Giới thiệu IC định thời 555

IC định thời 555 là một trong những IC phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Nó là một mạch tích hợp linh hoạt và cực kỳ mạnh mẽ được sử dụng trong nhiều ứng dụng như bộ định thời, máy tạo sóng (xung) và bộ dao động.

IC 555, thường được gọi là bộ định thời 555, được phát triển bởi Hans Camenzind của Signetic Corporation vào năm 1971.

IC 555 được bán ra thị trường với 2 dòng loại sản phẩm : NE 555 và SE 555. Dòng loại sản phẩm NE 555 được sử dụng thương mại với dải nhiệt độ từ 00C đến 700C và dòng mẫu sản phẩm SE 555 được phong cách thiết kế để phân phối những tiêu chuẩn quân sự chiến lược với dải nhiệt độ từ – 550C đến 1250C. IC 555 là một vi mạch nguyên khối và là IC định thời tiên phong xuất hiện trên thị trường .

Đặc điểm

Một số đặc điểm quan trọng của bộ định thời 555 là:

• Bộ định thời 555 hoàn toàn có thể hoạt động giải trí với điện áp nguồn từ 4.5 V đến 16 V .
• Nó có kiểu chân khác nhau : loại 8 chân hình tròn trụ, loại 8 chân hình vuông vắn và loại 14 chân .
• Thời gian định thời hoàn toàn có thể từ micro giây đến hàng giờ .
• Nó hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trong cả hai chính sách phi ổn và đơn ổn .
• Dòng điện ngõ ra cao .
• Chu kỳ thao tác hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh được .
• Nó thích hợp với TTL do dòng điện ngõ ra cao .
• Ngõ ra hoàn toàn có thể phân phối cho tải một dòng điện 200 mA theo kiểu sink hoặc source .
• Nó có nhiệt độ không thay đổi 0,005 % mỗi 0C .

Các chính sách hoạt động giải trí của IC định thời 555

Nói chung, bộ định thời 555 hoàn toàn có thể hoạt động giải trí ở một trong ba chính sách : Phi ổn ( Astable ), đơn ổn ( Monostable hay one-shot ) và lưỡng ổn ( Bistable ) .

Chế độ phi ổn ( Astable Mode )

Trong chính sách này, 555 hoạt động giải trí như một chính sách chạy tự do. Ngõ ra của mạch xê dịch đa hài phi ổn ( Multivibrator Astable ) sẽ liên tục quy đổi trạng thái giữa thấp và cao, do đó tạo ra một chuỗi xung, đó là nguyên do tại sao nó được biết như là máy phát xung .
Một ví dụ nổi bật là máy phát sóng vuông chuẩn. Chúng được sử dụng như một biến tần và cũng được sử dụng trong nhiều phần bên trong của radio. Chọn một Thermistor như một điện trở định thời hạn được cho phép sử dụng IC 555 trong một cảm ứng nhiệt độ .

Chế độ đơn ổn ( Monostable Mode )

Trong chính sách đơn ổn mạch duy trì ở trạng thái không thay đổi cho đến khi có xung kích từ bên ngoài tác động ảnh hưởng vào mạch. Trong chính sách này, IC 555 hoạt động giải trí như một bộ tạo xung “ one-shot ”. Ứng dụng nổi bật của mạch đơn ổn là tạo ra một khoảng chừng thời hạn trễ trong một mạng lưới hệ thống .
Các ứng dụng gồm có : bộ định thời ( timer ), phát hiện xung bị thiếu, chống dội công tắc nguồn, công tắc nguồn cảm ứng cũng như bộ chia tần số, đo điện dung và điều chính sách rộng xung ( PWM ) và nhiều tính năng khác .

Chế độ lưỡng ổn ( Bistable Mode )

Trong chính sách lưỡng ổn, IC 555 hoạt động giải trí như một flip-flop vì nó có hai trạng thái không thay đổi. Nó hoàn toàn có thể được sử dụng để tàng trữ 1 – bit tài liệu. Tuy nhiên, IC 555 không phải là một lựa chọn tốt để thay thế sửa chữa cho flip-flop .

Cấu hình chân của IC 555

Hình dáng chân của IC 555 trong thực tiễn gồm loại 8 chân hình tròn trụ ( 8 – pin Metal Can Package ), loại 8 chân hình vuông vắn ( 8 – pin Mini Dual in-line Package ) và loại 14 chân ( 14 – pin DIP ). Loại 14 chân là IC 556, gồm có hai bộ định thời 555 .
Loại 8 chân hình vuông vắn thường được sử dụng nhất. Sơ đồ chân IC định thời 555 của cả hai loại 8 chân được hiển thị ở hình bên dưới .

