Az 555-ös oszcillátor egy egyszerű áramkör, amely az 555-ös időzítő IC-t astabil módban használja, hogy állandó MAGAS és ALACSONY kimenetet hozzon létre külső ravaz nélkül. Hasznos impulzusgenerálásban, időzítésben és hullámalak szabályozásában. Azt is bemutatja, hogyan befolyásolja a kondenzátorban történő töltés és kitöltés a frekvenciát és a munkakört. Ez a cikk ezeket a részleteket világosan elmagyarázza.
555 oszcillátor áttekintése
Az 555-ös oszcillátor egy áramkör, amely az 555-ös időzítő IC köré épül astabil módban, hogy folyamatos impulzusfolyamot generáljon. Ebben a módban a kimenet automatikusan váltogatja a HIGH és LOW között, így a kör külső ravaz nélkül működik.
Vonzereje egyszerű kialakításából fakad. Egy szabványos 555-ös oszcillátor csak két ellenállással és egy kondenzátorral építhető, miközben továbbra is könnyű kontrollálja a frekvencia és impulzusidőzítést.
555 oszcillátor működése
Az 555-ös oszcillátor úgy működik, hogy egy időzítő kondenzátort tölt és kitölt két feszültségszint között a chipen belül. Ezek a szintek körülbelül a tápfeszültség 1/3-a és 2/3-a vannak beállítva. Az 555-ös időzítők belsejében komparátorok, egy flip-flop, egy kisülés tranzisztor és egy feszültségelosztó található. Ezek az alkatrészek szabályozzák, mikor kapcsol a kimenet, és mikor kezd a kondenzátor töltődni vagy kiüríteni.
A működési ciklus ismétlődő sorozatot követ. Az időzítő kondenzátor először a külső ellenállásokon keresztül tölt fel. Amikor a kondenzátor feszültsége körülbelül a VCC kétharmadára emelkedik, a küszöbérték-összehasonlító visszaállítja a belső flip-flopot, és a kimenet állapotát változtatja. Ezzel egy időben a kitöltő tranzisztor bekapcsol, és elkezdi a kondenzátort a föld felé kiüríteni. Amikor a kondenzátor feszültsége a VCC körülbelül egyharmadára csökken, a trigger összehasonlító ismét beállítja a flip-flopot, kikapcsolja a kitöltő tranzisztort, és lehetővé teszi, hogy a kondenzátor újra elkezdje tölteni. Ez a folyamatos töltés–kisülés folyamat periodikus impulzushullámformát hoz létre a kimeneten, valamint emelkedő-csökkenő feszültséget a időzítő kondenzátoron keresztül.
555 Astable áramkör beállítása
A standard astable beállításban az 555-ös időzítő folyamatosan önállóan kapcsol, és folyamatos kimeneti jelet ad elő. Ez azért történik, mert az áramkör úgy van elrendezve, hogy az időzítő kondenzátor többször töltődik és kimerül külső ravaj nélkül.
A fő csapcsatlakozások a következők:
• 1-es tű: föld
• 8-as tű: tápfeszültség
• 4. tű: visszaállítás, VCC-hez kötve, ha nem használva
• 3. tű: kimenet
• 2. és 6. spin: összekapcsolt
• 7. tű: kitöltő tű
• 5. tű: vezérlőfeszültség, gyakran egy kis kondenzátorhoz csatlakoztatva a jobb stabilitás érdekében
Az időzítési részek egyszerűen összefüggnek:
• Az R1 a VCC-ből a 7-es tűig halad
• Az R2 a 7-es tűtől a 2-es és 6-os tűig terjed
• C a 2-es és 6-os tűkről a földre megy
Ebben az áramkörben a kondenzátor együtt tölti az R1-en és az R2-n. Ezután az R2-n keresztül ürül ki. Minden alkalommal, amikor a kondenzátor feszültsége eléri a belső küszöbértékek egyikét, a kimenet állapota változik. Ez az ismétlődő akció létrehozza az astabil kimeneti hullámformát.
