전자 장치를 설계할 때 종종 주어진 길이의 펄스를 형성하거나 주어진 주파수와 특정 길이 대 일시 정지 비율로 직사각형 신호를 생성해야 합니다. 숙련된 설계자는 별도의 디지털 요소에서 이러한 장치를 쉽게 설계할 수 있지만 이를 위해 특수 칩을 사용하는 것이 더 편리합니다.
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NE555는 무엇이며 어디에 사용할 수 있습니까?
NE555는 1970년대에 설계되었으며 여전히 전문가와 아마추어 사이에서 매우 인기가 있습니다. 8핀으로 캡슐화된 타이머입니다. DIP 버전 또는 다른 SMD 버전에서 사용할 수 있습니다.
미세 회로에는 상단과 하단의 두 가지 비교기가 포함되어 있습니다. 입력에 공급 전압의 2/3 및 1/3과 동일한 기준 전압이 형성됩니다. 분배기는 저항에 의해 형성됩니다. 5kΩ 저항. 비교기는 RS 트리거를 제어합니다. 버퍼 증폭기와 트랜지스터 스위치가 출력에 연결됩니다. 각 비교기는 하나의 자유 입력을 가지며 외부 제어 신호를 공급하는 데 사용됩니다.상위 비교기는 높은 레벨이 나타날 때 트리거되고 칩의 출력을 낮은 레벨로 전환합니다. 더 낮은 것은 1/3 VCC 미만의 전압 감소를 "모니터링"하고 타이머 출력을 논리 1로 설정합니다.
칩 NE555의 주요 특성
다른 제조업체의 타이머 특성은 작은 범위 내에서 다를 수 있지만 원칙적으로 편차가 없습니다(원점을 알 수 없는 칩을 제외하고 무엇이든 기대할 수 있음).
- 공급 전압은 표준으로 +5V ~ +15V로 지정되지만 데이터시트의 범위는 4.5~18V입니다.
- 출력 전류는 200mA입니다.
- 출력 전압은 최대 VCC에서 1.6V를 뺀 값이지만 5V 공급 전압에서 2V 이상입니다.
- 5V에서의 전류 소비는 5mA 이하, 15V에서 최대 13mA입니다.
- 펄스 지속 시간 형성의 정확도 - 2.25% 이하.
- 최대 작동 주파수는 500kHz입니다.
모든 매개변수는 주변 온도 +25 °C에 대해 제공됩니다.
핀 할당 및 배열
타이머 핀은 케이스 디자인에 관계없이 표준 방식으로 위치합니다. 키에서 시계 반대 방향으로 오름차순(위에서 볼 때), 1에서 8까지입니다. 각 핀은 다른 기능을 가지고 있습니다.
- 접지 - 장치 전원 공급 장치의 공통 배선입니다.
- 삼각 - 로우 레벨이 적용되면 두 번째(다이어그램의 하단) 비교기를 트리거하고 출력은 논리 1이며 내부 RS 트리거를 0으로 설정합니다. 외부 RC-체인 타이밍 회로에 연결됩니다. THR보다 우선합니다.
- 밖으로 - 출력. 공급 전압 바로 아래의 높은 신호 레벨, 낮은 신호 레벨 - 0.25V.
- 초기화 - 초기화. 다른 입력의 신호와 관계없이 낮으면 출력을 0으로 재설정하고 타이머 작동을 금지합니다.
- CTRL 키 - 제어. 전원 버스의 전압 레벨은 항상 2/3입니다. 여기에 외부 신호를 적용하고 출력을 변조할 수 있습니다.
- THR - 높은 수준(공급의 2/3 이상)에 도달하면 첫 번째(회로 상단) 트리거가 1로 설정되고 내부 RS 트리거 내부 RS 트리거는 1로 이동합니다.
- DIS - 타임 커패시터의 방전. 트리거 출력이 높으면 내부 트랜지스터가 열리고 빠른 방전이 발생합니다. 타이머는 다음 듀티 사이클을 위해 준비되었습니다.
