. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
555 a 556 - Popis obvodu
17. srpna 2008 | Pandatron | 555 a 556 - Popis obvodu | Komentářů: 11  

555 a 556 - Popis obvodu

Časovač 555 je jedním z nejzajímavějších integrovaných obvodů své doby. Přesto že byl vyvinut již před téměř 40 lety (v roce 1972) je neustále vyráběn mnoha výrobci a dodáván na trh v řadě jeho podob. V tomto článku se podrobně seznámíme s jeho vlastnostmi a představíme si pár jeho základních zapojení.

Integrovaný obvod se všeobecně používaným označením 555 byl vyvinut jako časovač (anglicky „timer“) a skládá se z kombinace analogových a číslicových obvodů na jediném čipu. Chytré spojení komparátoru, nulovatelného klopného obvodu a invertujícího zesilovače do jediného monolitického integrovaného obvodu spolu s několika dalšími prvky dalo vzniknout téměř nesmrtelnému obvodu, který je i dnes používán ve spoustě moderních přístrojů.


Obr. 1: Příklad schématické značky obvodu 555

Časovač 555 byl vyvinut americkou firmou Signetics a v roce 1972 uveden na světový trh. O dva roky později byl ve stejné firmě vyvinut dvojitý časovač s označením 556, který integruje dva samostatné časovače 555 (A a B z obr.2) v jediném pouzdře pouze se společným napájením. Ještě později pak byli vyvinuty obvody 557, 558 a 559 sdružující až čtyři časovače 555 v jediném pouzdře. Ty se však příliš neujaly a upadly již téměř v zapomnění.


Obr. 2: Rozmístění pinů obvodu 555 a 556

V následujícím textu bude vesměs mluveno o obvodu 555 a pokud nebude výslovně uvedeno jinak, platí uvedené i pro obvod 556 který je totožný, jen obsahuje vše dvakrát. Stejně tak v konstrukcích je vždy možné nahradit dva obvody 555 jediným 556 a opačně (případně využít jen polovinu obvodu 556).

V současné době jsou časovače 555 vyráběny řadou světových výrobců a jejich názvy jsou vždy odvozen od čísla 555 (např. ICM 7555, TLC 555, TS 555 atd.) a stejně je tak tomu i v případě obvodu 556. Obvody jsou vyráběny i v řadě různých provedení. Od klasického DIP, přes SMD verzi v pouzdru SOIC až po miniaturní SMD verzi v pouzdru SSOP či SOT23-5.

Obvody 555 jsou kromě standardního provedení vyráběny i v nízkopříkonovém, CMOS provedení. Napájecí napětí obvodu 555 je 4,5 až 15V (18V je absolutní maximum), případně u obvodu v CMOS provedení je možné použít napájecí napětí už od 3V. Maximální zatížení výstupního pinu je až 200mA, u nízkopříkonové verze však jen 20mA (při 9V).

Standardní provedení obvodu 555 vytváří při změně úrovně svého výstupu poměrně velké rušení na napájecím přívodu. To je však jen zřídka zdrojem problémů v jednoduchých zapojeních s jediným obvodem 555 či 556. Ovšem ve složitějších konstrukcích je vždy potřeba na napájecí přívod umístit vyrovnávací kondenzátor s kapacitou například 100uF!

Základní vlastnosti obvodu

- Maximální pracovní frekvence větší než 500 kHz
-         Délka jednoho impulsu od us po hodiny
-         Pracuje jako astabilní i jako monostabilní multivibrátor
-         Velký výstupní proud (až 200mA)
-         Nastavitelná střída (poměr impulsu k mezeře)
-         Kompatibilita s TTL
-         Teplotní stabilita 0,005% na 1°C

Obvod 555 ve svém čipu obsahuje jen něco málo přes 20 tranzistorů a 10 rezistorů. Na následujícím obrázku je celé vnitřní schéma obvod NE555 od firmy Philips Semiconductors.


Obr. 3: Vnitřní zapojení obvodu podle datasheetu Philips Semiconductors

Následují tabulky základních vlastností pro obvody NE555, SE555 a ICM7555 (cmos).

