NE555

Az NE555 , közismertebb nevén 555 , egy integrált áramkör, amelyet időzítésre vagy monostabil és stabil multivibrátor módban használnak . Az NE555-öt 1970-ben Hans R. Camenzind hozta létre, és 1972-ben forgalmazta a Signetics az NXP Semiconductors- ba integrálva 1975-ben. Könnyű használatának, alacsony költségének és stabilitásának köszönhetően ezt az egymilliárd egységgel gyártott alkatrészt ma is használják.

Az NE555 23 tranzisztort , 2 diódát és 16 ellenállást tartalmaz, amelyek 4 elemet alkotnak:

• két komparátor típusú műveleti erősítő ;
• inverter típusú logikai kapu;
• és egy SET-RESET flip-flop .

Az NE555 háromféle üzemmódban működhet: monostabil , stabil vagy bistabil .

Történelmi

Hans R. Camenzind kifejlesztette egy integrált áramkör megtervezésének ötletét egy elektromos jel rögzítésére egy fáziszárt hurok segítségével . Akkor volt ez az ötlete, amikor a PR Mallory cégnél dolgozott. Mivel azonban a cég nem volt kíváncsi kutatási termékeik integrált áramkörökként történő forgalmazására, Camenzind otthagyta a Mallory-t a Signeticsnél. Amikor csatlakozott a Signeticshez, két integrált áramkört tervezett ezen koncepció alapján, amelyekből az 565 és az 566 lett. Ez a két alkatrész működéséhez egy egyszerű és stabil oszcillátorra és néhány külső komponensre volt szükség a konfiguráláshoz. Ez az oszcillátor lett az NE555 alapja azzal, hogy hozzáadta az indítás és a leállítás funkcióit. A Signetics 1971-ben adta ki az 555-öt, amely gyorsan az egyik legnépszerűbb integrált áramkör lett.

Kihúzás

Az NE555 kettős változatban kapható, NE556 jelöléssel. Az alábbi táblázat bemutatja az egyszerű verzióban található csapokat a DIP dobozban . A többi ház ugyanazt a csapnevet használja.

#	Vezetéknév	Leírás
1	GND	Tömeg
2	KERÉKKÖTŐ	Trigger, elindítja az időzítést - érzékeli, ha a feszültség kisebb, mint 1/3 VDC
3	KI	Kimeneti jel
4	VISSZAÁLLÍTÁS	Visszaállítás, az időhúzás megszakítása
5.	CONT	Hozzáférés a belső referenciához (a VCC 2/3-a)
6.	THRES	A késleltetés végét váltja ki, amikor a feszültség eléri a VDC 2/3-át, növekszik
7	DISCH	Az időzítő kondenzátor kisütésére szolgáló terminál
8.	VCC	Tápfeszültség, általában 5 és 15 V között

Az "NE555" a Signetics által javasolt alkatrész eredeti neve . Sok gyártó kínálta ezt az összetevőt pinout kompatibilitással és más előtaggal. Ma ennek a komponensnek a CMOS-verzióit (például az LMC555-et) használják.

Működés elve

A blokkdiagramból láthatjuk az NE555 különböző összetevőit, nevezetesen:

• 2 komparátor (sárga és piros);
• 3 ellenállás konfigurálva feszültségosztóként. A két Vcc 1/3, illetve 2/3 feszültséget használjuk referenciaként az összehasonlítókhoz (zöld);
• 1 SET-RESET flip-flop, amelyet az összehasonlítók irányítanak (lila);
• 1 terelő (rózsaszín);
• 1 tranzisztor az időzítő kondenzátor (ég kék) kisütésére.

Az 555 működése a bemutatott blokkdiagram működési logikáját követi, és 4 különböző állapotot vehet fel.

• A RESET jel alacsony szinten van  : A flip-flop alaphelyzetbe áll, a kisütési tranzisztor aktiválódik, és a kimenet feltétlenül alacsony szinten marad. Más művelet nem lehetséges.
• A TRIG jel kisebb, mint a VCC 1/3-a  : a flip-flop aktiválódik (SET) és a kimenet magas szinten van, a kisülési tranzisztor deaktiválódik.
• A THRES jel meghaladja a VCC 2/3-át  : a flip-flop nullára áll (RESET) és a kimenet alacsony szinten van, a kisütési tranzisztor aktiválódik.
• A THRES és a TRIG jelek kisebbek, mint a VCC 2/3-a, és nagyobbak, mint a VCC 1/3  : a flip-flop megtartja korábbi állapotát, mint a kimenet és a kisütési tranzisztor.

