Мультивибратор на 555 таймере

Таймеры — NA555 , NE555 , SA555 , SE555

1 Особенности

• Диапазон времени от микросекунд до часов
• Астабильный или моностабильный режимы
• Регулируемый коэффициент заполнения
• ТТЛ—совместимый выход может быть использован как сток или исток (до 200 мА)
• Изделие соответствует стандарту MIL-PRF-38535

Купить NE555

2 Применение

• Биометрия отпечатков пальцев
• Биометрия сетчатки глаза
• RFID — считыватели

3 Описание

Эти устройства предназначены для работы в прецизионных времязадающих цепях и могут производить точные временные задержки или колебания. В режиме временной задержки или в моностабильном режиме временной интервал задается одним внешним резистором или конденсатором.

Пороговый уровень и уровень переключения располагаются в двух третях и одной трети от напряжения питания соответственно. Эти уровни могут быть изменены, путем изменения напряжения на выводе управления. Когда на вход trigger подается сигнал низкого уровня, таймер срабатывает и подает на вывод output высокий уровень напряжения. Если уровни сигналов на выводах trigger и threshold выше порогового уровня то триггер срабатывает и устанавливает низкий уровень напряжения на выводе output. Вывод reset (сброс) может переопределить значения напряжения на всех других выводах, чтобы запустить новый цикл синхронизации. Когда на вывод reset подается низкий уровень напряжения, триггер сбрасывается и устанавливает на выводе output тоже низкий уровень напряжения. Когда на выходе устанавливается низкий уровень, вывод discharge (разряд) замыкается через низкоомный канал на землю.

Выходная цепь способна поддерживать ток до 200 мА. Может работать с напряжением питания от 5 В до 15 В. При напряжении питания 5 В уровни напряжения на выходах совместимы с ТТЛ-входами.

Размеры для разных типов корпусов

Серийный номер	Корпус	Размеры
xx555	PDIP (8)	9.81 мм × 6.35 мм
	SOP (8)	6.20 мм× 5.30 мм
	TSSOP (8)	3.00 мм× 4.40 мм
	SOIC (8)	4.90 мм× 3.91 мм

4 Упрощенная схема

6 Расположение и назначение выводов

NA555…D или P корпус
NE555…D, P, PS, или PW корпус
SA555…D или P корпус
SE555…D, JG, или P корпус (Вид сверху)SE555…FK корпус (NC — не задействованные выводы)

ВЫВОД			I/O	Описание
Название	D, P, PS, PW, JG	FK
	NO.
CONT	5	12	I/O	Управляет пороговым напряжением компаратора, позволяет отказаться от подключения конденсатора.
DISCH	7	17	O	При открытом транзисторе через него происходит разряд времязадающего конденсатора.
GND	1	2	–	Земля
NC		1, 3, 4, 6, 8, 9, 11, 13, 14, 16, 18, 19	–	Внутренне не подключенные выводы
OUT	3	7	O	Выход таймера для подключения нагрузки
RESET	4	10	I	При подаче напряжения низкого уровня на этот вывод таймер сбрасывается и на выводах OUT и DISCH устанавливается низкий уровень напряжения
THRES	6	15	I	Остановка работы таймера. Когда напряжение на THRES > CONT на выводах OUT и DISCH устанавливается низкий уровень напряжения
TRIG	2	5	I	Запуск таймера. При подаче напряжения на TRIG < ½ CONT на выводах OUT и DISCH устанавливается высокий уровень напряжения
VCC	8	20	–	Напряжение питания, от 4.5 В до 16 В. (SE555 максимум 18 В)

7 Характеристики

7.1 Абсолютные максимальные значения(1)

В рабочем диапазоне температур на открытом воздухе (если не указано иное)

			Мин.	Макс.	Ед. изм.
VCC	Напряжение питания(2)			18	В
VI	Входное напряжение	CONT, RESET, THRES, TRIG		VCC	В
IO	Выходной ток			±225	мA
θJA	Тепловое сопротивление для корпусов (3)(4)	D корпус		97	°C/Вт
		P корпус		85
		PS корпус		95
		PW корпус		149
θJC	Тепловое сопротивление для корпусов(5)(6)	FK корпус		5.61	°C/Вт
		JG корпус		14.5
TJ	Рабочая температура			150	°C
	Температура корпуса в течении 60 с.	FK корпус		260	°C
	Температура пайки для корпуса в течении 60 с.	JG корпус		300	°C

(1) Абсолютные максимальные значения указывают пределы, превышение которых, может привести к повреждению устройства. Электрические характеристики не применяются при работе с устройством за пределами своих заявленных условий эксплуатации. Воздействие абсолютных максимальных значений на устройство в течении длительного времени, может повлиять на его надежность.

(2) Все напряжения указаны по отношению к земле.

(3) Максимальная рассеиваемая мощность является функцией от TJ(max), θJA, и TA. Максимально допустимая рассеиваемая мощность при любой допустимой температуре окружающего воздуха равна PD = (TJ(max) — TA) / θJA. Работа на абсолютном максимуме TJ от 150°C может повлиять на надежность.

(4) Тепловое сопротивление для корпуса рассчитывается по стандарту JESD 51-7.

(5) Максимальная рассеиваемая мощность является функцией от TJ(max), θJC, и TC. Максимально допустимая рассеиваемая мощность при любой допустимой температуре окружающего воздуха равна PD = (TJ(max) — TС) / θJС. Работа на абсолютном максимуме TJ от 150°C может повлиять на надежность.

(6) Тепловое сопротивление для корпуса рассчитывается по стандарту MIL-STD-883.