555 oszcillátor időzítési vezérlés
Egy 555-ös oszcillátor időzítése két ellenállástól, az R1-től és R2-től, valamint egy kondenzátortól, a C-től függ. Ez a három rész szabályozza, meddig marad a MAGAS kimenet, meddig marad ALACSONY, és milyen gyakran ismétlődik meg a ciklus. Az értékek megváltoztatásával a gyakoriságot és a munkakört lehet módosítani.
A fő időzítési egyenletek a következők:
• IDEJE
tHIGH = 0,693 × (R1 + R2) × C
• ALACSONY idő
tLOW = 0,693 × R2 × C
• Teljes időszak
T = 0,693 × (R1 + 2R2) × C
• Gyakoriság
f ≈ 1 / [0,693 × (R1 + 2R2) × C]
• Munkakör
D = (R1 + R2) / (R1 + 2R2)
Ezek az egyenletek leírják, hogyan befolyásolják az oszcillátor paraméterei az áramkör viselkedését. Az R1, R2 vagy C értékek növelése növeli az RC időállandót, ami csökkenti az oszcillációs frekvenciát. Ezzel szemben ezeknek az értékeknek a csökkentése magasabb működési frekvenciát eredményez. A kimeneti hullámforma MAGAS idejét mind az R1, mind az R2 határozza meg, valamint a kondenzátor C, míg a LOW időt csak R2 és C határozza meg a kondenzátor kisülési fázisában.
Ez a része az áramkörnek elmagyarázza, hogyan állítja be az 555-ös oszcillátor a kimeneti sebességet és az impulzusformáját.
| Tervezési cél | Mit kell módosítani |
|---|---|
| Alacsonyabb frekvenciás | Növeld R1, R2 vagy C |
| Magasabb frekvenciák | Csökkentse az R1, R2 vagy C |
| Hosszabb, MAGAS pulzus | Növeld az R1 vagy R2 |
| Hosszabb, ALACSONY pulzus | Növeld R2 |
| Rövidebb, ALACSONY pulzus | Csökkentsd az R2 |
555 Munkakör korlátozása
A szabványos 555 asstabil áramkörben a munkakör 50% felett marad, mert a kondenzátor különböző útvonalakon töltődik és kisül. Töltés közben az áram párhuzamosan halad az R1-en és az R2-n. Kiengedés közben az áram csak az R2-n halad át. Ez meghosszabbítja a töltési időt, mint a kibocsátási idő, így a teljesítmény tovább marad MAGAS, mint alacsony.
Ez többféleképpen befolyásolja a hullámformát:
• a MAGAS impulzus szélesebb, mint az ALACSONY impulzus
• A kimenet nem egyenletesen kiegyenlíthető
• Az alapáramkör önmagában nem tud valódi 50%-os munkaciklust biztosítani
Ez a szabványos áramkörelrendezés beépített funkciója. Ahhoz, hogy alacsonyabb munkaciklust vagy egyenletesebb teljesítményt kapjunk, az időzítési útvonalat meg kell változtatni.
555 Munkakör módosítása
Ha a szabványos 555-ös áramkör nem adja a kívánt impulzusformát, a töltés- és kisülési útvonalak módosíthatók. Ez lehetővé teszi, hogy a munkaciklus közelebb kerüljön 50%-hoz vagy ankarabb legyen. A cél az, hogy szabályozzuk, meddig tölti a kondenzátor és mennyi ideig ürül ki.
Az egyik módszer diódát használ az aktuális útvonal elválasztására. Ezzel a beállítással a kondenzátor egy útvonalon tölthet, majd a másikon kiürül. Ez nagyobb kontrollt ad a MAGAS és ALACSONY idők felett, és alacsonyabb munkakört eredményez.
