Прецизионный таймер NE555
Прецизионный таймер NE555 представляет собой одну из самых популярных и универсальных микросхем, когда-либо созданных человеком. Он состоит из двадцати трех транзисторов, двух диодов и шестнадцати резисторов на кремниевой пластине.
Прецизионный таймер NE555 SO8 представляет собой интегральную микросхему, позволяющую реализовать несколько функций, таких как таймер или мультивибратор, так называемый генератор прямоугольных сигналов.
Эта схема была разработана и сконструирована Гансом Р. Каменсиндом в 1970 году. Благодаря своей простоте в использовании, низкой цене и стабильной работе, данная микросхема используется и по сей день. До 2003 года, ежегодное производство прецизионных таймеров серии NE555, насчитывало несколько миллиардов штук.
| Прецизионный таймер NE555 SO8 | |||||||
| Тип | Прецизионный таймер | ||||||
| Серия | NE555 | ||||||
| Количество каналов | 1 | ||||||
| Максимальная частота | 100 кГц | ||||||
| Технология | Bipolar | ||||||
| Напряжение питания | 4,5-16 В | ||||||
| Ток потребления | 2 мА | ||||||
| Рабочий ток источника питания | 10 мA | ||||||
| Рабочая температура | до 70°C | ||||||
Расположение и назначение выводов
- GND – земля, подсоединяется к отрицательному полюсу источника тока;
- TRIG – пуск. При появлении на нем низкоуровневого сигнала на OUT устанавливается разность потенциалов высокого уровня. Его длительность задаётся значением параметров внешней RС цепочки
- OUT – выход.
- RESET – сброс. Используется для управления работой микросхемы. Если напряжение на нем не будет превышать 0,7 В запуск NE555 будет невозможен вне зависимости от состояния остальных выводов. Часто подключается к положительному полюсу источника питания через дополнительный резистор.
- CTRL – контроль. Этот вывод имеет подключение с делителем напряжения находящемуся внутри NE555. При отсутствии внешнего воздействия напряжение на нем равно 2/3 питающего напряжения. С его помощью можно получить частотно модулированный (FM) сигнал.
- ТНR – останов. При напряжении на нем более 2/3 Uпит таймера останавливается. Имеет более низкий приоритет, чем TRIG, поэтому для блокировки NE555, напряжение на TRIG (2 ножке) должно отсутствовать.
- DIS – разряд. Подключён к коллектору внутреннего транзистора. Его эмиттер соединён с землёй. Когда на выходе OUT микросхемы низкая разность потенциалов он открыт, а когда высокая закрыт.
- VCC – питание. Подключается к плюсовому выводу блока питания 4,5–16В.
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.
Схема включения 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:
- Напряжение источника питания не влияет на длительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем выше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
- 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
Принципиальная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке.
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.
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.
Проверка работоспособности
Для своих самоделок NE555 можно выпаять из старого, ненужного или уже неисправного оборудования. Она встречается в пультах управления, терморстатах, терморегуляторах, ёлочных гирляндах, светомузыкальных и различных устройствах с временной задержкой включения, автомобильных тахометрах и др. Если повезло и Вам удалось найти её, то перед использованием в своих электронных конструкциях, необходимо определить её на работоспособность.
Проверить мультиметром не получится. Поэтому для этих целей обычно используют простенький тестер – он же «мигалка на светодиодах». Если после подключения питания оба диода поочередно помигивают, то NE-шка рабочая. В противном случае – неисправна.
Среди зарубежных аналогов для микросхемы ne555 можно назвать такие: AN1555, AN1555N, GL555, LB8555D, LB8555P, LM555, MC1455, NJM555D, RC555, TA7555P, UPC1555, UPC1555C, UPC617C.
Существуют также похожие отечественные микросхемы: 1006И1, 1087ВИ2, КР1006ВИ1, КР1006ВИ1А, КФ1006ВИ1.
При замене микросхем нужно обязательно обратиться к техническим характеристикам и только после этого принимать решение.