Ezeket az állapotokat a következő táblázat foglalja össze:

VISSZAÁLLÍTÁS	KERÉKKÖTŐ	THRES	KI	DISCH
0	x	x	0	Aktív
1	<1/3 Vdc	x	1	Inaktív
1	> 1/3 Vdc	> 2/3 Vdc	0	Aktív
1	> 1/3 Vdc	<2/3 Vdc	Előző érték

Monostabil működés

Az NE555 monostabil konfigurációban történő használata lehetővé teszi, hogy egy meghatározott időtartamú impulzust csak egy ellenállás és egy kondenzátor segítségével hozzunk létre, amint azt a szemközti ábra mutatja. Impulzus keletkezik, amikor eső élt alkalmazunk az áramkör bemenetére (TRIG), az alábbi grafikon mutatja a kapott hullámalakokat.

Közvetlenül a leeső szél alkalmazása után a belső billenőkapcsoló aktiválódik, valamint a kimenet. Ugyanakkor a kisülési tranzisztort deaktiválják, lehetővé téve a C kondenzátor feltöltését az R ellenálláson keresztül. A kondenzátor kapcsainál a hullámforma megegyezik az első rendű RC áramkörével , amely feszültséglépcső felé néz exponenciális. Amikor ez az exponenciális érték eléri a Vcc tápfeszültség kétharmadát, a belső flip-flop deaktiválódik, így a kimenet és a kondenzátor nulla lesz. Az impulzus időtartamát a következő képlet adja meg: tw{\ displaystyle t_ {w}}

tw=1,1×R×VS{\ displaystyle t_ {w} = 1,1-szer R-szer C-szer}

Itt van az 555 diagramja is visszahúzható monostabilban, amely megegyezik a kivezetéshez csatlakoztatott 4-es PIN-kód kivételével: minden bemeneti impulzusnál az időzítő visszaáll, még akkor is, ha az előző impulzus még nem ért véget.

Fejlődés

A kondenzátor töltési görbéjét a következő képlet adja meg, lásd: RC áramkör  :

VVS=VVSVS(1-e-t/RVS) {\ displaystyle V_ {C} = V_ {CC} (1-e ^ {- t / RC}) ~}

Mivel a kondenzátor töltése t = 0-nál kezdődik, elegendő megoldani az előző t egyenletet:

t=-RVSln⁡(1-Vvs.VVSVS) {\ displaystyle t = -RC \ ln \ bal (1 - {\ frac {V_ {c}} {V_ {CC}}} \ jobb) ~}

Az impulzus időtartama megegyezik azzal az idővel, amely ahhoz szükséges, hogy a kondenzátor elérje a Vcc értékének 2/3-át, tehát:

tw=-RVSln⁡(1-2/3)=RVSln⁡3 {\ displaystyle t_ {w} = - RC \ ln (1-2 / 3) = RC \ ln {3} ~}

Értékével helyettesítve azt találjuk: ln⁡(3) {\ displaystyle \ ln (3) ~}

tw≈1,1RVS {\ displaystyle t_ {w} \ kb. 1,1RC ~}  

Stabil működés

A astabil konfiguráció lehetővé teszi, hogy a NE555 kell használni, mint egy oszcillátor . Két ellenállás és egy kondenzátor lehetővé teszi a rezgések frekvenciájának, valamint az üzemi ciklusnak a módosítását . Az alkatrészek elrendezése a szemközti ábrán látható. Ebben a konfigurációban a flip-flop minden ciklusban automatikusan visszaáll, és örök impulzus-vonatot generál az alábbiak szerint.

A teljes rezgést akkor hajtják végre, amikor a kondenzátor 1/3 Vcc és 2/3 Vcc között töltődik fel. Töltés közben az Ra és Rb ellenállások sorban vannak a kondenzátorral, de a kisütés csak Rb-n keresztül történik. Így változtatható meg az üzemi ciklus. A rezgések gyakorisága és az üzemi ciklus a következő összefüggéseket követi: f{\ displaystyle f}α{\ displaystyle \ alpha}

f=1.44(Rnál nél+2Rb)VS{\ displaystyle f = {\ frac {1.44} {(R_ {a} + 2R_ {b}) C}}} α=Rb(Rnál nél+2Rb){\ displaystyle \ alpha = {\ frac {R_ {b}} {(R_ {a} + 2R_ {b})}}} Fejlődés

Idézzük fel az előző szakaszban kidolgozott képletet:

t=-RVSln⁡(1-VVSVVSVS){\ displaystyle t = -RC \ ln \ bal (1 - {\ frac {V_ {C}} {V_ {CC}}} \ jobb)}

