Tích hợp mạch 555 Timer trong Proteus.

Tích hợp mạch 555 Timer trong Proteus.

555 Timer là một trong những vi mạch (IC) phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất. Nó phù hợp nhất cho các mạch liên quan đến đo thời gian hoặc giữ thời gian. Nó bao gồm hai bộ khuếch đại hoạt động ở chế độ lặp mở hoặc so sánh, một RS Latch với đầu vào Reset bổ sung, một transistor xả, một bộ đệm nghịch và một bộ khuếch đại trong giai đoạn đầu ra. Nó có một mạch chia áp với ba tụ điện trở 5K Ohm nối tiếp. 556 là một IC timer kép. Sơ đồ khối nội của 555 như sau.

Bộ so sánh trên (UC) là một bộ so sánh không đảo, so sánh tín hiệu đầu vào với 2/3Vcc và bộ so sánh dưới (LC) là một bộ so sánh đảo, so sánh tín hiệu đầu vào với 1/3 Vcc. Đầu ra của UC được đưa vào làm đầu vào R của RS Latch và đầu ra của LC được đưa vào làm đầu vào S của RS Latch. RS Latch có một đầu vào Reset bên ngoài cung cấp tùy chọn để đặt lại ngay lập tức đầu ra. Đầu ra đảo của Latch bật/tắt transistor xả. Bộ đệm đảo ở giai đoạn đầu ra đảo đầu ra của Latch và điều khiển tải.

RS Latch trong 555 Timer có thể được sử dụng với các đầu vào Reset và Trigger. Đầu ra được thiết lập hoặc đặt lại với các đầu vào ngắn hạn được áp dụng tại các đầu vào này. Vì các đầu vào S và R được điều khiển bởi đầu ra của các Op-Amp với các đầu vào trigger và threshold, dưới trạng thái thông thường mở của các công tắc, đầu ra của Op-Amp là sao cho đầu vào R, S là 0,0, tức là trạng thái LOW, vì vậy đầu ra của RS Latch giữ nguyên trạng thái trước đó.

Mạch trên là một latch đa ổn định sử dụng các đầu vào Trigger và Threshold của 555 Timer. Đầu ra của UC (Bộ so sánh trên) - đó là đầu vào Reset của RS Latch - là High khi đầu vào Threshold là High hoặc lớn hơn 2/3 Vcc, do đó nó được kéo xuống. Khi đầu vào Reset là cao với đầu vào Set thấp cho latch, đầu ra được đặt lại, tức là Low. Đầu ra của LC (Bộ so sánh dưới) - đó là đầu vào Set của RS Latch - là High khi đầu vào Trigger là Low hoặc nhỏ hơn 1/3 Vcc, do đó nó được kéo lên. Khi đầu vào Set là cao với đầu vào Reset thấp, đầu ra được thiết lập, tức là High.

ạch trên là một latch đa ổn định sử dụng các đầu vào Trigger và Reset của 555 Timer. Đầu vào Threshold được để mở hoặc có thể được kéo xuống. Bất kể đầu vào Trigger, khi đầu vào Reset là Low, đầu ra được đặt lại, tức là Low, và do đó chân Reset được kéo lên. Đầu ra của LC (Bộ so sánh dưới) - đó là đầu vào Set của RS Latch - là High khi đầu vào Trigger là Low hoặc nhỏ hơn 1/3 Vcc, do đó nó được kéo lên.

Latch đơn ổn định sử dụng 555 Timer

Bằng cách sử dụng các giai đoạn sạc và xả của mạch RC như một tín hiệu điện áp liên tục, có thể thiết kế các mạch thời gian. Khi điện áp tại đầu vào Trigger giảm từ Vcc xuống dưới 1/3 Vcc, LC (Bộ so sánh dưới) được thiết lập và từ đó, thiết lập RS-Latch và do đó, đầu ra được thiết lập. Điện áp qua tụ điện được kết nối với terminal không đảo của UC (Bộ so sánh trên) và được so sánh với giá trị 2/3 Vcc được đặt trước tại terminal đảo của Op-Amp. Khi điện áp qua tụ điện có xu hướng vượt quá 2/3 Vcc, UC được thiết lập và từ đó, đặt lại RS-Latch và do đó, đầu ra được đặt lại.

Đa bộ dao động sử dụng 555-Timer

Mạch đơn ổn định được sửa đổi để tự kích lại bản thân bằng cách kết nối terminal kích và terminal ngưỡng. Như trong mạch đơn ổn định, đầu ra được thiết lập trong giai đoạn sạc của một tụ điện. Khi điện áp qua tụ điện có xu hướng vượt quá 2/3 Vcc, đầu ra được đặt lại. Tụ điện xả qua Rb. Khi điện áp có xu hướng giảm xuống dưới 1/3 Vcc, bộ hẹn giờ được kích lại bản thân. Do đó, đầu ra được đặt lại trong giai đoạn xả tụ điện.

Tuy nhiên, thời gian Thiết lập và Đặt lại sẽ không bằng nhau trong mạch này. Cả các trở Ra và Rb đều tham gia vào việc sạc tụ điện, nhưng chỉ có trở Rb tham gia vào giai đoạn xả. Do đó, thời gian sạc chắc chắn sẽ lớn hơn thời gian xả, tức là, TON lớn hơn TOFF. Do đó, mạch này có thể được sử dụng để tạo xung đồng hồ cho mạch kỹ thuật số hoặc trong các ứng dụng nơi tần số là thông số quan trọng hơn là tỷ lệ nhiệm vụ.