Tên và số của tất cả các chân cùng với các mô tả của chúng được lập bảng dưới đây.

Chân 1 – Ground (GND)

Chân này cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC .

Chân 2 – Trigger (Ngõ vào xung kích)

Nó chịu nghĩa vụ và trách nhiệm quy đổi SET và RESET của flip-flop. Biên độ của xung kích hoạt bên ngoài sẽ tác động ảnh hưởng đến ngõ ra của bộ định thời. Ngõ ra lên mức cao và khoảng chừng định thời khởi đầu khi ngõ vào tại chân kích kích hoạt giảm xuống dưới một nửa điện áp điều khiển và tinh chỉnh ( tức là 1/3 của VCC ) .

Chân 3 – Output 

Dạng sóng ngõ ra sẽ Open ở chân này. Điện áp ngõ ra nằm trong khoảng chừng từ 1,7 V đến dưới VCC. Hai loại tải hoàn toàn có thể được liên kết với ngõ ra. Một là tải tích cực mức cao, được liên kết giữa những chân 3 và 1 ( GND ) và một là tải kích cực mức thấp, được nối giữa những chân 3 và 8 ( VCC ) .

Chân 4 – Reset 

Một xung âm tác động ảnh hưởng vào chân này sẽ vô hiệu hoặc reset bộ định thời. Bộ định thời chỉ mở màn hoạt động giải trí khi điện áp trên chân này lớn hơn 0,7 V và do đó nó thường được liên kết với VCC khi không được sử dụng .

Chân 5 – Control Voltage (Điện áp điều khiển)

Nó điều khiển và tinh chỉnh ngưỡng và mức kích hoạt và do đó điều khiển và tinh chỉnh được thời hạn định thời của 555. Độ rộng của xung ngõ ra được xác lập bởi điện áp điều khiển và tinh chỉnh. Điện áp ngõ ra hoàn toàn có thể được điều chế bởi một điện áp bên ngoài được đưa vào chân này. Trong thực tiễn, chân này hoàn toàn có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND trải qua tụ điện từ 0.01 uF đến 0.1 uF những tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được không thay đổi .

Chân 6 – Threshold (Ngưỡng)

Điện áp đặt vào chân này được so sánh với điện áp tham chiếu 2/3 VCC. Khi điện áp tại chân này lớn hơn 2/3 VCC, flip-flop bị RESET và ngõ ra chuyển từ Cao xuống Thấp .

Chân 7 – Discharge (Xả điện)

Chân này được liên kết với cực thu hở của transistor NPN bên trong để cho phép tụ định thời xả điện. Khi điện áp tại chân này đạt đến 2/3 VCC, ngõ ra sẽ chuyển từ Cao xuống Thấp .

Chân 8 – VCC 

Điện áp phân phối trong khoanh vùng phạm vi 4.5 V đến 16V được cấp vào chân này .

Sơ đồ mạch bên trong IC 555

Sơ đồ khối bên trong của bộ đếm thời hạn 555 được hiển thị bên dưới. Nó gồm có những thành phần sau đây :

• Hai bộ so sánh

  Xem thêm: Đánh giá Samsung Galaxy Note 20 – NewTechShop

• Một SR flip-flop
• Hai transistor
• Một mạng điện trở

Các bộ so sánh chính là các Op-Amp cơ bản. Bộ so sánh 1 so sánh điện áp ngưỡng với điện áp tham chiếu VCC 2/3. Tùy thuộc điện áp của chân 6 so với điện áp
chuẩn 2/3 VCC mà bộ so sánh 1 có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu R
(Reset) điều khiển flip-flop.

Bộ so sánh 2, cung ứng nguồn vào S cho flip-flop, so sánh điện áp kích hoạt với điện áp tham chiếu VCC 1/3. Tùy thuộc điện áp của chân 2 so với điện áp chuẩn 1/3 VCC mà bộ so sánh 2 có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu S ( Set ) tinh chỉnh và điều khiển flip-flop .
Mạng điện trở gồm ba điện trở sẽ hoạt động giải trí như một mạch chia điện áp. Giá trị của những điện trở này là 5K Ω. Ba điện trở 5K này chịu nghĩa vụ và trách nhiệm về tên “ IC 555 ” .
Trong số hai transistor, một transistor là transistor xả điện. Cực thu hở của transistor này được liên kết với chân xả điện ( Chân 7 ) của IC. Tùy thuộc vào trạng thái ngõ ra của flip-flop mà transistor này dẫn bảo hòa hoặc tắt .
Khi transistor dẫn bão hòa, nó phân phối một đường dẫn xả điện tới tụ điện được liên kết bên ngoài. Cực nền của transistor kia được liên kết với chân reset ( Chân 4 ) để reset bộ định thời mặc kệ trạng thái của những ngõ vào khác .

