때문에 이 검토의 틀 내에서 주제를 완전히 다루는 것은 불가능합니다. 그러나 가장 일반적인 예는 고려할 가치가 있습니다.

여러 미세 회로의 단일 진동기 모드에서 코드를 다이얼하기 위한 시간 제한이 있는 코드 잠금을 구축할 수 있습니다. 또 다른 방법은 다양한 센서와 함께 임계값(조도, 탱크 충전 레벨 등)에 도달하기 위한 신호 장치로 사용하는 것입니다.

멀티바이브레이터 모드(안정 모드)에서 타이머는 가장 광범위한 애플리케이션을 찾습니다. 여러 타이머에서 깜박이는 주파수, 시간 및 일시 중지 시간을 별도로 조절하여 화환 스위치를 만들 수 있습니다.NE555를 시간 릴레이의 기반으로 사용하고 1~25초의 소비자 스위치 온 시간을 형성할 수 있습니다. 음악가를 위한 메트로놈을 만들 수 있습니다. 가장 많이 사용되는 칩 모드로 모든 애플리케이션을 설명하는 것은 불가능합니다.

슈미트 트리거로 타이머는 드물게 사용됩니다. 그러나 주파수 설정 요소가 없는 쌍안정 모드에서 NE555는 시작-정지 모드에서 디바운서 또는 2버튼 스위치로 사용됩니다. 실제로 내장 RS 플립플롭만 사용됩니다. 또한 타이머를 기반으로 PWM 컨트롤러를 구축하는 것으로 알려져 있습니다.

NE555 타이머의 다양한 애플리케이션을 설명하는 회로 모음이 있습니다. 그들은 칩을 사용하는 수천 가지 방법을 설명합니다. 그러나 이것 조차도 디자이너의 호기심 많은 마음에는 충분하지 않을 수 있으며, 그는 아직 어디에도 설명되지 않은 타이머의 추가 용도를 발견하게 될 것입니다. 초소형 회로 개발자가 제시한 가능성이 이를 가능하게 합니다.

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