- VCC - 전원 공급 장치 출력. 5~15V의 전압을 공급할 수 있습니다.
NE555 작동 모드에 대한 설명
타이머의 아키텍처로 인해 다양한 모드에서 사용할 수 있지만 NE555에는 세 가지 일반적인 작동 모드가 있습니다.
싱글 바이브레이터(대기 멀티바이브레이터)
초기 위치:
- 입력 2에서 논리 레벨이 높습니다.
- 트리거의 입력 R 및 S에서 - 0;
- 트리거 출력 - 1;
- 방전 회로 트랜지스터가 열려 있고 커패시터 C가 바이패스됩니다.
- 출력 3 - 레벨 0에서.
입력 2에 0 레벨이 나타나면 하위 비교기가 1로 전환되고 트리거가 0으로 재설정됩니다. 칩 출력에 하이 레벨이 나타납니다. 동시에 트랜지스터가 닫히고 커패시터 분로가 중지됩니다. 저항 R을 통해 충전을 시작합니다. 전압이 VCC의 2/3에 도달하면 상위 비교기가 꺼지고 트리거를 다시 1로 설정하고 타이머 출력을 0으로 설정합니다. 트랜지스터가 열리고 커패시터를 방전합니다. 이것은 출력에서 양의 펄스를 생성하며, 시작은 입력 2의 외부 신호에 의해 결정되고 끝은 공식 t=1,1⋅R⋅C에 의해 계산되는 커패시터 충전 시간에 따라 달라집니다. .
멀티바이브레이터
전원 공급 장치가 적용되면 커패시터가 방전되고 입력 2(및 6)는 논리 0이고 타이머 출력은 1입니다(이 프로세스는 이전 섹션에서 설명됨). R1 및 R2를 통해 커패시터를 2/3 VCC로 충전한 후 입력 6의 하이 레벨은 출력 3을 0으로 재설정하고 방전 트랜지스터가 열립니다. 그러나 커패시터는 직접 방전되지 않고 R2를 통해 방전됩니다. 결국 회로는 원래 위치로 돌아가고 주기가 계속해서 반복됩니다.프로세스 설명에서 충전 시간은 저항 R1, R2 및 커패시터 용량의 합에 의해 결정되고 방전 시간은 R1 및 C에 의해 설정됨을 알 수 있습니다. R1 및 R2 대신 가변 저항을 넣을 수 있습니다 주파수와 맥박수를 작동적으로 제어합니다. 계산 공식:
- 펄스 지속 시간 t1=0.693⋅(R1+R2)⋅C;
- 일시 정지 기간 t2=0.693⋅R2⋅C;
- 펄스 반복율 f=1/(0.693(R1+2⋅R2)⋅C.
일시 중지 시간은 펄스 시간을 초과할 수 없습니다. 이 제한을 피하기 위해 다이오드(음극에서 핀 6, 양극에서 핀 7)를 포함하여 방전 및 충전 회로를 분리합니다.
슈미트 트리거
555 칩에 슈미트 트리거를 구축할 수 있습니다. 이 장치는 천천히 변화하는 신호(사인, 톱니 등)를 구형파로 변환합니다. 여기에는 타이밍 회로가 사용되지 않으며 신호는 서로 연결된 입력 2와 6에 적용됩니다. 2/3 VCC 임계값에 도달하면 출력 전압이 1로 점프하고 1/3로 떨어지면 0으로도 점프합니다. 모호한 영역은 공급 전압의 1/3입니다.
장점과 단점
NE555 칩의 주요 장점은 사용이 간편하다는 것입니다. 회로를 구축하려면 작고 잘 계산된 패키지만 있으면 됩니다. 동시에 장치 비용이 저렴합니다.
타이머의 주요 단점은 펄스 지속 시간이 공급 전압에 크게 의존한다는 것입니다. 이는 플리커 또는 플리커 회로의 커패시터가 저항(또는 2개)을 통해 충전되고 저항의 상단 리드가 전원 버스에 연결되기 때문입니다. 저항을 통과하는 전류는 VCC 전압에 의해 형성됩니다. VCC 전압이 높을수록 전류가 높을수록 커패시터가 더 빨리 충전되고 비교기가 더 빨리 트리거될수록 생성된 시간 간격이 더 짧아집니다. 알 수 없는 이유로 기술 문서에는 이 점이 누락되어 있지만 개발자에게는 잘 알려져 있습니다.