Parametr Podmínky Min Typ Max Jednotka
Napájecí napětí   4,5   16 V
Proudový odběr Vcc=5V
Vcc=15V
  3
10
5
12
mA
Rozhodovací úroveň
(555 pin 6)
Vcc=5V
Vcc=15V
2,4
8,8
3,33
10,0
4,2
11,2
V
Proud do pinu č.6 (555)     0,1 0,25 uA
Resetovací napětí (555 pin 4) Vcc=15V 0,3   1,0 V
Resetovací proud (555 pin 4)   0,1   1,5 mA
Výstupní napětí - L Vcc=15V
I=10mA
I=100mA
I=200mA
Vcc=5V
I=5mA
I=8mA
 
0,1
2,0
2,5

0,25
0,3

0,25
2,5


0,35
0,4
V
Výstupní napětí - H Vcc=15V
I=100mA
I=200mA
Vcc=5V
I=100mA

12,75


2,75

13,3
12,5

3,3
  V
Sestupná hrana na výstupu     100 300 ns
Náběžná hrana na výstupu     100 300 ns
Teplotní rozsah   0   +70 °C
Tab. 1: NE555
Parametr Podmínky Min Typ Max Jednotka
Napájecí napětí   4,5   18 V
Proudový odběr Vcc=5V
Vcc=15V
  3
10
6
15
mA
Rozhodovací úroveň
(555 pin 6)
Vcc=5V
Vcc=15V
2,7
9,4
3,33
10,0
4,0
10,6
V
Proud do pinu č.6 (555)     0,1 0,25 uA
Resetovací napětí (555 pin 4) Vcc=15V 0,3   1,0 V
Resetovací proud (555 pin 4)   0,1   1,0 mA
Výstupní napětí - L Vcc=15V
I=10mA
I=100mA
I=200mA
Vcc=5V
I=5mA
I=8mA
 
0,1
2,0
2,5

0,25
0,3

0,15
2,5


0,35
0,4
V
Výstupní napětí - H Vcc=15V
I=100mA
I=200mA
Vcc=5V
I=100mA

13,0


3,0

13,3
12,5

3,3
  V
Sestupná hrana na výstupu     100 200 ns
Náběžná hrana na výstupu     100 200 ns
Teplotní rozsah   -55   +125 °C
Tab. 2: SE555
Parametr Podmínky Min Typ Max Jednotka
Napájecí napětí   3   16 V
Proudový odběr Vcc=3V
Vcc=16V
  0,05
0,18
0,20
0,30
mA
Rozhodovací úroveň
(555 pin 6)
Vcc=3V
Vcc=16V
  2,0
10,6
  V
Proud do pinu č.6 (555)   1 10 50 pA
Resetovací napětí (555 pin 4) Vcc=3-16V 0,4 0,7 1,0 V
Resetovací proud (555 pin 4)   2   100 pA
Výstupní napětí - L Vcc=15V
I=3,2mA
Vcc=5V
I=3,2mA
 
0,1

0,2

0,4

0,4
V
Výstupní napětí - H Vcc=15V
I=-1mA
Vcc=5V
I=-1mA

15,25

4,0

15,7

4,5
  V
Sestupná hrana na výstupu     10 75 ns
Náběžná hrana na výstupu     45 75 ns
Teplotní rozsah   -55   +150 °C
Tab. 3: ICM7555 (cmos)

VSTUPY 555/556
Spouštění (trigger)
Pin překlápí (spouští) vnitřní komparátor poklesne-li na tomto pinu napětí pod 1/3 napájecího napětí. Pin má vysoký vstupní odpor >2MOhm.
V astabilním režimu se využívá pro sledování napětí na časovacím kondenzátoru, v bistabilním režimu je na něm umístěn spínací prvek (například tlačítko).

Komparátor (threshold)
Nuluje vnitřní komparátor stoupne-li napětí na tomto pinu nad 2/3 úrovně napájecího napětí. Pin má vysoký vstupní odpor >10MOhm.
Tento pin se většinou využívá k měření napětí časovacího kondenzátoru.

Nulování (reset)
Poklesne-li napětí na tomto pinu pod úroveň 0,7V, dojde k vynulování vnitřního komparátoru. V případě nevyužití pinu je potřeba pin připojit na úroveň napájecího napětí. Impedance pinu je kolem 10kOhmů.