Hoạt động của IC định thời 555

Ba điện trở 5K Ω tạo thành một mạng chia điện áp. Mạng này phân phối hai điện áp tham chiếu tới hai bộ so sánh 2/3 VCC tới ngõ vào hòn đảo của bộ so sánh trên ( bộ so sánh 1 ) và 1/3 VCC tới ngõ vào không hòn đảo của bộ so sánh dưới ( bộ so sánh 2 ) .
Ngõ vào hòn đảo của bộ so sánh phía trên được liên kết với ngõ vào điều khiển và tinh chỉnh. Thông thường, ngõ vào tinh chỉnh và điều khiển không được sử dụng và được liên kết với 2/3 VCC. Ngõ vào còn lại của bộ so sánh này là ngưỡng và đầu ra của nó được liên kết với ngõ vào R của flip-flop .
Khi điện áp ngưỡng lớn hơn 2/3 VCC ( điện áp tinh chỉnh và điều khiển ), thì flip-flop bị RESET và ngõ ra xuống THẤP. Điều này sẽ làm cho transistor xả điện dẫn bảo hòa và phân phối một đường dẫn xả điện cho bất kể tụ điện nào được liên kết bên ngoài .
Ngõ vào xung kích được liên kết với ngõ vào hòn đảo của bộ so sánh bên dưới. Khi ngõ vào xung kích nhỏ hơn điện áp tham chiếu ( 1/3 VCC ), ngõ ra của bộ so sánh bên dưới lên mức cao .
Điện áp mức cao ở ngõ ra bộ so sánh dưới nối với ngõ vào S của flip-flop và do đó flip-flop là SET và ngõ ra mức cao và khoảng chừng định thời khởi đầu. Khi ngõ ra cao, transistor xả điện TẮT và được cho phép sạc với bất kể tụ điện nào được liên kết với nó bên ngoài .
Do đó, để cho ngõ ra ở mức cao, ngõ vào kích hoạt phải nhỏ hơn điện áp tham chiếu trong giây lát. Ngõ ra ở mức thấp khi điện áp ngưỡng lớn hơn 2/3 VCC, flip-flop bị reset và làm cho ngõ ra xuống mức thấp .

Giới thiệu về thời hằng RC

Đáp ứng những nhu yếu về định thời là trách nhiệm ưu tiên cao trong hầu hết những hoạt động giải trí. Ví dụ, quy trình gia nhiệt của sắt kẽm kim loại hoặc vật tư trong công nghiệp là thời hạn hạn chế .
Do đó phân phối những nhu yếu thời hạn đơn cử hoàn toàn có thể đạt được bằng những mạch định thời .
Mạch định thời cơ bản được hiển thị bên dưới. Nó gồm có một mạch nạp, một bộ so sánh và một ngõ ra .

Mạch sạc gồm có một điện trở và một tụ điện. Khi một điện áp DC được đặt vào mạch RC, thời hạn để tụ điện nạp đến giá trị đỉnh được tinh chỉnh và điều khiển bởi điện trở .
Thời gian sạc tỷ suất thuận với giá trị của điện trở. Tốc độ sạc của tụ điện trong mạch RC được gọi là hằng số thời hạn hay thời hằng ( Time constant ) .
Thời hằng RC, thường được gọi là Tau ( được màn biểu diễn bằng ký hiệu τ ), là hằng số thời hạn của mạch RC là thời hạn được tụ điện sạc qua điện trở khoảng chừng 63,2 % sự độc lạ giữa giá trị bắt đầu và giá trị ở đầu cuối .
Nó cũng bằng với thời hạn để tụ điện xả đến 36,8 %. Hằng số thời hạn của mạch RC bằng tích của R và C .

τ = RC

Như đã đề cập trước đó, khi ngõ vào kích hoạt giảm xuống dưới 1/3 VCC, ngõ ra của bộ định thời lên cao và khoảng chừng thời hạn ở mức cao này được xác lập bởi hằng số thời hạn RC .
Độ rộng xung và tần số ngõ ra của bộ định thời 555 được xác lập theo hằng số thời hạn RC .

Chọn lựa linh phụ kiện cho mạch RC trong bộ định thời

Bộ định thời 555 hoàn toàn có thể cung cấp độ trễ từ micro giây đến hàng giờ tùy thuộc vào giá trị của R và C trong mạch nạp. Do đó việc lựa chọn giá trị thích hợp cho điện trở và tụ điện rất quan trọng .
Khi bộ định thời 555 hoạt động giải trí ở chính sách phi ổn, thì nó nhu yếu một mạch RC gồm có hai điện trở và một tụ điện. Và trong trường hợp hoạt động giải trí ở chính sách đơn ổn, mạch RC gồm có một điện trở và một tụ điện .

