555 Laiko IC Paaiškinta, Vidinė Architektūra, Režimai ir Naudojimas

555 laikas yra kompaktiškas mišrios signalo IC, naudojamas laiko matavimui, impulso generavimui, oscilacijai ir paprastam perjungimo valdymui. Jo vidiniai komparatoriai, įtampos daliklis, latch, iškrovimo tranzistorius ir išėjimo etapas leidžia jam veikti monostabiliuose, astabiliuose ir bistabiliuose režimuose. Šis straipsnis paaiškina 555 laiko dizaino aspektus, kojų funkcijas, vidinę architektūrą, praktines programas, laiko tikslumą, prietaiso variantus ir pasirinkimo faktorius.

Katalogas

555 Laiko Dizaino Aspektai

555 laikas linkęs elgtis labiau kaip kompaktiškas mišrios signalo statybos blokas, o ne „pagrindinis laikas“, ir ši distinkcija pasireiškia momentu, kai remiatės juo realioje schemoje. Viduje jis sujungia referencinį tinklą, analoginius sprendimų etapus, skaitmeninę būsena ir galios įrenginį, kuris tiesiogiai sąveikauja su išoriniu RC mazgu. Rezultatas yra dalis, kuri gali atrodyti patikimai prognozuojama vienoje konfigūracijoje ir stebėtinai jautri kitoje, priklausomai nuo to, kaip aplinkiniai komponentai ir išdėstymas elgiasi su laiko mazgu.

Vidiniai Funkciniai Blokai ir Ką Jie Reiškia

Įrenginio viduje, rezistorių daliklis nustato du palyginimo lygius, kurie paprastai apibūdinami kaip VCC dalinės dalys. Šie referenciniai taškai nustato ribas, kurias laiko kondensatoriaus įtampa peržengia krovimo ir iškrovimo metu, todėl 555 gali sukurti pakartojamus slenkstinius taškus, net kai maitinimo įtampa vidutiniškai kinta.

Laiko mazgą stebi du komparatoriai, kiekvienas ieškantis perėjimo įvykio, palyginti su vidiniais referenciniais lygiais. Ant osciloskopo šie perėjimai dažnai atrodo labai aštrūs ir stabilūs. Tačiau komparatoriai daugiausia suteikia nuoseklius perjungimo taškus, o bendras laiko tikslumas vis tiek priklauso nuo tokių veiksnių kaip komponentų tolerancijos, temperatūra ir darbo sąlygos.

SR latch saugo savo būseną po to, kai yra peržengtas slenkstis. Išsaugota būsena tuomet kontroliuoja išėjimo etapą ir iškrovimo kelią. Ši atminties funkcija leidžia trumpam signalo pokyčiui laiko mazge perjungti išėjimą ir išlaikyti jį toje būsenoje, kol bus pasiektas priešingas slenkstis. Šis elgesys yra naudingas vieno įvykio grandinėse, tačiau taip pat gali sukelti netikėtus išėjimo pokyčius triukšmingomis sąlygomis.

Iškrovimo tranzistorius suteikia žemos impedanso kelią greitai ištuštinti išorinį kondensatorių, kai buvo įsakyta latch. Tas stiprus iškrovimo veiksmas yra viena iš praktinių priežasčių, kodėl 555 gali palaikyti oscilaciją su minimaliais išoriniais komponentais, tačiau tai taip pat reiškia, kad laiko mazgas gali patirti aštrius srovių impulsus, kurie susijungia su žeme ir netoliese esančiomis linijomis, jei išdėstymas yra atsitiktinis.

Su mažu RC tinklu ir keliais palaikymo jungtimis ta pati vidinė struktūra palaiko du pažįstamus elgesius: vieno šūvio laiko langus ir laisvai dirbančią oscilaciją. Pagrindinis mechanizmas abiem atvejais yra tas pats - krovimas ir iškrovimas tarp dviejų vidinių slenkstinių taškų, todėl „režimas“, kurį gaunate, daugiausia priklauso nuo to, kaip nukreipiate srovę į laiko kondensatorių ir iš jo, ir kaip atstatote arba iš naujo aktyvuojate latch.

Vienkartiniai (monostabilūs) gali atrodyti labai nuoseklūs demonstraciniame skydelyje, todėl jie yra patrauklūs paprastam vėlinimo generavimui. Astabilieji gali atrodyti beveik nesunkiai įgyvendinami, ir dažnai taip ir yra, tačiau akivaizdi paprastumas slepia tai, kad laiko mazgas yra analoginis signalas, esantis skaitmeniniame pakete.

Laiko tikslumas tikruose dizainuose

Ant popieriaus slenkstinės proporcijos yra gana stabilios, todėl natūralu tikėtis, kad laikas laikysis švariai, kol VCC bus stabilus. Lauke prabėgęs laikas dažniausiai yra dominuojamas išorinių veiksnių, kurie tyliai kaupiasi: komponentų tolerancija, kondensatorių nuotėkis, temperatūros koeficientai, plokštės paviršiaus nuotėkis ir bet koks apkrovimas, kuris laiko mazgui kyla iš gretimų grandinių ar matavimo įrangos.

