Gebäude 555 Timer-IC-basierter astabiler Multivibrator
Ohne die Verwendung externer Trigger kann der Timer-IC 555 zwischen seinen beiden Zuständen wechseln. Drei zusätzliche externe Teile, zwei Widerstände (R 1 und R 2 ) und ein Kondensator (C) kann dem IC 555 hinzugefügt werden, um ihn in eine astabile Multivibratorschaltung umzuwandeln. Die folgende Schaltung zeigt die Verwendung des IC 555 als astabiler Multivibrator zusammen mit den drei externen Teilen.
Da die Pins 6 und 2 bereits verbunden sind, wird das Gerät automatisch aktiviert und fungiert als Oszillator, ohne dass ein externer Triggerimpuls erforderlich ist. V CC Als Versorgungsspannung ist die Eingangsspannung mit Pin 8 verbunden. Da Pin 3 in der obigen Schaltung der Ausgangsanschluss ist, kann der Ausgang von hier bezogen werden. Der externe Reset-Pin ist Pin 4 im Schaltkreis, und dieser Pin kann den Timer neu starten, aber normalerweise ist Pin 4 mit V verbunden CC wenn die Reset-Funktion nicht verwendet wird.
Der Schwellenspannungspegel schwankt je nach der an Pin 5 bereitgestellten Steuerspannung. Im Gegensatz dazu ist Pin 5 häufig über einen Kondensator mit der Masse verbunden, der externe Störungen vom Anschluss herausfiltert. Der Erdungsanschluss ist Pin 1. R 1 , R 2 und C bilden die Zeitschaltung, die die Breite des Ausgangsimpulses steuert.
Funktionsprinzip
Der interne Schaltkreis des IC 555 wird im astabilen Modus mit R angezeigt 1 , R 2 und C sind alle Teil der RC-Zeitschaltung.
Beim Anlegen der Versorgungsspannung wird das Flip-Flop zunächst zurückgesetzt, wodurch der Ausgang des Timers in den Low-Zustand wechselt. Durch die Kopplung mit Q‘ wird der Entladetransistor bis zum Sättigungspunkt gebracht. Der Transistor ermöglicht die Entladung des Kondensators C der Zeitschaltung, der mit Pin 7 des IC 555 verbunden ist. Die Ausgabe des Timers ist jetzt vernachlässigbar. In diesem Fall ist die Triggerspannung die einzige Spannung, die am Kondensator anliegt. Dies führt dazu, dass die Kondensatorspannung unter 1/3 V fällt CC , die Referenzspannung, die den Komparator Nr. aktiviert. 2, der Ausgang des Komparators Nr. 2 wird während der Entladung hoch. Dadurch wird das Flip-Flop gesetzt und erzeugt einen HIGH-Ausgang für den Timer an Pin 3.
Der Transistor wird durch diesen hohen Ausgang ausgeschaltet. Dadurch über Widerstände R 1 und R 2 , der Kondensator C lädt sich auf. Pin 6 ist mit der Verbindungsstelle zwischen Kondensator und Widerstand verbunden, daher ist die Spannung für den Kondensator jetzt gleich der Schwellenspannung. Wenn sich der Kondensator auflädt, steigt seine Spannung exponentiell in Richtung V an CC ; wenn es 2/3 V erreicht CC , der Referenzspannung des Schwellenwertkomparators (Komparator 1), steigt sein Ausgang an.
Das Flip-Flop ist somit RESET. Der Ausgang des Timers sinkt auf LOW. Dieser niedrige Ausgang startet den Transistor neu, wodurch der Kondensator einen Entladeweg erhält. Dadurch wird der Widerstand R 2 Dadurch kann sich der Kondensator C entladen. Somit geht der Kreislauf weiter.
Während der Kondensator aufgeladen wird, ist daher die Ausgangsspannung an Pin 3 hoch und die Spannung um den Kondensator herum steigt stark an. Ähnlich ist die Ausgangsspannung von Pin 3 niedrig, und wenn sich der Kondensator entlädt, fällt seine Spannung an ihm exponentiell ab. Die Ausgangswellenform sieht aus wie eine Reihe rechteckiger Impulse.
Wellenformen der Kondensatorspannung und der Ausgangsspannung
Infolgedessen hat R 1 + R 2 stellt den Gesamtwiderstand im Ladekanal dar und C stellt die Ladezeitkonstante dar. Nur wenn der Kondensator den Widerstand R passiert 2 Während der Entladung entlädt es sich. R 2 C ist somit die Entladezeitkonstante.