7.2 Температура хранения

Параметр	Описание	Мин.	Макс.	Ед. изм.
Tstg	Диапазон температуры хранения	–65	150	°C

7.3 Рекомендуемые Условия

В рабочем диапазоне температур на открытом воздухе (если не указано иное)

			MIN	MAX	Ед. изм.
VCC	Напряжение питания	NA555, NE555, SA555	4.5	16	В
		SE555	4.5	18
VI	Входное напряжение	CONT, RESET, THRES, and TRIG		VCC	В
IO	Выходной ток			±200	мA
TA	Рабочая температура на открытом воздухе	NA555	–40	105	°C
		NE555	0	70
		SA555	–40	85
		SE555	–55	125

7.4 Электрические характеристики

VCC = от 5 В до 15 В, TA = 25°C (если не указано иное)

Параметр	Условия испытаний		SE555			NA555 NE555 SA555			Ед. изм.
			MIN	TYP	MAX	MIN	TYP	MAX
Уровень напряжения на выводе THRES	VCC = 15 В		9.4	10	10.6	8.8	10	11.2	В
	VCC = 5 В		2.7	3.3	4	2.4	3.3	4.2
Ток(1) через вывод THRES				30	250		30	250	нA
Уровень напряжения на выводеTRIG	VCC = 15 В		4.8	5	5.2	4.5	5	5.6	В
		TA = от –55°C до 125°C	3		6
	VCC = 5 В		1.45	1.67	1.9	1.1	1.67	2.2
		TA = от –55°C до 125°C			1.9
Ток через вывод TRIG	при 0 В на TRIG			0.5	0.9		0.5	2	мкA
Уровень напряжения на выводе RESET			0.3	0.7	1	0.3	0.7	1	В
	TA = от –55°C до 125°C				1.1
Ток через вывод RESET	при VCC на RESET			0.1	0.4		0.1	0.4	мA
	при 0 В на RESET			–0.4	–1		–0.4	–1.5
Переключающий ток на DISCH в закрытом состоянии				20	100		20	100	нA
Переключающее напряжение на DISCH в открытом состоянии	VCC = 5 В, IO = 8 мA						0.15	0.4	В
Напряжение на CONT	VCC = 15 В		9.6	10	10.4	9	10	11	В
		TA = от –55°C до 125°C	9.6		10.4
	VCC = 5 В		2.9	3.3	3.8	2.6	3.3	4
		TA = от –55°C до 125°C	2.9		3.8
Низкий уровень напряжения на выходе	VCC = 15 В, IOL = 10 мA			0.1	0.15		0.1	0.25	В
		TA = от –55°C до 125°C			0.2
	VCC = 15 В, IOL = 50 мА			0.4	0.5		0.4	0.75
		TA = от –55°C до 125°C			1
	VCC = 15 В, IOL = 100 мА			2	2.2		2	2.5
		TA = от –55°C до 125°C			2.7
	VCC = 15 В, IOL = 200 мA			2.5			2.5
	VCC = 5 В, IOL = 3.5 мA	TA = от –55°C до 125°C			0.35
	VCC = 5 В, IOL = 5 мA			0.1	0.2		0.1	0.35
		TA = от –55°C до 125°C			0.8
	VCC = 5 В, IOL = 8 мA			0.15	0.25		0.15	0.4
Высокий уровень напряжения на выходе	VCC = 15 В, IOH = –100 мA		13	13.3		12.75	13.3		В
		TA = от –55°C до 125°C	12
	VCC = 15 В, IOH = –200 мA			12.5			12.5
	VCC = 5 В, IOH = –100 мA		3	3.3		2.75	3.3
		TA = от –55°C до 125°C	2
Потребляемый ток	Низкий уровень на выходе, без нагрузки	VCC = 15 В		10	12		10	15	мA
		VCC = 5 В		3	5		3	6
	Низкий уровень на выходе, без нагрузки	VCC = 15 В		9	10		9	13
		VCC = 5 В		2	4		2	5

(1) Этот параметр влияет на максимальные значения времязадающих резисторов RA и RB в цепи Рис. 12. Для примера, когда VCC = 5 V R = RA + RB ≉ 3.4 МОм, и для VCC = 15 В максимальное значение равно 10 мОм.

7.5 Эксплуатационные характеристики

VCC = от 5 В до 15 В, TA = 25°C (если не указано иное)

Параметр		Условия испытаний(2)	SE555			NA555 NE555 SA555			Ед. изм.
			Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.
Начальная погрешность интервалов времени(3)	Каждый таймер, моностабильный(4)	TA = 25°C		0.5	1.5(1)		1	3	%
	Каждый таймер, астабильный(5)			1.5			2.25
Температурный коэффициент временного интервала	Каждый таймер, моностабильный(4)	TA = MIN to MAX		30	100(1)		50		ppm/ °C
	Каждый таймер, астабильный(5)			90			150
Изменение временного интервала от напряжения питания	Каждый таймер, моностабильный(4)	TA = 25°C		0.05	0.2(1)		0.1	0.5	%/V
	Каждый таймер, астабильный(5)			0.15			0.3
Время нарастания выходного импульса		CL = 15 пФ, TA = 25°C		100	200(1)		100	300	нс
Время спада выходного импульса		CL = 15 пФ, TA = 25°C		100	200(1)		100	300	нс

(1) Соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, эти параметры не проходили производственные испытания.

(2) Для условий указанных как Мин. и Макс. , используют соответствующее значение, указанное в рекомендуемых условиях эксплуатации.

(3) Погрешность интервала времени определяется как разность между измеренным значением и средним значением случайной выборки из каждого процесса.

(4) Значения указаны для моностабильной схемы, показанной на рис. 9, со следующими значениями компонентов RA = 2 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

(5) Значения указаны для астабильной схемы, показанной на рис. 9, со следующими значениями компонентов RA = 1 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

7.6 Типовые характеристики

Данные для температур ниже -40 ° C и выше 105 ° C применимы только для SE555

Рис.1 Выходное напряжение низкого уровня от выходного тока низкого уровня для напряжения питания 5 В.	Рис.2 Выходное напряжение низкого уровня от выходного тока низкого уровня для напряжения питания 10 В.
Рис.3 Выходное напряжение низкого уровня от выходного тока низкого уровня для напряжения питания 15 В.	Рис. 4 Падение напряжения между источником питания и выходом от выходного тока высокого уровня.
Рис. 5 Потребляемый ток от напряжения питания	Рис. 6 Нормированная длительность выходного импульса (моностабильная схема) от напряжения питания.
Рис. 7 Нормированная длительность выходного импульса (моностабильная схема) от температуры окружающей среды.	Рис. 8 Время задержки распространения сигнала от запускающего импульса низкого уровня.

8 Подробное описание

8.1 Обзор

Таймеры серии xx555 популярны и просты в использовании и зачастую применяются для синхронизации временных интервалов от 1 мкс до часов или частот от <1 мГц до 100 кГц. В режиме временной задержки или моностабильном режиме заданный интервал регулируется одним внешним компонентом (резистором и конденсатором). В астабильном режиме работы частоту и коэффициент заполнения можно изменять независимо друг от друга двумя внешними резисторами и конденсатором.

8.2 Функциональная блок-схема

1. Номера выводов показаны для корпусов D, JG, P, PS, и PW.
2. RESET может быть заменен TRIG, который можно заменить THRES.

8.3 Описание характеристик

8.3.1 Моностабильный режим работы

Для работы в моностабильном режиме любой из таймеров этой серии может быть подключен как показано на Рис. 9.