Įprasta matyti, kad dizainas elgiasi "teisingai" pradinėse skaičiavimuose ir vis tiek pakanka nuklysti, kad tai turėtų reikšmės gamyboje. Keramikinis kondensatorius gali prarasti efektyvią talpą esant DC įtampai, o poslinkis gali būti pakankamai didelis, kad vėlinimas atrodo "nepatikimas" vartotojui, net jei schema lieka nepakeista. Didesnės vertės laiko rezistoriai taip pat gali nustebinti; užterštumas, fluxo liekanos ir drėgmė gali sudaryti nuotėkio takus, kurie efektyviai įdeda neplanuotą rezistorių lygiagrečiai, šiek tiek pajudindami laiką konstantą į kryptį, kurią sunku pastebėti, kol įrenginiai stovi šiltame apvalkale.

Pragmatiškas darbo procesas yra laikyti laiko formulę kaip įėjimo tašką, o ne pažadą. Kai pirmasis prototipas pradeda veikti, tokie pasirinkimai kaip dielektriko tipas, rezistoriaus vertės diapazonas, apsaugos/išsaugojimo atstumas šalia laiko mazgo ir grįžtamojo srovės maršruto paprastai lemia, ar elgesys išliks suderintas su tuo, ką grandinė buvo skirta daryti, kai sąlygos tampa mažiau draugiškos.

Bendrai laiko poslinkio priežastys:

• Išorinių komponentų tolerancija (R ir C)

• Kondensatorių nuotėkio ir dielektrinės absorbcijos elgsena

• R ir C temperatūrinis poslinkis

• DC įtampos sukeltos talpos praradimas kai kuriuose keraminiuose kondensatoriuose

• Paviršiaus nuotėkis dėl drėgmės, liekanų ar užterštumo

• Laiko mazgo apkrovimas iš kitų grandinių ar tyrimų

Įrenginių variantai, temperatūros klasės ir ką jie reiškia praktikoje

Komercinės bipolarinės versijos dažnai aptariamos pagal klasikinį vidaus įgyvendinimą ir plačiai prieinamos 8-pinio DIP ir SO stiliaus paketuose. Daugelyje kasdienių projektų NE555 klasės dalys nurodomos maždaug nuo 0°C iki 70°C, tuo tarpu pailgintos arba karinių orientuotos galimybės, tokios kaip SE555 klasės dalys, paprastai nurodomos maždaug nuo −55°C iki +125°C.

Šios temperatūros klasės veikia lūkesčius, tačiau IC retai būna vienintelis bloko driftą lemiantis veiksnys. Dalykų džiovintojas ir palyginimo įtaisai juda su temperatūra, išleidimo įrenginių elgesys keičiasi, o išoriniai R ir C paprastai svyruoja dar labiau. Jei dizainas turi griežtus laiko marginus, nemalonus tiesa yra ta, kad išorinių komponentų pasirinkimas ir tai, kaip plokštė elgiasi su nuotėkiu ir triukšmu, dažnai viršija etiketę ant paties laiko įrenginio.

Tipinės pakuotės ir temperatūros intervalo grupavimas:

• Bendros bipolarinės šeimos: NE555 klasės įtaisai, paprastai nuo 0°C iki 70°C

• Pailgintos/karinės orientuotos šeimos: SE555 klasės įtaisai, dažnai nuo −55°C iki +125°C

• Bendros pakuotės: 8-pinis DIP, 8-pinio SO tipo pakuotės

Derivatyvai ir kada jie tinka geriau nei paprastas 555

Keletas derivatyvų išlaiko tą pačią pagrindinę idėją, tačiau reguliuoja integracijos lygį arba elektrinį elgesį, kad geriau atitiktų specifinius apribojimus. 556 sujungia du nepriklausomus laikmačius viename 14-pinyje pakete, kuris gali sumažinti detalių ir maršrutų kiekį, kai dizainui reikia dviejų laiko funkcijų, kurios kitaip būtų daugikliu. Šis metodas išlaiko susijusias laiko funkcijas tame pačiame įrenginyje, padėdamas supaprastinti dizainą ir sumažinti grandinės kompleksumą.

558/559 šeimos paprastai siūlo keturis laikmačio kanalus su tiekėjo specifiniais vidaus pasirinkimais. Jie gali supaprastinti daugikanalio impulso generavimą ir sumažinti detalių pasikartojimą, nors atlygis yra tas, kad pinų funkcijos ir laiko diapazonai gali būti mažiau lankstūs nei kuriant keturis atskirus kanalus "ilguoju keliu".