Auslastungsgrad
Die Widerstände R 1 und R 2 beeinflussen sowohl die Lade- als auch die Entladezeitkonstanten. Die Variation der Zeitkonstante ist typischerweise größer als die Entladezeitkonstante. Der HIGH-Ausgang bleibt daher länger bestehen als der LOW-Ausgang, und die Ausgangswellenform ist nicht symmetrisch. Wenn also T die Dauer eines Zyklus und TON die Zeit für einen höheren Ausgang ist, dann ist das Tastverhältnis gegeben durch :
Der Arbeitszyklus in Prozent beträgt also:
Dabei ist T die Summe der Lade- und Entladezeiten, T AN und T AUS , die folgende Gleichung liefert den Wert von T AN oder die Ladezeit T C :
Die Entladezeit T D , oft bekannt als T AUS , ist gegeben durch:
Folglich lautet die Formel für die Dauer eines Zyklus T:
Einsetzen in die Formel von % Duty Cycle:
Die Häufigkeit ergibt sich aus:
Anwendung – Erzeugung von Rechteckwellen
Der Arbeitszyklus eines astabilen Multivibrators beträgt normalerweise mehr als 50 %. Wenn das Tastverhältnis genau 50 % beträgt, erzeugt ein astabiler Multivibrator am Ausgang eine Rechteckwelle. Einschaltdauern von 50 % oder weniger sind, wie bereits erwähnt, mit dem IC 555 als astabiler Multivibrator nur schwer zu erreichen. Die Schaltung muss einige Änderungen durchlaufen.
Es werden zwei Dioden hinzugefügt, eine parallel zum Widerstand R 2 und der andere in Reihe mit dem Widerstand R 2 wobei die Kathode mit dem Kondensator verbunden ist. Durch Austausch der Widerstände R 1 und R 2 ist es möglich, eine Einschaltdauer im Bereich von 5 % bis 95 % zu erreichen. Die Schaltung zur Erzeugung von Rechteckwellen kann wie folgt konfiguriert werden:
In dieser Schaltung lädt sich der Kondensator auf, während Strom über R übertragen wird 1 , D 1 , und R 2 während des Ladevorgangs. Es entlädt sich über D 2 und R 2 beim Entladen.
Die Ladezeitkonstante T AN = T C kann wie folgt berechnet werden:
Und so erhält man die Entladezeitkonstante T AUS = T D :
Folglich wird das Tastverhältnis D bestimmt durch:
Herstellung von R 1 und R 2 Gleicher Wert führt zu einer Rechteckwelle mit einem Arbeitszyklus von 50 %.
Eine Einschaltdauer von weniger als 50 % wird erreicht, wenn R 1 Der Widerstand ist kleiner als der von R 2 ’s, während normalerweise R 1 und R 2 kann durch Potentiometer ersetzt werden, um dies zu erreichen. Ohne den Einsatz von Dioden kann mit einem astabilen Multivibrator eine weitere Rechteckwellengeneratorschaltung aufgebaut werden. R 2 wird zwischen den Pins 3 und 2 oder dem Ausgangsanschluss und dem Triggeranschluss angeschlossen. Unten ist ein Diagramm der Schaltung:
Sowohl Lade- als auch Entladevorgänge erfolgen in dieser Schaltung nur über den Widerstand R 2 . Beim Laden über den Widerstand R darf der Kondensator keinen äußeren Anschlüssen ausgesetzt werden 1 , der auf einen hohen Wert eingestellt werden sollte. Darüber hinaus dient es dazu, sicherzustellen, dass sich der Kondensator auf sein volles Potenzial (V) auflädt CC ).
Anwendung – Pulspositionsvariationen
Zwei 555-Timer-ICs, von denen einer im astabilen Modus und der andere im monostabilen Modus läuft, bieten Pulspositionsmodulation. Erstens befindet sich der IC 555 im astabilen Modus, das Modulationssignal liegt an Pin 5 an und der IC 555 erzeugt als Ausgang eine pulsweitenmodulierte Welle. Der Triggereingang des nächsten IC 555, der im monostabilen Modus läuft, empfängt dieses PWM-Signal. Die Position der Ausgangsimpulse des zweiten IC 555 variiert je nach PWM-Signal, das wiederum vom Modulationssignal abhängt.
Nachfolgend finden Sie die Schaltungskonfiguration für einen Impulspositionsmodulator, der zwei integrierte 555-Timer-Schaltkreise verwendet.
Die Steuerspannung, die die Mindestspannung oder den Schwellenwert für den ersten IC 555 bestimmt, wird angepasst, um den UTL (Upper Threshold Level) zu erzeugen.
Wenn sich die Schwellenspannung im Verhältnis zum angelegten Modulationssignal ändert, ändern sich auch die Impulsbreite und die Zeitverzögerung. Wenn dieses PWM-Signal zum Triggern des zweiten ICs angelegt wird, ändert sich nur die Position des Ausgangsimpulses, weder seine Amplitude noch seine Breite.
Abschluss
Die 555-Timer-ICs können in Kombination mit zusätzlichen Komponenten als freilaufender Oszillator oder als astabiler Multivibrator fungieren. 555-Timer-ICs im astabilen Modus werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die von der Erzeugung von Impulsfolgen über Modulation bis hin zur Erzeugung von Rechteckwellen reichen.