Xây dựng bộ đa năng ổn định dựa trên IC định thời gian 555
Không cần sử dụng bất kỳ bộ kích hoạt bên ngoài nào, IC định thời 555 có thể luân phiên giữa hai trạng thái của nó. Ba bộ phận bên ngoài bổ sung, hai điện trở (R 1 và R 2 ) và một tụ điện (C) có thể được thêm vào IC 555 để chuyển đổi nó thành mạch đa dao động không ổn định. Mạch dưới đây cho thấy việc sử dụng IC 555 như một bộ dao động đa năng không ổn định cùng với ba bộ phận bên ngoài.
Vì chân 6 và 2 đã được kết nối nên thiết bị sẽ tự động kích hoạt và hoạt động như một bộ dao động mà không cần xung kích hoạt bên ngoài. V. CC vì điện áp đầu vào nguồn được liên kết với chân 8. Vì Chân 3 trong mạch trên là đầu ra nên đầu ra có thể được rút ra từ đây. Chân đặt lại bên ngoài là chân 4 trong mạch và chân này có thể khởi động lại bộ hẹn giờ nhưng thông thường, chân 4 được kết nối với V CC khi chức năng đặt lại không được sử dụng.
Mức điện áp ngưỡng sẽ dao động tùy thuộc vào điện áp điều khiển được cung cấp ở chân 5. Ngược lại, chân 5 thường được nối đất thông qua một tụ điện, có tác dụng lọc nhiễu bên ngoài từ cực. Đầu nối đất là chân 1. R 1 , R 2 và C tạo thành mạch định thời, điều khiển độ rộng xung đầu ra.
Nguyên tắc hoạt động
Mạch bên trong của IC 555 hiển thị ở chế độ không ổn định, với R 1 , R 2 và C đều là một phần của mạch định thời RC.
Flip-flop được thiết lập lại lần đầu tiên khi được kết nối với nguồn cung cấp, điều này khiến đầu ra của bộ định thời chuyển sang trạng thái thấp. Do được ghép với Q', bóng bán dẫn phóng điện được đẩy đến điểm bão hòa. Bóng bán dẫn sẽ cho phép tụ điện C của mạch định thời, được liên kết với Chân 7 của IC 555, phóng điện. Đầu ra của bộ đếm thời gian bây giờ không đáng kể. Điện áp kích hoạt là điện áp duy nhất hiện diện trên tụ điện trong trường hợp này. Kết quả là nếu điện áp tụ giảm xuống dưới 1/3 V CC , điện áp tham chiếu kích hoạt bộ so sánh không. 2, đầu ra của bộ so sánh số. 2 sẽ trở nên cao trong quá trình phóng điện. Kết quả là flip-flop sẽ được đặt, tạo ra đầu ra CAO cho bộ định thời ở chân 3.
Transitor sẽ được TẮT bởi đầu ra cao này. Kết quả là qua điện trở R 1 và R 2 , tụ C tích điện. Chân 6 được nối vào điểm nối nơi tụ điện và điện trở gặp nhau, do đó điện áp cho tụ lúc này bằng điện áp ngưỡng. Khi tụ điện tích điện, điện áp của nó tăng theo cấp số nhân về phía V CC ; khi nó đạt tới 2/3 V CC , điện áp tham chiếu của bộ so sánh ngưỡng (bộ so sánh 1), đầu ra của nó tăng đột biến.
Do đó flip-flop được RESET. Đầu ra của bộ hẹn giờ giảm xuống THẤP. Đầu ra thấp này sẽ khởi động lại bóng bán dẫn, giúp tụ điện có lộ trình phóng điện. Kết quả là điện trở R 2 sẽ làm cho tụ C phóng điện. Vì vậy, chu kỳ tiếp tục.
Kết quả là, trong khi tụ điện đang sạc, điện áp đầu ra ở chân 3 cao và điện áp xung quanh tụ tăng mạnh. Tương tự như vậy, điện áp đầu ra của chân 3 thấp và khi tụ phóng điện, điện áp trên nó giảm theo cấp số nhân. Dạng sóng đầu ra trông giống như một chuỗi xung hình chữ nhật.
Dạng sóng của điện áp tụ điện và điện áp đầu ra
Kết quả là R 1 + R 2 biểu thị tổng điện trở trong kênh sạc và C biểu thị hằng số thời gian sạc. Chỉ khi tụ điện đi qua điện trở R 2 trong quá trình xả nó xả. R 2 C là hằng số thời gian phóng điện.