CMOS šeimos, tokios kaip 7555- ir TLC555 klasės dalys, išlaiko pažįstamą topologiją, tuo pat metu mažindamos laisvą srovę ir paprastai mažindamos tiekimo smūgius. Baterijomis maitinamuose produktuose ar mažai triukšmo analogenėse aplinkose šios elektros manieros gali žymiai sumažinti klaidų taisymą, nes laikmatis mažiau tikėtina, kad bus įšvirkštos staigios transientas į bėgius ir žemes.

Derivatyvų šeimos ir praktiniai naudojimo atvejai:

• 556: du nepriklausomi laikmačiai 14-pinyje pakete; naudinga, kai reikia dvigubų laiko funkcijų vienoje plokštėje

• 558/559: paprastai keturi kanalai; naudinga daugikanalio impulso generavimui su tam tikrais funkcionaliais apribojimais

• CMOS 555 variantai (pvz., 7555, TLC555 klasės): žemesnė laisva srovė ir paprastai mažesni tiekimo smūgiai; tinka baterijomis maitinamoms ir mažai triukšmo analoginėms sistemoms

555 laikmačio pinų funkcijos

Toliau pateiktoje lentelėje aprašoma 555 laikmačio IC pinų konfigūracija ir funkcijos. Kiekvienas pinas atlieka specifinę rolę, susijusią su trigeringu, laiko kontrolė, išvesties perjungimu, nulio operacija, kondensatoriaus iškrovimu ir energijos tiekimo valdymu. Supratimas apie šias pinų funkcijas padeda paaiškinti, kaip laikmatis sukuria stabilias laiko pulsas, oscilacijas ir perjungimo operacijas elektroninėse grandinėse.

Pin	Pavadinimas	Funkcijos
1	GND (žemė)	Žemė, kaip žemas lygis (0V)
2	TRIG(trigeris)	Kai šio pin'o įtampa nukrenta iki 1 / 3VCC (arba slenkstinės įtampos, nustatytos valdymo), išvestis tampa aukšta.
3	OUT	Išvestis aukštas lygis (+ VCC) arba žemas lygis.
4	RST (nulis)	Kai šis pinas gauna elektros energiją, laikmatis yra nustatomas, kai šis pinas yra prijungtas prie žemės, ir išvestis yra žema.
5	CTRL (valdymas)	Čip'o slenkstinė įtampa yra kontroliuojama. (Kai pinas yra tuščias, numatytos abi slenkstinės įtampos yra 1 / 3Vcc ir 2 / 3Vcc).
6	THR (slenkstinė)	Kai šio pin'o įtampa kyla iki 2 / 3VCC (arba slenkstinės įtampos, nustatytos valdymo), išvestis sumažinama.
7	DIS (iškrovimas)	Vidinė OC vartotojo grandinė naudojama kondensatoriui iškrauti.

555 laikmačio vidinė architektūra

555 laikmačio vidinė struktūra yra sudaryta iš trijų 5 kΩ rezistorių, dviejų komparatorių, flip-flop'o, iškrovimo tranzistoriaus ir išvesties valdymo logikos. Trys vienodi rezistoriai sukuria nuorodines įtampas vienos trečdalio ir dviejų trečdalių tiekimo įtampos. Šie nuorodiniai lygiai leidžia laikmačiui aptikti, kai išorinės kondensatoriaus įtampos kyla arba krenta iki konkrečių slenkstinių taškų operacijos metu.

Viršutinis komparatorius stebi slenkstinio pin'o būseną ir palygina ją su dviejų trečdalių VCC nuorodine įtampa. Kai slenkstinė įtampa pakyla virš šio lygio, komparatorius nustato flip-flop'ą, sukeldamas išvesties sumažėjimą. Tuo pačiu metu iškrovimo tranzistoris įsijungia ir iškrauna laiko kondensatorių.

Apatinis komparatorius stebi trigering'o pin'o būseną ir palygina ją su vienos trečdalių VCC nuorodine įtampa. Kai trigering'o įtampa nukrenta žemiau šio lygio, komparatorius nustato flip-flop'ą, leidžiant išvesties pakilti. Tai taip pat išjungia iškrovimo tranzistorių, leidžiančią kondensatoriui vėl pradėti krovimą.

SR flip-flop'as saugo laikmačio perjungimo būseną ir valdo išvesties etapą. Išvesties valdiklis tada perduoda arba aukštą, arba žemą išvesties signalą per išvesties pin'ą. Iškrovimo tranzistoris, prijungtas prie iškrovimo pin'o, kontroliuoja išorinės laiko kondensatoriaus krovimo ir iškrovimo ciklą, kuris nustato grandinės laiko intervalą.

555 laikmačio naudojimas

555 laikmatis yra lengviausiai analizuojamas kaip du komparatoriai, aprūpinantys vidinį užraktą, su perjungimo taškais, esančiais arti 1/3 ir 2/3 VCC. Tas integruotas “slenkstinis langas” paaiškina, kodėl vienas IC gali aprėpti laiko delsas, oscilacijas ir paprastą būsenos išlaikymą su tik keliais išoriniais komponentais.