Mivel a magas szint időtartama az az időszak, amikor a kondenzátor a Vcc 1/3-ától a Vcc 2/3-ig töltődik fel: tH{\ displaystyle t_ {H}}

tH=[-(Rnál nél+Rb)VSln⁡(1-2/3)]-[-(Rnál nél+Rb)VSln⁡(1-1/3)]{\ displaystyle t_ {H} = \ bal [- (R_ {a} + R_ {b}) C \ ln (1-2 / 3) \ jobb] - \ bal [- (R_ {a} + R_ {b }) C \ ln (1-1 / 3) \ jobbra]}

Csoportosítással:

tH=(Rnál nél+Rb)VSln⁡(2) {\ displaystyle t_ {H} = (R_ {a} + R_ {b}) C \ ln (2) ~}

Értékével helyettesítve azt találjuk: ln⁡(2) {\ displaystyle \ ln (2) ~}

tH≈0,693(Rnál nél+Rb)VS{\ displaystyle t_ {H} \ kb. 0.693 (R_ {a} + R_ {b}) C}

Mivel a kisülés csak ellenállás révén történik, a (z) egyenlet : Rb{\ displaystyle R_ {b}}tL{\ displaystyle t_ {L}}

tL≈0,693(Rb)VS{\ displaystyle t_ {L} \ kb. 0,693 (R_ {b}) C}

E két egyenletből a következőképpen lehet levezetni a gyakoriságot és az üzemi ciklust:

f=1tH+tL=1ln⁡(2)(Rnál nél+2Rb)VS≈1.44(Rnál nél+2Rb)VS{\ displaystyle f = {\ frac {1} {t_ {H} + t_ {L}}} = {\ frac {\ frac {1} {\ ln (2)}} {(R_ {a} + 2R_ { b}) C}} \ kb {\ frac {1.44} {(R_ {a} + 2R_ {b}) C}}} α=tHtH+tL=Rb(Rnál nél+2Rb){\ displaystyle \ alpha = {\ frac {t_ {H}} {t_ {H} + t_ {L}}} = {\ frac {R_ {b}} {(R_ {a} + 2R_ {b})} }}  

Alkalmazások

Az 555-ös áramkört továbbra is használják az oktatásban. Megtalálható egyszerű alkatrészekben is, amelyek kevés alkatrészt és gyors tervezést igényelnek (LED villog, hőmérsékletmérő, számláló rendszerek). Annyira ismert, hogy egy versenyt szánnak neki: az 555-ös versenyt . (Nem funkcionális link)

Az NE555 változatai

Ennek az integrált áramkörnek több változata létezik. Az ICM7555 áramkör egy módosított NE555. Ez az áramkör nem tartalmaz bipoláris tranzisztorokat, hanem szigetelt kaputér-tranzisztorokat . Ennek eredményeként amellett, hogy nagyon kevés áramot fogyaszt, megnő az üzemi feszültsége (2V és 18V között). Ezenkívül a feszültségérzékelők bemeneti árama pico amper nagyságrendű. Ez a modell különösen precíziós időzítőkhöz használható, nagyon alacsony feszültséggel. Más modellek is eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. Vannak, akik akár több MHz- ig is oszcillálhatnak , mások nagyon alacsony feszültséggel működhetnek (egyes modelleknél 1 V-tól). Ezek az áramkörök azonban sokkal drágábbak, mint a szokásos NE555, és kisebb méretben készülnek. Ezért nem nagyon hozzáférhetők a nagyközönség számára.

Ekvivalens integrált áramkörök

Az áramkörnek számos származéka van, többek között:

• Kétpólusú
  • MC1455
  • NA555
  • SA555
  • SE555
  • XTR655
• MOSFET
  • ICM7555
  • LMC555
  • TLC555

Megjegyzések és hivatkozások

1. (en) semiconductormuseum.com - Interjú Hans Camenzinddel
2. "  Oral History Hans Camenzind Historic 555 Integrated Circuit Index  " , www.semiconductormuseum.com (elérhető : 2021. június 17. )
3. (en) A Signetics 1973. évi adatlapja bemutatta az NE555 és az NE556 adatokat
4. (in) adatlap NE556 Texas Instruments [PDF]
5. (hu) LMC555 Texas Instruments adatlap [PDF]
6. (in) Tony van Roon - 555 timer bemutató
7. (in) adatlap az Intersil ICM755-től [PDF]
8. (in) adatlap az ON Semiconductor MC1455-től [PDF]
9. (en) NE555 Texas Instruments adatlap [PDF]
10. (a) adatlapja XTR655 X-REL Semiconductor [PDF]

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

• Monostabil rocker
• Multivibrátor

Külső linkek

• Időzítő 555 az etronics.free.fr oldalon
• A híres NE555 integrált áramkör
• Astabil multivibrátor áramkör elemzése és szintézise NE555 integrált áramkör - online számológép segítségével
• (en) [PDF] NE555 adatlapok

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">