Рис. 9 Схема включения для моностабильного режима работа.

Рис. 10 Осциллограмма напряжений для моностабильного режима работы.

Рис 11 Длительность выходного импульса от емкости конденсатара

8.3.2 Астабильный режим работы

Рис. 12 Схема включения для астабильного режима работы. Рис. 13 Осциллограмма напряжений для астабильного режима работы.

9. Применение

9.1 Информация для применения

В таймерах серии xx555 используются резистор и конденсатор для формирования времени задержки или рабочей частоты. В данном разделе представлена упрощенная информация для разработки схем.

9.2 Типичные схемы применения

9.2.1 Индикатор пропуска импульсов

Схема показанная на Рис. 16, может быть использована для обнаружения недостающих импульсов или ненормальной длительности интервалов между импульсами. Интервал синхронизации моностабильной схемы перезапускает непрерывную последовательность входных импульсов до тех пор, пока интервал между импульсами меньше интервала синхронизации. Больший интервал между импульсами, пропущенные импульсы или прекращение подачи импульсов позволяет завершиться интервалу синхронизации, тем самым создавая выходной импульс, как показано на Рис. 17.

Рис. 16 Схема индикатора пропуска импульсов

9.2.2 Требования к проектированию

Входная ошибка (отсутствие импульса) должна быть большой. Небольшой входной сигнал не будет обнаружен, так как времязадающий конденсатор «C» будет разряжен.

9.2.1.1 Подробное описание проектирования

Следует подобрать величину RA и C таким образом, чтобы RA× C>. RL улучшает VOH, но не является обязательным для совместимости с ТТЛ-логикой.

9.2.1.2 Диаграмма напряжений

Рис. 17 Осциллограмма выполнения синхронизации для индикатора пропуска импульсов

9.2.2 ШИМ регулятор на 555

Работа таймера может регулироваться, с помощью изменения внутреннего порога срабатывания и переключения, которое осуществляется подачей внешнего напряжения или тока на вывод CONT. На Рис. 18 показана схема для широтно-импульсной модуляции. Непрерывная последовательность входных импульсов запускает моностабильный мультивибратор, а управляющий сигнал модулирует пороговое напряжение. На Рис. 19 показана, полученная на выходе широтно-импульсная модуляция. В то врем как синусоидальный модулирующий сигнал может быть любой формы.

Рис. 18 Схема ШИМ-регулятора на 555

Номера выводов показаны для корпусов D, JG, P, PS, и PW.

1. Модулирующий сигнал может быть подключен напрямую или через емкость к выводу CONT. Для подключения напрямую воздействие напряжения и сопротивления источника модуляции на отклонение таймера, должно учитываться.

9.2.2.1 Требования к проектированию

На вход синхронизации должны подаваться VOL и VOH больше и меньше 1/3 напряжения питания. Напряжение на входе модулирующего сигнала должно изменяться относительно земли. Подключаемая нагрузка должна быть терпима к нелинейности передаточной функции; связь между модуляцией и шириной импульса не является линейной, поскольку заряд конденсатора в RC-цепочке идет по отрицательной экспоненциальной кривой.

9.2.2.2 Подробное описание проектирования

Следует подобрать RA и C таким образом, чтобы RA × C = 1/4 . RL улучшает VOH, но не является обязательным для совместимости с ТТЛ-логикой.

9.2.2.3 Диаграмма напряжений

Рис. 19 Осциллограмма ШИМ-модуляции.

9.2.3 Фазово-импульсная модуляция

На Рис. 20 показана схема включения 555 для работы в качестве фазово-импульсного регулятора. В этой схеме регулируется пороговое напряжение и, тем самым, время задержки, связанное с несинхронизируемым генератором.На Рис. 21 показан сигнал треугольной формы для этой цепи; однако сигнал может быть любой формы.

Рис. 20 Схема включения для фазово-импульсной модуляции

9.2.3.1 Требования к проектированию

Постоянный и переменный ток на входе модулирующего сигнала, будут изменять верхние и нижние пороговые значения напряжения времязадающего конденсатора. Частота и коэффициент заполнения будут измениться в зависимости от модулирующего сигнала.

9.2.3.2 Подробное описание проектирования

Номинальная выходная частота и коэффициент заполнения можно вычислить по формуле для астабильного мультивибратора. RL улучшает VOH, но не является обязательным для совместимости с ТТЛ-логикой.

9.2.3.3 Диаграмма напряжений

Рис. 21 Осциллограмма напряжений для фазово-импульсной модуляции

9.2.4 Последовательный таймер

Многие устройства, например такие как компьютеры требуют сигналы для инициализации условий во время запуска. Другие, такие как испытательное оборудование требуют активирующих тестовых сигналов в последовательности импульсов. Данная схема может быть подключена, чтобы обеспечить такое последовательное управление. Таймеры могут использоваться в различных комбинациях, как с астабильной так и моностабильной схемой подключения, с модуляцией и без для исключительно гибкого управления формой сигнала. На Рис. 22 показана последовательная схема с возможность применения во многих системах, а на Рис. 23 показана диаграмма напряжений на выходе.

Рис. 22 Последовательный таймер на 555

9.2.4.1 Требования к проектированию

Последовательный таймер представляет собой цепочку из нескольких, соединенных между собой, таймеров, подключенных по моностабильной схеме. Подключенные компоненты — резисторы 33 кОм и конденсаторы 0.001 мкФ.

Описание и область применения

NE555 является разработкой американской компании Signetics, специалисты которой в условиях экономического кризиса не сдались и смогли воплотить в жизнь труды Ганса Камензинда. Именно он в 1970 году сумел доказать важность своего изобретения, которое на тот момент не имело аналогов. ИМС NE555 имела высокую плотность монтажа при низкой себестоимости, чем заслужила особый статус.

Впоследствии её стали копировать конкурирующие производители из разных стран мира. Так появилась отечественная КР1006ВИ1, которая так и осталась уникальной в данном семействе. Дело в том, что в КР1006ВИ1 вход останова (6) имеет приоритет над входом запуска (2). В импортных аналогах других фирм такая особенность отсутствует. Данный факт следует учитывать при разработке схем с активным использованием двух входов.

Однако в большинстве случаев приоритеты не влияют на работу устройства. С целью снижения мощности потребления, ещё в 70-х годах прошлого века был налажен выпуск таймера КМОП-серии. В России микросхема на полевых транзисторах получила название КР1441ВИ1.