Chu kỳ nhiệm vụ
Điện trở R 1 và R 2 ảnh hưởng đến hằng số thời gian nạp cũng như xả. Sự thay đổi hằng số thời gian thường lớn hơn hằng số thời gian phóng điện. Do đó, đầu ra CAO tiếp tục xuất hiện trong thời gian dài hơn đầu ra THẤP và dạng sóng đầu ra không đối xứng nên nếu T là khoảng thời gian của một chu kỳ và TON là thời gian cho đầu ra cao hơn thì chu kỳ nhiệm vụ được đưa ra bởi :
Vì vậy, Chu kỳ nhiệm vụ theo tỷ lệ phần trăm sẽ là:
Trong đó T là tổng số lần sạc và xả, T TRÊN và T TẮT , phương trình sau đây cung cấp giá trị của T TRÊN hoặc thời gian sạc T C :
Thời gian xả T D , thường được gọi là T TẮT , được cho bởi:
Do đó, công thức tính thời gian của một chu kỳ T là:
Thay thế vào công thức % Duty Cycle:
Tần số được cho bởi:
Ứng dụng – Tạo sóng vuông
Chu kỳ hoạt động của bộ dao động đa năng không ổn định thường cao hơn 50%. Khi chu kỳ hoạt động chính xác là 50%, một bộ dao động đa năng không ổn định sẽ tạo ra sóng vuông làm đầu ra của nó. Khó đạt được chu kỳ hoạt động 50% hoặc thấp hơn mức đó với IC 555 hoạt động như một bộ dao động đa năng không ổn định, như đã được đề cập trước đây. Mạch phải trải qua một số thay đổi.
Hai điốt được thêm vào, một điốt song song với điện trở R 2 và cái còn lại mắc nối tiếp với điện trở R 2 với cực âm nối với tụ điện. Bằng cách thay đổi điện trở R 1 và R 2 , có thể tạo chu kỳ thuế trong khoảng từ 5% đến 95%. Mạch tạo sóng vuông đầu ra có thể được cấu hình như sau:
Trong mạch này, tụ điện tích điện trong khi truyền dòng điện qua R 1 , D 1 và R 2 trong quá trình sạc. Nó phóng điện qua D 2 và R 2 khi xả điện.
Hằng số thời gian nạp, T TRÊN = T C , có thể được tính như sau:
Và đây là cách bạn có được hằng số thời gian phóng điện, T TẮT = T D :
Do đó, chu kỳ nhiệm vụ D được xác định bởi:
Làm R 1 và R 2 có giá trị bằng nhau sẽ tạo ra sóng vuông với chu kỳ nhiệm vụ 50%.
Chu kỳ nhiệm vụ nhỏ hơn 50% đạt được khi R 1 điện trở của nó nhỏ hơn R 2 s trong khi bình thường R 1 và R 2 có thể được thay thế bằng chiết áp để thực hiện điều này. Không sử dụng bất kỳ điốt nào, một mạch tạo sóng vuông khác có thể được chế tạo bằng cách sử dụng bộ dao động đa năng không ổn định. R 2 được kết nối giữa các chân 3 và 2, hoặc đầu ra và đầu cuối kích hoạt. Dưới đây là sơ đồ của mạch:
Cả hai quá trình sạc và xả trong mạch này chỉ diễn ra thông qua điện trở R 2 . Tụ điện không được tiếp xúc với các kết nối bên ngoài khi sạc bằng điện trở R 1 , nên được đặt ở giá trị cao. Ngoài ra, nó còn đảm bảo rằng tụ điện sẽ sạc hết công suất (V CC ).
Ứng dụng – Biến thể vị trí xung
Hai IC định thời 555, một trong số đó chạy ở chế độ không ổn định và trái lại ở chế độ đơn ổn, cung cấp khả năng điều chế vị trí xung. Đầu tiên, IC 555 ở chế độ không ổn định, tín hiệu điều chế áp dụng ở Chân 5 và IC 555 tạo ra sóng điều chế độ rộng xung làm đầu ra của nó. Đầu vào kích hoạt của IC 555 tiếp theo đang chạy ở chế độ ổn định đơn sẽ nhận được tín hiệuPWM này. Vị trí các xung đầu ra của IC 555 thứ hai thay đổi tùy theo tín hiệu điều chế, tín hiệu này một lần nữa phụ thuộc vào tín hiệu điều chế.
Dưới đây là cấu hình mạch cho bộ điều biến vị trí xung sử dụng hai mạch tích hợp định thời 555.
Điện áp điều khiển xác định điện áp tối thiểu hoặc mức ngưỡng cho IC 555 đầu tiên, được điều chỉnh để tạo ra UTL (Mức ngưỡng trên).
Khi điện áp ngưỡng thay đổi liên quan đến tín hiệu điều chế được áp dụng, độ rộng xung và độ trễ thời gian cũng thay đổi. Khi tín hiệuPWM này được áp dụng để kích hoạt IC thứ hai, điều duy nhất sẽ thay đổi là vị trí của xung đầu ra, biên độ cũng như độ rộng của nó sẽ không thay đổi.
Phần kết luận
IC định thời 555 có thể hoạt động như một bộ dao động chạy tự do hoặc một bộ dao động đa năng không ổn định khi kết hợp với các thành phần bổ sung. IC hẹn giờ 555 ở chế độ không ổn định được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ tạo chuỗi xung, điều chế và tạo sóng vuông.