Kasdienėje projektavimo veikloje 555 vis dar užima savo vietą, kai pageidaujama nedidelio, deterministinio, savarankiško elgesio ir kai komanda nenori turėti firmware, paleidimo sekos, atnaujinimų ar specifių programinės įrangos gedimų naštos. Jis taip pat dažnai teikia raminančią nuotaiką grandinėse, kuriose numatomi analoginiai slenkstai ir skaidrūs gedimų režimai vertinami labiau nei funkcijų tankis.

Monostabilus režimas

Monostabilio veikimo būsenos laikmatis generuoja vieną išvesties impulsą kiekvienam trigering'o įvykiui, o impulso plotis nustatomas daugiausia išoriniu R–C tinklu. Trumpas žemyn nukrenta perėjimas TRIG reikalauja užrakto, išvestis pakeičia būseną, ir laiko kondensatorius pradeda kaupti. Kai THRESH kyla virš viršutinės slenkstinės (apytiksliai 2/3 VCC), užraktas paleidžiamas, išvestis grįžta į stabilų būseną, o DISCH tranzistoris greitai traukia kondensatorių atgal žemyn, kad kitas įvykis prasidėtų nuo žinomo bazinio lygio.

Tipiški naudojimai

Monostabilus teikia paprastą būdą uždelsti įjungimo signalą, pridėti paleidimo tylą arba išplėsti trumpą “energijos gerai” į kažką, ką žemutinė logika gali patikimai interpretuoti. Praktikoje jis dažnai tarnauja kaip tylus tarpininkas tarp triukšmingo viršutinio krašto ir žemutinio bloko, kuris tikisi švaraus, minimalaus trukmės įjungimo.

Šioje kategorijoje dažni modeliai:

• Subsystemo įjungimo delsa

• Paleidimo tylos langas

• Impulsų išplėtimas trumpiems būsenos ženklams

• Triukšmo atsparaus “įjungimo” kvalifikavimas

Mechaniniai kontaktai retai pereina vieną kartą; jie atšoka, kartais būdami stebėtinai negražūs ekrane. Vienkartinis impulsas gali paversti tą pokalbio sprogimą į vieną kontroliuojamą impulsą, kurio plotis atspindi tai, ką grandinė priims kaip galiojantį aktyvavimą. Daugelis dizainų naudoja šį požiūrį, nes jis apibrėžia galiojantį įvesties įvykį, o ne bando aptikti ir ištaisyti kiekvieną atskirą atšokimo impulsą.

Dažni šios kategorijos modeliai:

• Mygtuko atšokimo šalinimas

• Ribinio jungiklio valymas

• Krašto kvalifikacija prieš skaitiklius ar nutraukimus

• Minimalus paspaudimo aptikimas

Jei monostabilus signalas nuolat pertraukiamas, išeiga gali būti laikoma vienoje būsenoje, kol impulsai nuolat atvyksta per numatytą intervalą. Kai impulso srautas nustoja, grandinė užtrunka ir išeiga keičia būseną. Tai labai praktiška technika „kažkas nustojo judėti“ aptikimui, ir ji dažnai jaučiasi gaiviai tiesioginė, palyginti su pilnu skaitmeniniu stebėjimu sistemose, kurios kitaip nereikalauja mikrovaldiklio.

Dažni šios kategorijos modeliai:

• Variklio sustojimo indikacija dėl trūkstamų Hall impulsų

• Signalo praradimo aptikimas jutiklio ryšiuose

• Laikrodžio/aktyvumo praradimo aptikimas mišriuose signalų surinkimuose

Monostabilus signalas gali būti naudojamas kaip impulso ištempėjas, impulso ribotojas arba fiksuoto laiko generatorius platesniame PWM išdėstyme. Jis taip pat dažnai naudojamas, kad sukurtų nuoseklų stebėjimo langą, kuris naudingas, kai jutiklio ar palyginimo išeiga turėtų būti mėginama tik apibrėžto laiko intervale. Šis užtvarų metodas plačiai naudojamas, nes laikymo santykis yra aiškus ir lengvai pastebimas testavimo ir derinimo metu.

Dažni šios kategorijos modeliai:

• Fiksuoti įjungimo blokai

• Matavimo ar mėginių ėmimo langai

• Impulsų ribojimas žemyn srovės apsaugai

• Laikymo užtvarai aplink palyginimo/jutiklius

Kadangi laikymo kondensatorius įsikrauna link VCC, o suveikimo taškas yra žinoma dalis VCC, impulso plotis tampa naudingu proxy C (arba R, kai C žinomas). Tai nėra laboratorinė matavimo technika, bet ji iš tikrųjų yra patogu greitam rūšiavimui, trikčių šalinimui ir sveikumo patikrinimams, ypač kai pakartojamumas ir greitis yra svarbesni nei absoliutus tikslumas.