타이머의 또 다른 단점은 비교기의 임계 전압이 내부 분배기에 의해 형성되고 조정할 수 없다는 것입니다. 이것은 NE555의 적용 가능성을 좁힙니다.
그리고 불편한 기능이 하나 더 있습니다. 출력단의 푸시풀 디자인으로 인해 스위칭 순간(업스트림 트랜지스터가 열려 있고 다운스트림 트랜지스터가 아직 닫히지 않은 경우 또는 그 반대의 경우)) 통과 전류 펄스가 있습니다. 지속 시간은 길지 않지만 미세 회로의 추가 가열로 이어지며 전원 회로에 노이즈가 발생합니다.
유사품은 무엇입니까
타이머의 존재 이후, 많은 클론을 개발하여 출시했습니다. 그들은 다른 회사에서 생산하지만 모두 555라는 이름에 포함되어 있습니다. 아날로그를 생산하는 공장 중에는 전자 부품의 인기있는 제조업체와 동남아시아의 알려지지 않은 제조업체가 있습니다. 첫 번째 매개변수가 선언된 매개변수를 제공하는 경우 두 번째 매개변수에서 어떠한 보장도 기대해서는 안 됩니다. 선언된 특성과의 편차는 클 수 있습니다.
소련은 유사한 타이머 KR1006VI1을 개발했습니다. 기능은 한 가지 예외를 제외하고 원본과 동일합니다. 핀 2가 핀 6보다 우선합니다(NE555와 달리). 이것은 회로를 설계할 때 고려되어야 합니다. 한 가지 더: 인덱스 KR은 칩이 DIP8 패키지에서만 사용할 수 있음을 의미합니다.
실용화 사례
타이머의 실제 적용 분야는 광범위하며 이 검토의 한계 내에서 주제를 완전히 공개할 수 없습니다. 그러나 가장 일반적인 예는 파싱할 가치가 있습니다.
몇 개의 칩에 대한 단일 발진기 모드에서 시간 제한 다이얼링 코드로 코드 잠금을 구축할 수 있습니다. 또 다른 방법은 다양한 센서와 함께 임계값 표시기(조명, 용량 충전 레벨 등)로 사용하는 것입니다.
멀티바이브레이터 모드(안정 모드)에서 타이머는 가장 광범위한 애플리케이션을 찾습니다. 여러 타이머에서 깜박이는 주파수, 켜짐 시간 및 일시 중지 시간을 별도로 제어하는 데이지 체인 스위치를 구축할 수 있습니다. NE555를 시간 릴레이의 기초로 사용하고 1초에서 25초까지 소비자를 켜는 시간을 형성할 수 있습니다. 음악가를 위한 메트로놈을 만들 수 있습니다. 이것은 칩의 가장 많이 사용되는 모드이며 모든 용도를 설명하는 것은 불가능합니다.
슈미트 트리거로 타이머는 자주 사용되지 않습니다. 그러나 주파수 드라이버가 없는 쌍안정 모드에서 NE555는 접점 바운스 억제기 또는 시작-정지 모드에서 2버튼 스위치로 사용됩니다. 실제로 내장 RS 트리거만 사용됩니다. 타이머 PWM 레귤레이터를 기반으로 구축하는 것으로도 알려져 있습니다.
NE555 타이머의 다양한 용도를 설명하는 회로 모음이 있습니다. 그들은 칩을 사용하는 수천 가지 방법을 설명합니다. 그러나 디자이너의 탐구심은 충분하지 않을 수 있으며, 타이머의 다른 곳에서는 아직 설명되지 않은 추가 기능을 찾을 수 있습니다. 칩 설계자가 제시한 가능성이 이를 가능하게 합니다.
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