Řídící vstup (control)
Může být použit k nastavení prahové úrovně vstupů Spouštění a Komparátor. Je na něm vyvedena úroveň 2/3 napájecího napětí z vnitřního děliče tvořeného třemi odpory 5kOhmů. Tato funkce není obvykle využita a pin se pro odstranění rušení (není nezbytně nutné) připojuje přes keramický kondenzátor 10nF na zem.

Vybíjení (discharge)
Není ve skutečnosti vstup, ale je zde uveden kvůli přehlednosti. Pin je vnitřním tranzistorem připojen na zem v případě, kdy je vnitřní klopný obvod v aktivním stavu. Pin je typu OC (open collector) a většinou se využívá pro vybíjení časovacího kondenzátoru.

VÝSTUP
Obvod 555 obsahuje jediný hlavní výstup a to se zatížitelností až 200mA. To je podstatně více než u běžných integrovaných obvodů a tak je možné tímto pinem budit velké množství vstupních pinů TTL obvodů. Dále pak také například LED diody (s odporem v sérii), malé žárovky, piezoelektrické měniče, reproduktory (s kondenzátorem v sérii), relé a jiné cívky (s ochranou diodou) případně i některé motory (opět s ochranou diodou). Jelikož však vnitřní odpor není samozřejmě naprosto nulový, nedosahuje výstupní napětí přímo 0V a napájecího napětí, zejména při větší zátěži na tomto pinu.

Při požadavku na větší výstupní proud je možné na výstupní pin připojit libovolný tranzistor jako zesilovač.

Schopnost pinu produkovat jak kladné tak i nulové napětí umožňuje budit tímto pinem zátěž jak proti zemi, tak i proti kladnému napájecímu napětí. Jako je tomu například na následujícím obrázku při buzení LED. To samozřejmě není podmínkou a zátěž (LED) může být zapojena pouze jediná proti zemi či napájecímu napětí.


Obr. 4: Připojení LED na výstupní pin

Reproduktory
Pracuje-li obvod například v astabilním režimu, je k němu možné připojit reproduktor. Ten se připojuje před oddělovací kondenzátor (například 100uF) a měl by mít impedanci minimálně 64 Ohm (kvůli maximálnímu proudu tekoucímu z pinu). Kondenzátor tím odděluje stejnosměrnou složku signálu a propouští pouze střídavou (audio).


Obr. 5: Přímé připojení reproduktoru

Reproduktor s nižší impedancí než je zmíněných 64 Ohmů je potřeba na pin připojit buď přes kondenzátor s nižší kapacitou (reaktancí), přídavným odporem v sérii s reproduktorem, nebo s použitím zesilovače. Zesilovačem je také možné do použitého reproduktoru vybudit i mnohem větší výkon .


Obr. 6: Připojení reproduktoru přes zesilovač

Relé, cívky a jiné indukční zátěže
Podobně jako všechny integrované obvody i obvod 555 musí být při připojení indukční zátěže chráněn proti vysokonapěťovým špičkám vznikajícím na indukčnosti vždy v době jejího vypnutí. Dioda (například 1N4148) se připojuje vždy paralelně k ovládané cívce a to v nepropustném směru.

Obvody 555 a 556 však vyžadují ještě druhou diodu zapojenou v sérii s cívkou. Ta omezuje nízké napětí, které je na pinu i po vypnutí a zamezuje tak neustálému buzení cívky malým proudem. Dioda by měla být výkonnější, takže například typu 1N4001 (dioda 1N4148 zde není vhodná).


Obr. 7: Připojení relé proti Vcc

Obr. 8: Připojení relé proti zemi

Odkazy & Download:
Datasheet obvodu NE555D -
http://www.datasheetarchive.com/data/?uid=566354







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (11):

Zobrazit starší 30 dnů (11)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PGEN45 - Generátor 8 kHz až 45 MHz
Moduly PGEN45, jejichž základem je integrovaný obvod LTC1799, jsou lineárně řízené generátory obdélníkového signálu v rozsahu 8 kHz do 45 MHz.
Skladem od 530 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007