Dažni šios kategorijos modeliai:

• Eiti/ne-eiti kondensatoriaus patikrinimai

• Detalių rūšiavimas į neapibrėžtas dėžes

• Nuotėkio paveiktų kondensatorių aptikimas

• Atsparumo numatymas su žinomu kondensatoriumi

TRIG yra jautrus ilgoms laidams, greitiems signalų perėjimams, žemės atšokimui ir tiekimo triukšmui, kurie gali sukelti nepageidaujamą suveikimą. Paprastos įvesties kondicionavimo grandinės gali žymiai pagerinti stabilumą ir patikimumą. Pridėjus šią apsaugą anksti, ją galima užkirsti kelią periodiniams suveikimo problemoms įprasto veikimo metu.

Dažni kondicionavimo požiūriai:

• Serijinis rezistorius TRIG

• Vidutinio RC filtravimas prie signalo įvesties

• Schmitt triggere pagrindinė TRIG

• Švaresnis įžemimas ir trumpesni signalų laidai

Impulsų plotis paprastai būna dominuojama R/C tolerancijos ir kondensatoriaus nuotėkio, o ne pačio IC. Filmo kondensatoriai paprastai laiko laiką nuosekliau nei dauguma elektrolitinių, ypač ilgesniems delsams. Ilgų delsimo laikotarpių metu nuotėkio srovės, drėgmė ant PCB ir teršalų likučiai gali veikti kaip lygiagrečios varžos, kurios mažina efektyvų laiko nuolatinį. Šis poveikis gali pakeisti laikymo elgesį ir gali tapti akivaizdus tik tada, kai varžos ir nuotėkio keliai yra tiesiogiai išmatuoti.

Astabilia režimas

Astabila operacijoje laikymo kondensatorius nuolat įsikrauna ir išsikrauna tarp maždaug 1/3 ir 2/3 VCC. Vidinis iškrovimo tranzistorius suteikia apibrėžtą iškrovimo kelią, o išoriniai rezistoriai nustato įkrovimo kelią. Rezultatas - atsipalaidavimo osciliatorius, kurį lengva surinkti, lengva nustatyti ir pakankamai atlaidus daugeliui realių naudingumo vaidmenų.

Dažni prašymai

• LED mirksėtojai ir vizualūs statuso rodikliai

555 astabila išlieka greitas būdas sukurti širdies plakimo LED arba gedimo indikatorių be programinės įrangos ir be paleidimo delsimo. Problemas sprendžiant, aparatūrinis mirksėtojas gali būti atviresnis nei tylus mikrovaldiklis, kuris gali būti užstrigęs nulinėje būsenoje arba laukia laikrodžio šaltinio.

• Garso generavimas ir paprasti audio įspėjimai

Su protingu dažnio pasirinkimu, išeiga gali valdyti mažą keitiklį, dažnai per tranzistoriaus etapą. Tai puikiai veikia alarmams ir signalams, kai „pakankamai arti“ toninis tikslumas yra priimtinas ir pageidaujamas greitas paleidimas.

• Laikrodžių ir impulsų šaltiniai skaitmeninei logikai

Astabilia režimas gali suteikti pagrindinį laikrodį skaitikliams, poslinkio registrams ir laikymo eksperimentams. Jis nesusikonkuravo su kvarco osciliatoriais dėl stabilumo, tačiau jis dažnai tinka demonstracijoms, laiptų sekvenavimui ir reguliuojamo greičio testams, kur tuningas yra svarbiausias.

• Jutiklių sąsajos per dažnių pokyčius

Praktinis triukas yra įdėti jutiklio elementą į laiko tinklą, kad išėjimo dažnis kiltų pagal matuojamą kiekį. NTC termistorius, naudojamas kaip laiko rezistorius, yra klasikinis pavyzdys: temperatūros pokyčiai virsta dažnio pokyčiais, kuriuos galima skaičiuoti, filtruoti ar palyginti su slenkstinėmis vertėmis. Panašūs metodai veikia su LDR šviesai, rezistoriais drėgmei ir tam tikrais jėgos jutikliais, ypač kai sistema jau turi būdą matuoti dažnį ar periodą.

Jutiklių elementų, naudojamų laiko tinkle, pavyzdžiai:

- NTC termistorai (temperatūra)

- LDR/fotoresistoriai (šviesos lygis)

- Rezistoriai drėgmei

- Kai kurie resistoriai jėgai/paspaudimui

Kontrolės strategijos

Standartinė astabili konfigūracija dažnai sukelia nelygų darbo ciklą. Dažnas patobulinimas yra pridedant diodą, kad kondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo keliai naudotų skirtingus rezistorius, leidžiančius aukšto ir žemo laiko reguliavimą nepriklausomai. Tai linkę atsipirkti vairuojant grandines, kurios reaguoja skirtingai į įjungimo ir išjungimo laiką, tokias kaip įkrovimo siurbliai, mėginių ėmimo vartai ir LED ryškumo reguliavimo etapai, kur suvokiamas ryškumas ir šiluminis elgesys gali būti nemaloniai jautrūs darbo santykiui.