Tụ điện định thời

Chọn tụ điện với dung tích lớn sẽ là một yếu tố. Điều này là do những tụ điện phân có điện dung lớn thường có số lượng giới hạn dung sai rộng hơn. Vì vậy, giá trị trong thực tiễn và giá trị được lưu lại hoàn toàn có thể có sự độc lạ đáng kể .
Các tụ điện phân dung điện dung lớn sẽ có dòng điện rò rỉ cao hoàn toàn có thể ảnh hưởng tác động đến độ chính xác định thời khi tụ nạp điện. Khi lựa chọn tụ điện có dung tích lớn và dòng rò thấp, tụ Tantan là một lựa chọn tốt hơn .
Không nên dùng những tụ điện phân có thông số kỹ thuật định mức điện áp thao tác cao vì chúng không hoạt động giải trí hiệu suất cao khi hoạt động giải trí ở điện áp thấp hơn 10 % so với điện áp định mức của chúng .
Do đó, nên chọn những tụ điện có điện áp thao tác lớn hơn VCC của bộ định thời 555 .
Các tụ điện định thời có điện dung nhỏ hơn 100 pF để tạo xung ngõ ra ngắn cũng hoàn toàn có thể gây ra yếu tố .
Đối với những tụ điện có giá trị thấp như vậy, điện dung ký sinh xung quanh mạch hoàn toàn có thể tác động ảnh hưởng đến điện dung của tụ điện định thời .

Điện trở định thời

Khi quản lý và vận hành bộ định thời 555 thao tác như một mạch xê dịch đa hài phi ổn, giá trị của điện trở định thời phải tối thiểu là 1 KΩ. Nếu ý tưởng sáng tạo là thiết kế xây dựng một mạch tiêu thụ điện năng thấp, thì tốt nhất là nên có những giá trị lớn cho những điện trở định thời .
Nhưng có một bất lợi trong việc lựa chọn điện trở có điện trở cao là chúng dẫn đến sự thiếu đúng mực trong định thời. Để giảm thiểu sự không đúng chuẩn này, giá trị của điện trở định thời không được lớn hơn 1 MΩ .

Xung kích

Chân 2 trong bộ định thời 555 là ngõ vào kích hoạt. Khi ngõ vào kích hoạt xuống dưới điện áp tham chiếu, tức là 1/3 VCC, ngõ ra của bộ định thời sẽ ở mức cao và khoảng chừng định thời mở màn .
Xung kích hoạt sẽ ngay lập tức xuống dưới điện áp tham chiếu và khoảng chừng thời hạn là quan trọng vì nó không nên dài hơn xung ngõ ra .
Các xung kích hoạt thường được xác lập bằng một xung gai nhọn âm. Một mạch vi phân được tạo ra từ một tụ điện và một điện trở sẽ tạo ra hai xung gai nhọn đối xứng nhưng một diode được sử dụng để vô hiệu xung gai nhọn dương .
Độ rộng của xung được xác lập bởi mạch vi phân ( tức là nó phụ thuộc vào vào tụ điện và điện trở ) .

Ứng dụng

Kể từ khi ra mắt IC 555 vào đầu những năm 70, nó đã được sử dụng trong nhiều mạch và ứng dụng của những nhà nghiên cứu cũng như những người có đam mê điện tử. Một số nghành nghề dịch vụ quan trọng có ứng dụng bộ định thời 555 là :

• Phát xung
• Tạo trễ thời hạn
• Định thời đúng mực
• Định thời tuần tự
• Điều chế độ rộng xung ( PWM )

Các ứng dụng nổi bật của bộ định thời 555 hoàn toàn có thể được phân biệt theo phương pháp hoạt động giải trí. Tùy thuộc vào chính sách mà nó được quản lý và vận hành tức là ở chính sách phi ổn hoặc ở chính sách đơn ổn, 1 số ít ứng dụng của bộ định thời 555 là :

• Bộ chia tần số
• Máy phát xung răng cưa
• Máy dò xung bị thiếu
• Điều chế vị trí xung
• Phát xung vuông
• Điều chế độ rộng xung
• Bộ giao động
• Tone Burst Generator
• Thiết bị cảnh báo nhắc nhở vận tốc

• Bộ biến đổi điện áp DC – DC 

  Xem thêm: MẪU 3 PHIẾU ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN LOẠI VIÊN CHỨC Năm 2019 – Tài liệu text

• Bộ chuyển đổi điện áp sang tuần số
• Low Cost Line Receiver
• Máy kiểm tra cáp

Source: https://vh2.com.vn
Category : Đánh Giá