Egy másik módszer módosított áramkör-elrendezést alkalmaz, így a kondenzátor illeszkedő útvonalakon tölt és kisül. Ez közel 50%-os munkakörrel rendelkező kimenetet eredményezhet. Egyenletesebb hullámformát ad, mint a hagyományos asabilitás áramkör.
| Kimeneti cél | Ajánlott megközelítés |
|---|---|
| Alapvető impulzusgenerálás | Szabványos astabil áramkör |
| Közel 50% munkakör | Kiegyensúlyozott töltés-kitöltés elrendezés |
| 50% alatti munkaciklus | Diód-segített időzítő áramkör |
555 oszcillátor alkalmazások
LED villogók
Egy 555-ös oszcillátor egyenletes ütemben képes LED-et be- és kikapcsolni. A villogási sebesség az időzítő ellenállástól és a kondenzátor értékektől függ.
Csengő
Egy 555-ös oszcillátor ismétlődő jelet tud generálni egy csengő megindításához. A kimeneti frekvencia befolyásolja, hogyan keletkezik a hang.
Hanggenerátorok
Az áramkör képes négyzethullámú hangjeleket generálni egyszerű hangkimenethez. Az időzítési részek megváltoztatása megváltoztatja a hangfrekvenciát.
Pulzus órák
Egy 555-ös oszcillátor folyamatos impulzusfolyamot biztosít az időzítéshez vagy számolási áramkörökhöz. Minden kimeneti ciklus egyetlen órajel impulzusként számít.
Egyszerű PWM vezérlés
A kimenet állítható impulzusszélesség módosítására, ami lehetővé teszi az alapvető impulzusszélesség-modulációs vezérlést. Ez akkor hasznos, ha az időbeli és kikapcsolt időpontot változtatni kell.
Tesztáramkörök
Egy 555-ös oszcillátor egyszerű jelforrásként szolgálhat az áramkör válaszának ellenőrzésére. Ismétlődő kimenetet biztosít, amely mérhető vagy megfigyelhető.
Időzítési bemutatók
A kört gyakran arra használják, hogy bemutassák az időzítés és az oszcilláció működését az alapvető elektronikában. Egyszerű módon magyarázza a töltést, kiürülést és impulzusgenerálást.
Összegzés
Az 555-ös oszcillátor bemutatja, hogyan tud egy kis időzítő áramkör stabil, állítható impulzuskimenetet előállítani néhány alkatrészből. Az ellenállás és a kondenzátor értékeinek megváltoztatásával az áramkör képes szabályozni a frekvenciát, a MAGAS időt, ALACSONY időt és a munkaciklust. Működése, időzítési korlátai, stabilitási tényezői, alkalmazásai és hibaelhárítási lépései mind segítenek elmagyarázni, hogyan működik az áramkör, és hogyan lehet pontos és stabil maradni a kimenetel.
Gyakran Ismételt Kérdések [GYIK]
Milyen feszültségre van szükség egy 555-ös oszcillátornak?
Egy szabványos 555-ös oszcillátor 4,5 V-tól 16 V-ig működik. A CMOS 555 gyakran alacsonyabb feszültségen is működhet.
Milyen gyorsan tud futni egy 555-ös oszcillátor?
Egy szabványos 555-ös időzítő nagyon alacsony frekvenciáktól kezdve körülbelül 100-300 kHz-ig tud futni. A CMOS verziók gyakran gyorsabban futhatnak.
Milyen kondenzátort érdemes használni az időzítéshez?
Kerámia vagy filmkondenzátor jobb a stabil időzítéshez. Az elektrolit kondenzátorok kevésbé pontosak, és jobban elsodródnak.
Képes egy 555-ös oszcillátor közvetlenül irányítani egy terhelést?
Igen, közvetlenül képes kis terheléseket irányítani, mint például LED-eket, csengőt vagy logikai bemeneteket. A nehezebb terhekhez szükség lehet egy meghajtó fokozatra.
Befolyásolja a hőmérséklet egy 555-ös oszcillátort?
Igen. A hőmérséklet enyhén megváltoztathatja az ellenállás és kondenzátor értékét, elmozdítva a frekvenciát.
Lehet egy 555-ös oszcillátort más jel vezérelni?
Igen. Indítható, leállítható vagy állítható tűkkel, például reset vagy vezérlőfeszültséggel.