Kontrolės įtampos pinas perkelia vidinius slenksčius, leidžiančius 555 veikti kaip paprastas VCO. Tai atveria duris dažnio moduliavimui, šiurkštiems PWM tipo elgesiams ir uždarojo ciklo schemoms, kur analoginis grįžtamojo ryšio signalas šiek tiek pakoreguoja oscilacijos dažnį. Daugelyje praktinių konstrukcijų mažas aplinkinis kondensatorius ant kontrolės pin'o akivaizdžiai sumažina triukšmo priėmimą ir padaro kontrolės reakciją mažiau neramų.

Sunkus išėjimo apkrovimas, prasta tiekimo dekopliacija ir ilgos jungtys gali iškraipyti bangos formas ir įterpti triukšmą į slenksčius, kuris pasireiškia kaip drebėjimas arba retkarčiais nenormalus elgesys. Mažas keramikinis dekopliavimo kondensatorius, įdėtas arti maitinimo pin'ų, dažnai išvalo oscilatorių labiau, nei žmonės tikisi. Kai oscilatorius turi vairuoti induktyvines apkrovas ar didesnius srovių, išorinis vairavimo etapas paprastai veda prie grandinės, kuri elgiasi nuosekliai, o ne tokios, kuri sugenda tik „blogomis dienomis“ ir tada atsisako atkurti problemą ant stalo.

Bistabilus režimas

Bistabilio veikime 555 elgiasi kaip užrakto mechanizmas: viena veiksmas nustato išėjimo būseną, o kitas jį atnaujina. Laiko kondensatorius paprastai praleidžiamas, o iškrovimo pin'as dažnai nenaudojamas. Vietoj to, kad būtų matuojama įkrovimo kreivė, elgesys yra skatinamas loginių lygių pokyčių TRIG, THRESH ir RESET, kurie gali jaustis patenkinamai deterministiniai, kai norite būsimos atminties, neįtraukdami didesnės skaitmeninės sistemos.

Praktiniai panaudojimai

• Mygtukų perjungimai ir paprastas būsenos išsaugojimas

Bistabilus 555 gali saugoti būseną apkrovos įjungimui, režimo pasirinkimui ar vartotojo perjungimui. Šis metodas yra patrauklus, kai dizainas nori „atminti“ be mechaniniu užrakto jungikliu ir neskelbiant programinės įrangos, kad prisimintų vieną bitą.

• Saugos tipo užrakto ir nustatymo/atstatymo elgesys

Nustatymo/atstatymo elgesys puikiai tinka užrakčiams: vienas įvykis verčia sistemą į saugią būseną, o kitas įvykis atkuria veikimą. Vidaus užraktas reaguoja aiškiai ir pakartotinai, o RESET suteikia paprastą perjungimo taką, kai aukšto prioriteto išjungimo linija yra saugos koncepcijos dalis.

Plūduriuojančios įėjimai gali sukelti neprognozuojamus būsenos pokyčius dėl nutekėjimo, tvarkymo ar netoliese esančio įjungimo triukšmo. Tikrose surinkimuose TRIG/THRESH/RESET pridėti traukimo rezistoriai laikosi užrakto nuo „vaiduoklių perjungimų“. Kai dalyvauja mygtukai, nedidelis drebėjimo sumažinimas vis tiek padeda; užraktas tiksliai saugos viską, ką jam duosite, įskaitant netvarkingus perėjimus.

Dažnai padeda galvoti apie 555 mažiau kaip „laiko lustą“ ir daugiau kaip kompaktišką analoginį būsenos aparatą, pagamintą iš dviejų slenksčių, vieno užrakto ir iškrovimo jungiklio. Kai tikslas yra mažas visada įjungtas funkcija, vėlavimas, mirksėjimas, praleistų impulsų aptikimas ar užraktas, 555 gali duoti paprastesnį medžiagų sąrašą ir mažiau subtilių programinės įrangos susijusių siurprizų nei programinės įrangos pirmosios požiūrio.

Dizainams, reikalaujantiems didelio tikslumo, kalibravimo, pažangios konfigūracijos ar kelių sinchronizuotų laiko funkcijų, 555 laikmatis dažnai naudojamas kaip pagrindinis laiko elementas, o ne kaip visiškai laiko sprendimas.