Наибольшее применение 555 таймер нашёл в построении схем генераторов и реле времени с возможностью задержки от микросекунд до нескольких часов. В более сложных устройствах он выполняет функции по исключению дребезга контактов, ШИМ, восстановлению цифрового сигнала и так далее.

Основные параметры ИМС серии 555

Внутреннее устройство NE555 включает в себя пять функциональных узлов, которые можно видеть на логической диаграмме. На входе расположен резистивный делитель напряжения, который формирует два опорных напряжения для прецизионных компараторов. Выходные контакты компараторов поступают на следующий блок – RS-триггер с внешним выводом для сброса, а затем на усилитель мощности. Последним узлом является транзистор с открытым коллектором, который может выполнять несколько функций, в зависимости от поставленной задачи.

Рекомендуемое напряжение питания для ИМС типа NA, NE, SA лежит в интервале от 4,5 до 16 вольт, а для SE может достигать 18В. При этом ток потребления при минимальном Uпит равен 2–5 мА, при максимальном Uпит – 10–15 мА. Некоторые ИМС 555 КМОП-серии потребляют не более 1 мА. Наибольший выходной ток импортной микросхемы может достигать значения в 200 мА. Для КР1006ВИ1 он не выше 100 мА.

Качество сборки и производитель сильно влияют на условия эксплуатации таймера. Например, диапазон рабочих температур NE555 составляет от 0 до 70°C, а SE555 от -55 до +125°C, что важно знать при конструировании устройств для работы в открытой окружающей среде. Более детально ознакомиться с электрическими параметрами, узнать типовые значения напряжения и тока на входах CONT, RESET, THRES, и TRIG можно в datasheet на ИМС серии XX555.

Расположение и назначение выводов

NE555 и её аналоги преимущественно выпускаются в восьмивыводном корпусе типа PDIP8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное. Условное графическое обозначение таймера представляет собой прямоугольник с надписью G1 (для генератора одиночных импульсов) и GN (для мультивибраторов).

1. Общий (GND). Первый вывод относительно ключа. Подключается к минусу питания устройства.
2. Запуск (TRIG). Подача импульса низкого уровня на вход второго компаратора приводит к запуску и появлению на выходе сигнала высокого уровня, длительность которого зависит от номинала внешних элементов R и С. О возможных вариациях входного сигнала написано в разделе «Одновибратор».
3. Выход (OUT). Высокий уровень выходного сигнала равен (Uпит-1,5В), а низкий – около 0,25В. Переключение занимает около 0,1 мкс.
4. Сброс (RESET). Данный вход имеет наивысший приоритет и способен управлять работой таймера независимо от напряжения на остальных выводах. Для разрешения запуска необходимо, чтобы на нём присутствовал потенциал более 0,7 вольт. По этой причине его через резистор соединяют с питанием схемы. Появление импульса менее 0,7 вольт запрещает работу NE555.
5. Контроль (CTRL). Как видно из внутреннего устройства ИМС он напрямую соединен с делителем напряжения и в отсутствие внешнего воздействия выдаёт 2/3 Uпит. Подавая на CTRL управляющий сигнал, можно получить на выходе модулированный сигнал. В простых схемах он подключается к внешнему конденсатору.
6. Останов (THR). Является входом первого компаратора, появление на котором напряжения более 2/3Uпит останавливает работу триггера и переводит выход таймера в низкий уровень. При этом на выводе 2 должен отсутствовать запускающий сигнал, так как TRIG имеет приоритет перед THR (кроме КР1006ВИ1).
7. Разряд (DIS). Соединен напрямую с внутренним транзистором, который включен по схеме с общим коллектором. Обычно к переходу коллектор-эмиттер подключают времязадающий конденсатор, который разряжается, пока транзистор находится в открытом состоянии. Реже используется для наращивания нагрузочной способности таймера.
8. Питание (VCC). Подключается к плюсу источника питания 4,5–16В.

Режимы работы NE555

Таймер 555 серии работает в одном из трёх режимов, рассмотрим их более детально на примере микросхемы NE555.

Одновибратор

Принципиальная электрическая схема одновибратора приведена на рисунке. Для формирования одиночных импульсов, кроме микросхемы NE555, понадобится сопротивление и полярный конденсатор. Схема работает следующим образом. На вход таймера (2) подают одиночный импульс низкого уровня, который приводит к переключению микросхемы и появлению на выходе (3) высокого уровня сигнала. Продолжительность сигнала рассчитывается в секундах по формуле:

t=1,1*R*C.

По истечении заданного времени (t) на выходе формируется сигнал низкого уровня (исходное состояние). По умолчанию вывод 4 объединен с выводом 8, то есть имеет высокий потенциал.

Во время разработки схем нужно учесть 2 нюанса:

1. Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
2. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после основного, не повлияет на работу таймера, пока не истечет время t.

На работу генератора одиночных импульсов можно влиять извне двумя способами:

• подать на Reset сигнал низкого уровня, который переведёт таймер в исходное состояние;
• пока на вход 2 поступает сигнал низкого уровня, на выходе будет оставаться высокий потенциал.

Таким образом, с помощью одиночных сигналов на входе и параметров времязадающей цепочки можно получать на выходе импульсы прямоугольной формы с чётко заданной длительностью.

Мультивибратор

Мультивибратор представляет собой генератор периодических импульсов прямоугольной формы с заданной амплитудой, длительностью или частотой, в зависимости от поставленной задачи. Его отличие от одновибратора состоит в отсутствии внешнего возмущающего воздействия для нормального функционирования устройства. Принципиальная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке.

В формировании повторяющихся импульсов участвуют резисторы R1, R2 и конденсатор С1. Время импульса (t1), время паузы(t2), период (T) и частоту (f) рассчитывают по нижеприведенным формулам: Из данных формул несложно заметить, что время паузы не сможет превысить время импульса, то есть достичь скважности (S=T/t1) более 2 единиц не удастся. Для решения проблемы в схему добавляют диод, катод которого соединяют с выводом 6, а анод с выводом 7.

В datasheet на микросхемы часто оперируют величиной, обратной скважности — Duty cycle (D=1/S), которую отображают в процентах.

Схема работает следующим образом. В момент подачи питания конденсатор С1 разряжен, что переводит выход таймера в состояние высокого уровня. Затем С1 начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 UПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе появляется низкий уровень сигнала. Начинается процесс разряда конденсатора (t1), который продолжается до нижнего порогового значения 1/3 UПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера устанавливается высокий уровень сигнала. В результате схема переходит в автоколебательный режим.

Прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером

Внутри таймера NE555 встроен двухпопроговый компаратор и RS-триггер, что позволяет реализовывать прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение делится компаратором на три части, при достижении каждой из которых происходит очередное переключение. При этом величина гистерезиса (обратного переключения) равна 1/3 UПИТ. Возможность применения NE555 в качестве прецизионного триггера востребована в построении систем автоматического регулирования.

3 наиболее популярные схемы на основе NE555

Практический вариант схемы одновибратора на TTL NE555 приведен на рисунке. Схема питается однополярным напряжением от 5 до 15В. Времязадающими элементами здесь являются: резистор R1 – 200кОм-0,125Вт и электролитический конденсатор С1 – 4,7мкФ-16В. R2 поддерживает на входе высокий потенциал, пока некоторое внешнее устройство не сбросит его до низкого уровня (например, транзисторный ключ). Конденсатор С2 защищает схему от сквозных токов в моменты переключения.

Активизация одновибратора происходит в момент кратковременного замыкания на землю входного контакта. При этом на выходе формируется высокий уровень длительностью:

t=1,1*R1*C1=1,1*200000*0,0000047=1,03 c.

Таким образом, данная схема формирует задержку выходного сигнала относительно входного на 1 секунду.

Мигание светодиодом на мультивибраторе

Отталкиваясь от рассмотренной выше схемы мультивибратора можно собрать простую светодиодную мигалку. Для этого к выходу таймера последовательно с резистором подключают светодиод. Номинал резистора находят по формуле:

R=(UВЫХ-ULED)/ILED,

UВЫХ – амплитудное значение напряжения на выводе 3 таймера.

Количество подключаемых светодиодов зависит от типа применяемой микросхемы NE555, её нагрузочной способности (КМОП или ТТЛ). Если необходимо мигать светодиодом мощностью более 0,5 Вт, то схему дополняют транзистором, нагрузкой которого станет светодиод.

Реле времени

Схема регулируемого таймера (электронное реле времени) показана на рисунке. С её помощью можно вручную задавать длительность выходного сигнала от 1 до 25 секунд. Для этого последовательно с постоянным резистором в 10 кОм устанавливают переменный номиналом в 250 кОм. Ёмкость времязадающего конденсатора увеличивают до 100 мкФ.

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии на выводе 2 присутствует высокий уровень (от источника питания), а на выводе 3 низкий уровень. Транзисторы VT1, VT2 закрыты. В момент подачи на базу VT1 положительного импульса по цепи (Vcc-R2-коллектор-эмиттер-общий провод) протекает ток. VT1 открывается и переводит NE555 в режим отсчета времени. Одновременно на выходе ИМС появляется положительный импульс, который открывает VT2. В результате ток эмиттера VT2 приводит к срабатыванию реле. Пользователь может в любой момент прервать выполнение задачи, кратковременно закоротив RESET на землю.

Транзисторы SS8050, приведенные на схеме, можно заменить на КТ3102.

Рассмотреть все популярные схемы на основе NE555 в одной статье невозможно. Для этого существуют целые сборники, в которых собраны практические наработки за всё время существования таймера. Надеемся, что приведенная информация послужит ориентиром во время сборки схем, в том числе нагрузкой которых служат светодиоды.

NE555

Внешний вид таймера NE555N (буква N обозначает тип корпуса — PDIP8) Логическая диаграмма Принципиальная схема

555 — интегральная схема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Впервые выпущен в 1971 году компанией Signetics под обозначением NE555. Функциональные аналоги оригинального NE555 выпускаются во множестве биполярных и КМОП-вариантов. Сдвоенная версия 555 выпускается под обозначением 556, счетверенная — под обозначением 558.

Представляет собой асинхронный RS-триггер со специфическими порогами входов, точно заданными аналоговыми компараторами и встроенным делителем напряжения.

Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искажённого в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи напряжения, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.

История разработки и модификации

Летом 1970 года США находились в экономическом кризисе. Микроэлектронная компания Signetics сократила половину персонала. Среди уволенных оказался и схемотехник Ганс Камензинд, разрабатывавший на Signetics микросхемы ФАПЧ. Камензинд продолжил работу над аналоговыми схемами у себя в гараже. Вначале он отладил схему интегрального ГУН с частотой, не зависевшей от напряжения питания. Схема ФАПЧ, впоследствии выпускавшаяся под именем NE566, содержала все структурные блоки будущего таймера 555 — делитель напряжения, компараторы, триггер и аналоговый ключ. Она вырабатывала колебания треугольной формы, амплитуда которых была задана внутренним делителем, а частота — внешней частотозадающей RC-цепью.

Камензинд сумел продать разработку бывшему работодателю, а затем предложил доработать ИС 566, превратив её в ждущий мультивибратор — генератор одиночных импульсов. Идея встретила сопротивление: оппоненты полагали, что дешёвый интегральный таймер подорвёт сложившийся рынок операционных усилителей и стабилитронов, и только благодаря вмешательству руководителя продаж Арта Фьюри проект получил одобрение. Фьюри и придумал ему название NE555 (NE — префикс Signetics). Долгое время Камензинду не удавалось упаковать схему в дешёвый восьмивыводной корпус — модифицированный 556 получался девятивыводной. Решением стала замена встроенного генератора стабильного тока, заряжавшего времязадающий конденсатор, на обычный резистор. В микросхеме ГУН такая замена была недопустимой, в микросхеме таймера она оказалась оправданной. Ещё пять месяцев заняла подготовка отлаженной на макете схемы к производству. За это время сотрудники Signetics, ушедшие к конкурентам вместе с разработкой Камензинда, успели запустить её в серию, но с началом продаж настоящего NE555 отказались от этого проекта. По настоянию Фьюри NE555 продавался по беспрецедентно низкой для своего времени стартовой цене в 75 центов — в 1971 году никто из конкурентов не был готов к соперничеству на такой отметке. Микросхема содержала 23 транзистора, 16 резисторов и 2 диода.

По мере удешевления производства выпуск 555 освоили и конкуренты. Российскими аналогами таймеров типа 555 являются КР1006ВИ1, КР1008ВИ1 и КР1087ВИ2. КР1087ВИ3 — сдвоенный таймер (аналог 556); КР1087ВИ1 — счетверённый таймер (аналог 558). Следует заметить, что таймер КР1006ВИ1 по своей логике работы имеет одно отличие от прототипа NE555, а именно вход останова R отечественной микросхемы имеет приоритет над входом запуска S, тогда как у других микросхем — наоборот. Данное обстоятельство не отражено в официальной документации к микросхеме КР1006ВИ1 и потому нередко становилось причиной проблем у неискушённых радиолюбителей. К счастью, в большинстве конструкций, где используется таймер, приоритеты входов R и S не играют роли. Также выпускаются различные экономичные модификации таймера, выполненные по КМОП-технологии, например это микросхемы ICM7555IPA, GLC555 и их отечественный аналог КР1441ВИ1. Первую КМОП-версию начали выпускать ещё в 1970-е годы на Intersil.