PWM (Pulse Width Modulation) với tần số không đổi bằng cách sử dụng 555-Timer

Với mạch astable cơ bản, tỷ lệ nhiệm vụ không thể được điều khiển mà không ảnh hưởng đến tần số. Sử dụng mạch trên, có thể duy trì một tần số không đổi với chu kỳ nhiệm vụ biến đổi được. Các khoảng thời gian TON và TOFF được điều khiển độc lập thông qua việc đặt các diode bypass. Với việc sử dụng biến trở kiểu Pot, tần số được duy trì ổn định vì tổng trở kháng Ra + Rb là không đổi ngay cả khi các phần riêng lẻ thay đổi.

PWM biến tần sử dụng 555-Timer

ằng cách bao gồm một biến trở vào chuỗi với tụ điện trong mạch trên, tần số có thể được biến đổi cùng với tỷ lệ nhiệm vụ. Vì biến trở này tham gia cả trong giai đoạn sạc và giai đoạn xả, điều này không ảnh hưởng đến tỷ lệ nhiệm vụ.

Mạch này có thể được sử dụng để kiểm soát tốc độ của động cơ, kiểm soát độ sáng của đèn, v.v., ngay cả khi tần số cụ thể cho hoạt động đúng chưa biết như trong trường hợp của quạt DC hoặc động cơ DC. Nó có thể được thiết lập thông qua phương pháp thử nghiệm và điều chỉnh. Chu kỳ thời gian tối thiểu của sóng hình phụ thuộc vào biến trở tỷ lệ nhiệm vụ và chu kỳ thời gian tối đa phụ thuộc vào biến trở tần số. Biến trở không nên ở vị trí cực đoan của mình hoặc sử dụng các trở cố định kèm theo một biến trở để tránh điều này.

Mạch chuyển mạch tuần tự sử dụng 555-Timer

Mạch dao động đa bộ có thể được sử dụng như một bộ tạo xung đồng hồ cho IC kỹ thuật số như bộ đếm. CD 4017 là một bộ đếm thập kỷ, do đó, mười sự kiện có thể được chạy theo tuần tự với IC này. Xung đồng hồ có thể được áp dụng vào dao động đa bộ với tùy chọn tần số không đổi hoặc biến đổi theo yêu cầu.

Thời gian của giai đoạn mong muốn có thể được tăng lên từng bước bằng cách sử dụng các diode như được thể hiện trong sơ đồ mạch. Điều này thường được sử dụng cho đèn chạy. Bằng cách sử dụng mạch tần số biến đổi, tốc độ của hiệu ứng chạy có thể được điều chỉnh. Số lượng giai đoạn có thể được điều chỉnh bằng cách kết nối giai đoạn tiếp theo của giai đoạn cuối cùng mong muốn với chân MR (Master Reset).

Bộ Dao động Điều khiển Áp suất (VCO)

Chân Điều khiển Áp suất của IC được thiết đặt nội tại ở mức 2/3 Vcc. Khi bộ hẹn giờ đang hoạt động ở chế độ dao động đa bộ, nếu điện áp này bị thay đổi từ bên ngoài thông qua một biến trở, các mức điện áp được thiết đặt trước mà so sánh với điện áp tại tụ sẽ thay đổi. Điều này dẫn đến sự di chuyển của các thời điểm Thiết lập và Đặt lại của bộ hẹn giờ. Khi điện áp điều khiển tăng, thời gian dao động tăng và ngược lại.

Bộ Tạo Tín hiệu Hàng Rào Tuyến tính sử dụng 555-Timer

Bộ dao động đa bộ với chân xả kết nối với chân ngưỡng tạo ra sự có điện trở nhỏ nhất trong giai đoạn xả của tụ điện. Điều này tạo ra một đỉnh cạnh tiêu cực sắc nét trong giai đoạn xả. Một transistor được bao gồm trong đường sạc của tụ điện. Khi điện áp tụ điện tăng lên, do đường đồng bộ qua các résistor tại chân của transistor, tụ điện sạc gần như theo cách tuyến tính. Do đó, tín hiệu hàng rào tuyến tính được tạo ra qua tụ điện thời gian.

FSK sử dụng 555-Timer

Bộ đa bộ dao động với đầu vào tần số chọn lọc tạo ra FSK (Frequency Shift Keying). Chúng ta có thể thay đổi tần số thủ công thông qua một biến trở, nhưng nếu nó phải được thay đổi bằng một tín hiệu kỹ thuật số, mạch này có thể được sử dụng. Bằng cách chèn một trở vào song song với các trở thời gian hiện tại, chu kỳ thời gian có thể được biến đổi. Điều này được thực hiện với sự giúp đỡ của một transistor.

Điều này không giới hạn chỉ đến một đường đồng bộ, chúng ta có thể thêm nhiều trở đồng bộ song song như cần thiết, miễn là có đủ đầu vào.

Điều chế Độ rộng xung với tín hiệu điều chế

Bộ đa bộ ổn định, với tín hiệu điều chế tại chân điều khiển áp suất, tạo ra điều chế độ rộng xung theo tín hiệu điều chế. Điều kiện cơ bản để thực hiện điều này là thời gian kéo dài xung của mạch đơn ổn định phải nhỏ hơn nhiều so với chu kỳ thời gian của tín hiệu điều chế. Tần số của đầu vào Kích hoạt phải cao hơn nhiều so với tín hiệu điều chế. Loại mạch này thường được sử dụng trong thiết kế biến tần. Đầu vào Kích hoạt khoảng 20 KHz được sử dụng và tín hiệu điều chế sẽ là sóng sin tại tần số công suất này. Đây chỉ là một ý tưởng cơ bản, nhưng các tần số thực tế được đạt được thông qua nhiều tính toán để giảm harmonics và tạo ra biên độ điện áp mong muốn.