Įprastos priekinės dalys, kuriose 555 integruojasi sklandžiai:

• Pulso apdorojimas

• Langų laiko ir vartų

• Praleistų impulsų detekcijos etapai

• Paprasti stebėjimo blokai

Praktiniai 555 laikmačio parametrai

Maitinimo šaltinis įtampa (VCC)	4.5-16 V
Nominalus veikimo srovė (VCC = +5 V)	3-6 mA
Nominalus veikimo srovė (VCC = +15 V)	10-15 mA
Didžiausia išėjimo srovė	200 mA
Didžiausias energijos suvartojimas	600MW
Minimalus darbo galios suvartojimas	30MW (5V), 225MW (15V)
Temperatūros diapazonas	0-70 ° C

555 laikmačio muilo IC

Gamintojas	Gamintojo nr.	Pastaba
Avago Technologijos	Av-555M	-
Individualūs silikoniniai sprendimai	CSS555/CSS555C	CMOS, Minimalus darbo įtampos 1.2V, IDD<5&micro;A
CEMI	ULY7855	-
ECG Philips	ECG955M	-
Exar	XR-555	-
Fairchild puslaidininkiai	NE555/KA555	-
Harris	HA555	-
IK Semicon	ILC555	CMOS, Minimalus darbo įtampos 2V
Intersil Corporation	SE555/NE555	-
Intersil Corporation	ICM7555	CMOS
Lithic Systems	LC555	-
Meixin	ICM7555	CMOS, Minimalus darbo įtampos 2V
Motorola	MC1455/MC1555	-
NTE Sylvania	NTE955M	-
RCA	CA555/CA555C	-
STMicroelectronics	NE555N/ K3T647	-
TI（Texas Instruments）	SN52555/SN72555	-
TI（Texas Instruments）	TLC555	CMOS, Minimalus darbo įtampos 2V
Zetex	ZSCT1555	Minimalus darbo įtampos 0.9V
NXP	ICM7555	CMOS
HFO	B555	-
HITACHI	HA17555	-

Išvada

555 laikmatis išlieka naudingas, nes jis suteikia paprastą, prognozuojamą laikymo elgseną su nedaugybe išorinių komponentų. Jo našumas priklauso nuo rezistorių ir kondensatorių tolerancijos, nuotėkio, temperatūros svyravimo, maitinimo triukšmo, išdėstymo ir įrenginių varianto. Teisingai naudojant įvesties paruošimą, nuokrypimą ir tinkamus laikymo komponentus, 555 gali patikimai palaikyti užlaidas, oscilatorius, impulsų formavimą, praleistų impulsų aptikimą, atsargų naikinimą ir pagrindines užraktų funkcijas.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kodėl 555 laikmatis išlieka plačiai naudojamas, nepaisant to, kad mikrovaldikliai gali atlikti laikymo funkcijas lankstesniu būdu?

555 laikmatis suteikia paprastą aparatinės įrangos sprendimą, skirtą vėlavimų, impulsų, oscilacijų ir perjungimo funkcijų generavimui, nereikalaujant programinės įrangos, programavimo, pradžios sekų ar programinės įrangos priežiūros. Taikant, kai reikia vienos laikymo užduoties, 555 dažnai sumažina projektavimo sudėtingumą ir siūlo prognozuojamą elgseną su minimaliu išorinių komponentų skaičiumi. Tai padaro jį patraukliu autonominėms laikymo funkcijoms, signalo apdorojimui, stebėjimo grandinėms ir paprastoms kontrolės sistemoms, kuriose patikimumas ir skaidrumas yra svarbesni už pažangų programavimą.

2. Kodėl laikymo tikslumas 555 grandinėje dažnai priklauso labiau nuo išorinių komponentų nei nuo pačio IC?

Vidiniai palyginimo slenksčiai 555 yra palyginti stabilūs, tačiau tikrasis laikymo intervalas priklauso nuo išorinės rezistorių ir kondensatorių tinklo. Tokie veiksniai kaip rezistoriaus tolerancija, kondensatoriaus nuotėkis, dielektrinė absorbcija, temperatūros svyravimas, drėgmė, PCB užteršimas ir DC-bias efektai gali pakeisti efektyvią RC laiko konstantą. Dėl šios priežasties dvi grandinės, naudojančios tą patį laikmučio IC, gali sukurti pastebimai skirtingus vėlavimus, jei jų išoriniai komponentai ar veikimo aplinkybės skiriasi.

3. Kodėl didelės vertės laikymo rezistoriai gali sukelti netikėtų laikymo klaidų ilgalaikėse programose?

Didėjant rezistoriaus vertėms, nuotėkio srovės tampa didesne procentine dalimi numatytos laikymo srovės. Drėgmė, srauto liekanos, dulkės, PCB užteršimas ir paviršiaus nuotėkis gali sukurti nenorimus lygiagrečius varžos kelius, kurie keičia laikymo kondensatoriaus krovimo elgseną. Šie efektai gali būti nereikšmingi trumpuose vėlavimuose, tačiau tampa vis svarbesni ilgalaikėse laikymo grandinėse, kuriose mažos nuotėkio srovės gali pastebimai pakeisti galutinį laikymo intervalą.