Описание и основные параметры схемы

Микросхема состоит из делителя напряжения с двумя опорными напряжениями для сравнения, двух прецизионных компараторов (низкого и высокого уровней), RS-триггера с дополнительным входом сброса, транзисторного ключа с открытым коллектором и выходного усилителя мощности для увеличения нагрузочной способности.

Номинальное напряжение питания базовой версии микросхемы может находиться в пределах 4,5…16,5 В. Некоторые модификации работоспособны до 18 В. КМОП-версии отличаются возможностью работы при пониженном напряжении питания (от 2 В).

Потребляемый микросхемой ток может достигать величины 6…15 мА в зависимости от напряжения питания (6 мА при VCC = 5 В и 15 мА при VCC = 15 В). Типовое потребление бывает меньше и обычно составляет 3…10 мА в состоянии низкого уровня и 2…9 мА — в состоянии высокого. Ток потребления КМОП-версий таймера не превышает сотен микроампер.

Максимальный выходной ток для отечественной КР1006ВИ1 и КМОП-версий таймера составляет 100 мА. Большинство ныне выпускаемых зарубежных аналогов, выполненных по биполярной технологии, допускает выходной ток до 200 мА и более.

Особенности и недостатки

Применённая схема неотключаемого внутреннего делителя напряжения на входе троичного компаратора делает невозможным независимую установку напряжений сравнения верхнего и нижнего компараторов, что уменьшает область возможного применения микросхемы. В этих случаях можно применить микросхему двойного компаратора с двумя встроенными логическими элементами 3И-НЕ для построения RS-триггера NE521.

К недостаткам биполярного таймера также можно отнести значительный импульсный ток потребления (до 300—400 мА) в моменты переключения таймера. Этот ток вызван сквозными токами выходного каскада микросхемы. С данной особенностью связана рекомендация подключать между выводом 5 («контроль делителя») и минусом питания блокирующий конденсатор на 0,01…0,1 мкФ. Он защищает внутренний делитель микросхемы от помех, наводимых по цепи питания в моменты переключения таймера, что устраняет нестабильность его запуска и повышает общую надёжность схемы. Для аналогичных целей микросхему рекомендуется шунтировать по цепи питания керамическим конденсатором ёмкостью 1 мкФ, который располагается в непосредственной близости к микросхеме. Следует заметить, что указанный недостаток практически устранён в КМОП-версиях таймера, поэтому применение с ними дополнительных конденсаторов обычно не требуется.

Расположение выводов и обозначение на схемах

NE555 чаще всего выпускается в корпусе PDIP8 и SO8, но встречаются и другие варианты корпуса. На схемах обычно обозначается в виде прямоугольника с надписью «G1/GN», которая расшифровывается как специализированный генератор, используемый для формирования одиночных импульсов или серий импульсов. Расположение выводов является стандартным для всех однотипных микросхем:

№ вывода NE555	№ вывода NE556	Обозначение	Альтер- нативное обозначение	Назначение	Описание
1	7	GND	-U	Общий	Общий провод, минус питания
2	6 / 8	TRIG	S	Запуск	Когда напряжение на этом выходе становится ниже 1/3 от VCC, на выходе появляется напряжение высокого уровня, начинается отсчёт времени.
3	5 / 9	OUT	Q или без обозначения	Выход	На этом выводе формируется одно из двух напряжений, примерно соответствующих GND и VCC — 1,5 В, в зависимости от состояния таймера.
4	4 / 10	RESET	E	Сброс (разрешение запуска)	При подаче на этот вход напряжения менее 0,7 В выход микросхемы принудительно переходит в состояние низкого уровня (переключается на GND). Это происходит независимо от состояния других входов, то есть данный вход имеет наивысший приоритет. Другими словами, высокий уровень напряжения на данном входе (более 0,7 В) разрешает запуск таймера, в противном случае запуск запрещён.
5	3 / 11	CTRL	UR	Управление (контроль делителя)	Подключен напрямую к внутреннему делителю напряжения. При отсутствии внешнего сигнала имеет напряжение 2/3 от VCC. Определяет пороги останова и запуска.
6	2 / 12	THR	R	Останов	Когда напряжение на этом выводе превышает напряжение на выводе CTRL, на выходе устанавливается напряжение низкого уровня, интервал заканчивается. Останов возможен, если на вход TRIG не поступает сигнал запуска, так как вход TRIG имеет приоритет над THR (исключение — микросхема КР1006ВИ1).
7	1 / 13	DIS	◊ или ¤<	Разряд	Выход типа «открытый коллектор», обычно используется для разрядки времязадающего конденсатора между интервалами. Состояния этого выхода повторяют состояния основного выхода OUT, поэтому возможно их параллельное соединение для увеличения нагрузочной способности таймера по втекающему току.
8	14	VCC	+U	Питание	Плюс питания. 4.5V…18V.

Режимы работы NE555

Прецизионный триггер Шмитта

Если на соединенные входы THRES и TRIG подать входной сигнал, то NE555 будет работать в режиме инвертирующего прецизионного триггера Шмитта. Величина гистерезиса определяется встроенным делителем и равна трети напряжения питания.

Одновибратор

Схема подключения таймера в режиме одновибратора

Входной импульс низкого уровня на входе INPUT вызывает переключение таймера в режим отсчёта времени (на выходе OUTPUT высокий уровень), который длится заданный промежуток времени t = 1 , 1 ⋅ R ⋅ C {\displaystyle t=1,1\cdot R\cdot C} , а затем таймер переключается обратно в стабильное состояние (низкий уровень на выходе OUTPUT).
Стоит отметить два факта:

1. Появление низкого уровня на входе RESET переключает таймер в стабильное состояние и переводит выход OUTPUT на низкий уровень.
2. Пока на входе INPUT остаётся низкий уровень, выход OUTPUT всегда имеет высокий уровень.