4. Kodėl CMOS 555 variantai dažnai teikiami pirmenybė baterijomis maitinamuose ir žemo triukšmo projektuose?

CMOS versijos, tokios kaip TLC555 ir 7555, paprastai sunaudoja daug mažiau budėjimo srovės nei tradiciniai bipolariniai variantai. Jos taip pat sukuria mažesnius maitinimo srovės smailes veikimo metu, sumažindamos triukšmo įpurškimą į maitinimo bėgius ir jautrias analogines grandines. Šios savybės gerina akumuliatoriaus tarnavimo laiką, supaprastina maitinimo filtravimą ir palengvina bendros sistemos stabilizavimą taikymuose, kur mažas energijos suvartojimas ir švari elektrinė elgsena yra prioritetai.

5. Kodėl trigerio pin'as gali tapti dažna pertraukiamų 555 laikmačio problemų šaltiniu?

Itinimo įvestis yra jautri įtampų perėjimams, elektros triukšmui, ilgoms laidams, žemės šuoliams ir greitiems perjungimo įvykiams. Nepageidaujami įtampos sutrikimai gali klaidingai suaktyvinti laikmatį, sukeldami nenuspėjamas išėjimus, kurių nuosekliai atkurti sunku. Filtravimo, Šmito trigerio buferio pridėjimas, tinkamas žeminimas ir trumpi signalų keliai dažnai pagerina patikimumą, neleisdami trigerio kojai reaguoti į nepageidaujamus elektros sutrikimus.

6. Kodėl monostabilus 555 laikmatis yra naudingas, norint aptikti trūkstamus impulsus ar sustojusias sistemas?

Monostabilus laikmatis gali būti nuolat suaktyvinamas atvykstančiais impulais. Kol impulsai tęsis, pasiekdami tikėtiną intervalą, išėjimas išlieka aktyvus. Jei impulso srautas sustoja, laikmatis galiausiai pasibaigia ir pakeičia būseną. Šis elgesys daro grandinę naudinga aptikti sustojusius variklius, nepavykusius jutiklius, prarastus komunikacijos signalus ar trūkstamus laikrodžio impulsus, nereikalaujant sudėtingos skaitmeninės logikos ar programinės įrangos stebėjimo sistemų.

7. Kodėl 555 laikmatis veiksmingai veikia kaip paprastas oscilatorius astabiliame režime?

Kai dirbama astabiliu režimu, laikymo kondensatorius nuolat įkraunamas ir iškraunamas, maždaug tarp trečdalio ir dviejų trečdalių tiekimo įtampos. Vidaus palyginimo aparatai aptinka šiuos slenkstinius perėjimus ir nuolat perjungia išėjimo būseną. Šis savitvardas įkrovimo-iškrovimo ciklas sukuria stabilų oscilavimą, turint tik kelis išorinius komponentus, todėl 555 yra viena iš paprasčiausių kvadratinių bangų, mirksinčių LED, laikrodžių signalų ir garso tonų generavimo metodų.

8. Kodėl darbo ciklo koregavimui dažnai reikia papildomų komponentų astabiliuose grandinėse?

Standartinė astabili konfigūracija naudoja tą pačią įkrovimo ir iškrovimo kelią daliai ciklo, kuris natūraliai riboja darbo ciklo lankstumą. Pridėjus diodus ir atskirus rezistorių kelius, galima nepriklausomai valdyti įkrovimo ir iškrovimo laikus. Tai leidžia tiksliau koreguoti didelį ir mažą išėjimo trukmę, kas yra svarbu tokiose taikomosiose programose kaip PWM valdymas, LED apšvietimo reguliavimas, įkrovimo siurbliai ir impulsų generavimo grandinės.

9. Kodėl 555 laikmatis gali veikti kaip paprastas užraktas, nenaudojant laikymo kondensatoriaus?

555 pagrindas turi SR užraktą, valdomą dviejų lyginimo. Bistabilio režimu išoriniai įvestys tiesiogiai nustato arba atstato užraktą, nesiremiant kondensatoriaus įkrovimu ir iškrovimu. Kai būsena nustatoma, ji išlieka saugoma, kol kita įvestis ją pakeis. Tai leidžia 555 veikti kaip bazinis atminties elementas perjungimams, tarpikliams, valdymo būsenoms ir nustatymo-atstatymo grandinėms, reikalaujant labai mažai išorinių grandinių.

10. Kodėl dizaineriai dažnai turėtų laikyti 555 laikmatį kaip analoginį statybinį bloką, o ne tik kaip laikmačio IC?

Nors jo pavadinimas pabrėžia laikymą, 555 turi analogines lyginimo, nuorodos įtampas, užraktą, perjungimo logiką ir iškrovimo tranzistoriumi, galinčiu įvykdyti daugybę signalų apdorojimo funkcijų. Jis gali generuoti užlaikymus, kurti oscilatorius, aptikti trūkstamus impulsus, sumažinti jungiklius, kondicionuoti signalus, sukurti laikymo langus ir teikti paprastas priežiūros funkcijas. Supratimas apie įrenginį kaip kompaktišką analoginį būsenų mašiną dažnai atskleidžia daugiau dizaino galimybių nei jį vertinant tik kaip užlaikymo generatorių.