Мультивибратор

Схема подключения таймера в автоколебательном режиме

Напряжение на выходе OUTPUT периодически меняется, генерируются прямоугольные импульсы, описываемые следующими уравнениями:
Длительность высокого уровня t 1 = ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C = 0 , 693 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C {\displaystyle t_{1}=\ln 2\cdot (R1+R2)\cdot C=0,693\cdot (R1+R2)\cdot C} ,
низкого — t 2 = ln ⁡ 2 ⋅ R 2 ⋅ C = 0 , 693 ⋅ R 2 ⋅ C {\displaystyle t_{2}=\ln 2\cdot R2\cdot C=0,693\cdot R2\cdot C}
Период T = ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + 2 ∗ R 2 ) ⋅ C = 0 , 693 ⋅ ( R 1 + 2 ∗ R 2 ) ⋅ C {\displaystyle T=\ln 2\cdot (R1+2*R2)\cdot C=0,693\cdot (R1+2*R2)\cdot C}
Частота f = 1 ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + 2 ∗ R 2 ) ⋅ C {\displaystyle f={\frac {1}{\ln 2\cdot (R1+2*R2)\cdot C}}}
Например, при номиналах

R 1 = 5 k O h m = 5000 O h m {\displaystyle R1=5kOhm=5000Ohm} , R 2 = 2 k O h m = 2000 O h m {\displaystyle R2=2kOhm=2000Ohm} , C = 47 μ F = 0 , 000047 F {\displaystyle C=47\mu F=0,000047F} имеем: t 1 = ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C = 0 , 693 ⋅ 7000 ⋅ 0 , 000047 = 0 , 227997 ( s e c ) {\displaystyle t_{1}=\ln 2\cdot (R1+R2)\cdot C=0,693\cdot 7000\cdot 0,000047=0,227997(sec)} t 2 = ln ⁡ 2 ⋅ R 2 ⋅ C = 0 , 693 ⋅ 2000 ⋅ 0 , 000047 = 0 , 065142 ( s e c ) {\displaystyle t_{2}=\ln 2\cdot R2\cdot C=0,693\cdot 2000\cdot 0,000047=0,065142(sec)} T = ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + 2 ∗ R 2 ) ⋅ C = 0 , 693 ⋅ 9000 ⋅ 0 , 000047 = 0 , 293139 {\displaystyle T=\ln 2\cdot (R1+2*R2)\cdot C=0,693\cdot 9000\cdot 0,000047=0,293139} f = 1 ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + 2 ∗ R 2 ) ⋅ C = 1 0 , 693 ⋅ 9000 ⋅ 0 , 000047 = 1 0 , 293139 = 3 , 41135 ( H z ) {\displaystyle f={\frac {1}{\ln 2\cdot (R1+2*R2)\cdot C}}={\frac {1}{0,693\cdot 9000\cdot 0,000047}}={\frac {1}{0,293139}}=3,41135(Hz)}

Если необходимая длительность низкого уровня больше длительности высокого (Скважность >2) необходимо дополнить приведённую схему диодом, анод которого подключен к выводу 7, а катод к выводу 6 микросхемы NE555. В этом случае конденсатор С будет заряжаться через резистор R1 (а R2 при этом будет накоротко замкнут диодом) и длительность высокого уровня будет определяться формулой
t 1 = ln ⁡ 2 ⋅ R 1 ⋅ C = 0 , 6931472 ⋅ R 1 ⋅ C {\displaystyle t_{1}=\ln 2\cdot R1\cdot C=0,6931472\cdot R1\cdot C} ,
При разрядке же ток будет протекать от конденсатора С , через резистор R2 до контакта 7 микросхемы — DISCHARGE, как раз предназначенного для разрядки конденсатора. Резистор R1 в разрядке не участвует и, соответственно, длительность низкого уровня составит :
t 2 = ln ⁡ 2 ⋅ R 2 ⋅ C = 0 , 6931472 ⋅ R 2 ⋅ C {\displaystyle t_{2}=\ln 2\cdot R2\cdot C=0,6931472\cdot R2\cdot C}
Полный период T = ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C = 0 , 69314172 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C {\displaystyle T=\ln 2\cdot (R1+R2)\cdot C=0,69314172\cdot (R1+R2)\cdot C}
Частота f = 1 ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C {\displaystyle f={\frac {1}{\ln 2\cdot (R1+R2)\cdot C}}}
Таким образом, подключив переменный резистор к выводам микросхемы 8 — Vcc и 2 — TRIGGER, а скользящий контакт к выводу 7 — DISCHARGE, можно получить простейший ШИМ регулятор с постоянной частотой и плавной регулировкой коэффициента заполнения в диапазоне 1..99 %
Например, при

R 1 = 2 , 5 k O h m = 2500 O h m {\displaystyle R1=2,5kOhm=2500Ohm} , R 2 = 7 , 5 k O h m = 7500 O h m {\displaystyle R2=7,5kOhm=7500Ohm} , C = 147 μ F = 0 , 000147 F {\displaystyle C=147\mu F=0,000147F} имеем: t 1 = ln ⁡ 2 ⋅ R 1 ⋅ C = 0 , 6931472 ⋅ 2500 ⋅ 0 , 000147 = 0 , 2547316 ( s e c ) {\displaystyle t_{1}=\ln 2\cdot R1\cdot C=0,6931472\cdot 2500\cdot 0,000147=0,2547316(sec)} t 2 = ln ⁡ 2 ⋅ R 2 ⋅ C = 0 , 6931472 ⋅ 7500 ⋅ 0 , 000147 = 0 , 7641948 ( s e c ) {\displaystyle t_{2}=\ln 2\cdot R2\cdot C=0,6931472\cdot 7500\cdot 0,000147=0,7641948(sec)} T = ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C = 0 , 6931472 ⋅ 10000 ⋅ 0 , 000147 = 1 , 0189264 {\displaystyle T=\ln 2\cdot (R1+R2)\cdot C=0,6931472\cdot 10000\cdot 0,000147=1,0189264} f = 1 ln ⁡ 2 ⋅ ( R 1 + R 2 ) ⋅ C = 1 0 , 6931472 ⋅ 10000 ⋅ 0 , 000147 = 1 1 , 0189264 = 0 , 9814252 ( H z ) {\displaystyle f={\frac {1}{\ln 2\cdot (R1+R2)\cdot C}}={\frac {1}{0,6931472\cdot 10000\cdot 0,000147}}={\frac {1}{1,0189264}}=0,9814252(Hz)}

Эксплуатация микросхемы

Условия эксплуатации зависят напрямую от того, какая фирма производит микросхему. В качестве примера можно привести два аналога – NE555 и SE555. У первой диапазон температур, в котором она нормально будет работать, находится в интервале 0-70 градусов. У второй же он намного шире – от -55 до +125 градусов. Поэтому такие параметры всегда нужно учитывать при проектировании устройств. Желательно ознакомиться со всеми типовыми значениями напряжений и токов на выводах Reset, TRIG, THRES, CONT. Для этого можно воспользоваться даташитом к конкретной модели – в ней вы найдете исчерпывающую информацию.

От этого зависит и практическое применение схемы. Радиолюбителями микросхема 555 используется довольно часто – в системах управления даже существуют задающие генераторы для радиопередатчиков на этом элементе. Преимущество его перед любым транзисторным или ламповым вариантом – невероятно высокая стабильность частоты. И нет надобности подбирать элементы с высокой стабильностью, устанавливать дополнительные устройства для выравнивания напряжения. Достаточно установить простую микросхему и усилить сигнал, который будет вырабатываться на выходе.

Назначение выводов ИМС

На микросхемах 555 серии присутствует всего восемь выводов, тип корпуса PDIP8, SOIC, TSSOP. Но во всех случаях назначение выводов одинаковое. УГО элемента – это прямоугольник, подписанный «G1» в случае генератора одиночных импульсов и «GN» для мультивибратора. Назначение выводов:

1. GND – общий, по порядку он первый (если считать от ключа-метки). На этот вывод подается минус от источника питания.
2. TRIG – вход запуска. Именно на этот вывод подается низкоуровневый импульс и он поступает на второй компаратор. В результате происходит запуск ИМС и появляется на выходе сигнал с высоким уровнем. Причем длительность сигнала зависит от значений С и R.
3. OUT – выход, на котором появляется сигнал высокого и низкого уровней. Переключение между ними занимает не более 0,1 мкс.
4. RESET – сброс. Этот вход обладает наивысшим приоритетом, он управляет таймером, причем не зависит это от того, есть ли напряжение на остальных ножках микросхемы. Чтобы разрешить запуск, нужно наличие напряжения свыше 0,7В. В том случае, если импульс меньше 0,7В, то работа микросхемы 555 запрещается.
5. CTRL – контрольный вход, который соединяется с делителем напряжения. И если нет никаких внешних факторов, которые могут повлиять на работу, выдается на этом выходе напряжение 2/3 от питающего. При подаче управляющего сигнала на этот вход на выходе образуется модулированный импульс. В случае с простыми схемами этот выход соединяется к конденсатору.
6. THR – остановка. Это вход 1-го компаратора, в случае появления на нем напряжения 2/3 от питающего происходит остановка работы триггера и таймер переводится в пониженный уровень. Но обязательное условие – на ножке TRIG не должно быть сигнала запуска (так как у него приоритет).
7. DIS – разряд. Он соединяется непосредственно с транзистором, расположенным внутри микросхемы 555. У него коллектор общий. В цепи эмиттер-коллектор устанавливается конденсатор, который необходим для того чтобы задать время.
8. VCC – подключение к плюсу источника питания.

Режим одновибратора

Всего существует три работы режима микросхемы NE555, один из них – одновибратор. Чтобы осуществить формирование импульсов, приходится применять конденсатор полярного типа и резистор.

Работа схемы происходит таким образом:

1. Ко входу таймера прикладывается напряжение – низкоуровневый импульс.
2. Происходит переключение режима работы микросхемы.
3. На выводе «3» появляется сигнал с высоким уровнем.

Рассчитать время, в течение которого проходит сигнал, можно по простой формуле:

t=1,1*R*C.

По прошествии этого времени на выходе произойдет формирование низкоуровневого сигнала. В режиме мультивибратора выводы «4» и «8» соединяются. При разработке схем на основе одновибратора нужно учитывать такие нюансы:

1. Напряжение питания не может влиять на время импульса. При увеличении напряжения скорость зарядки конденсатора, который задает время, больше. Следовательно, увеличивается амплитуда сигнала на выходе.
2. Если произвести подачу дополнительного импульса на вход (уже после основного), то он не повлияет на работоспособность таймера до окончания времени t.

Чтобы повлиять на функционирование генератора, можно воспользоваться одним из способов:

1. На вывод RESET подать низкоуровневый сигнал. При этом таймер вернется в состояние по умолчанию.
2. Если на вход «2» идет низкоуровневый сигнал, то на выходе всегда будет высокий импульс.

При помощи одиночных импульсов, подаваемых на вход, и изменения параметров времязадающих компонентов, можно на выходе получить прямоугольный сигнал нужной длительности.

Схема мультивибратора

Изготовить металлоискатель на микросхеме 555 сможет любой начинающий радиолюбитель, но для этого нужно изучить особенности работы этого прибора. Мультивибратор – это специальный генератор, который вырабатывает с определенной периодичностью прямоугольные импульсы. Причем строго задается амплитуда, длительность и частота – зависят значения от того, какая задача стоит перед устройством.

Для формирования повторяющихся сигналов применяются резисторы и конденсаторы. Длительность сигнала t1, паузы t2, частоту f, и период T можно найти по следующим формулам:

• t1=ln2*(R1+R2)*C=0,693*(R1+R2)*C;
• t2=0,693*C*(R1+2*R2);
• T=0,693*C*(R1+2*R2);
• f=1/(0,693*C*(R1+2*R2)).

Исходя из этих выражений, можно увидеть, что пауза по длительности не должна быть больше времени сигнала. Другими словами, скважность не будет никогда больше 2. От этого напрямую зависит практическое применение микросхемы 555. Схемы различных устройств и конструкций строятся по даташитам — инструкциям. В них даны все возможные рекомендации для сборки приборов. Скважность можно найти по формуле S=T/t1. Чтобы увеличить этот показатель, необходимо добавить в схему полупроводниковый диод. Его катод соединяется с шестой ножкой, а анод с седьмой.

Если посмотреть в даташит, то в нем указывается обратная величина скважности – ее можно посчитать по формуле D=1/S. Измеряется она в процентах. Работу схемы мультивибратора можно описать следующим образом:

1. При подаче питания конденсатор полностью разряжен.
2. Таймер переводится в высокоуровневое состояние.
3. Конденсатор накапливает заряд и на нем напряжение достигает максимума – 2/3 от питающего.
4. Происходит переключение микросхемы и на выходе появляется низкоуровневый сигнал.
5. Конденсатор разряжается в течение t1 до уровня 1/3 от питающего напряжения.
6. Микросхема 555 переключается снова и на выходе образуется опять высокоуровневый сигнал.

Такой режим работы называется автоколебательным. На выходе постоянно изменяется величина сигнала, микросхема-таймер 555 равные промежутки времени находится в различных режимах.