555 Timer IC selgitus, sisemine arhitektuur, režiimid ja kasutus

555 timer on kompaktne segasignaali IC, mida kasutatakse ajastamiseks, impulsside genereerimiseks, osillatsiooniks ja lihtsaks lülituste juhtimiseks. Selle sisemised võrdluspunktid, pingedivider, latch, tühjendustransistor ja väljundstaadium võimaldavad sellel töötada monostabilistes, astabilistes ja bistabilistes režiimides. See artikkel selgitab 555 timeri kujunduse kaalutlusi, sädemete funktsioone, sisemist arhitektuuri, praktilisi rakendusi, ajastuse täpsust, seadme variatsioone ja valikute tegureid.

Kataloog

555 Timeri kujunduse kaalutlused

555 timer kipub käituma pigem kompaktse segasignaali ehitusplokina kui „põhiajastina”, ja see erinevus ilmneb kohe, kui sa sellele reaalses ringis toetud. Siseosas seguneb see võrdlusvõrgustiku, analoogotsustusstaadiumite, digitaalsete olekute salvestamise ja energiapooliga, mis suhtleb otse välise RC sõlmega. Tulemuseks on osa, mis võib ühes seadistuses tunduda usaldusväärselt ettearvatav ja teises üllatavalt tundlik, sõltuvalt sellest, kuidas ümbritsevad komponendid ja paigutus ajastuspunkti käsitlevad.

Sisemised funktsionaalsed plokid ja mida need tähendavad

Seadmest sees loob takisti-divideri võrk kaks võrdluspunkti, mida tavaliselt kirjeldatakse kui VCC osade, et luua kaks võrdluspunkti, mis määravad piirid, mille kaudu ajastuskapasitaatori pinge ületab laadimise ja tühjendamise ajal, mille tõttu 555 suudab toota korduvaid läve isegi siis, kui toitepinge mõõdukalt muutub.

Ajakäitumist jälgivad kaks võrdluspunkti, millest igaüks otsib ületusüritust sisemiste võrdluspunktide suhtes. Osilloskoobis ilmnevad need üleminekud sageli väga teravatena ja stabiilsetena. Kuid võrreldes üksteisega pakuvad võrdluspunktid peamiselt järjepidevaid lülituspunkte, samas kui üldine ajastuse täpsus sõltub endiselt sellistest teguritest nagu komponentide tolerantsused, temperatuur ja töötingimused.

SR latch salvestab oma oleku pärast läve ületamist. Salvestatud olek kontrollib seejärel väljundstaadiumi ja tühjendusrada. See mälu funktsioon võimaldab lühikese signaalimuutuse ajastuspunktis lülitada väljundi ja hoida seda olekus, kuni vastupidine lävi saavutatakse. See käitumine on kasulik ühekordsetes ringides, kuid võib põhjustada ootamatuid väljundimuutusi mürarikkates tingimustes.

Tühjendustransistor annab madala takistusega tee, et kiiresti tühjendada välist kapasitaatori, kui latch selle käskluse annab. See tugev tühjendusreaktsioon on üks praktilisi põhjuseid, miks 555 suudab säilitada osillatsiooni minimaalsete väliste osadega, kuid see tähendab ka, et ajastuspunkt võib kogeda teravaid voolupulsi, mis paarituvad maapinnaga ja lähimate trassidega, kui paigutus on kaootiline.

Väikeses RC võrgus ja hulga tugikontaktide abil toetab sama sisemine struktuur kahte tuttavat käitumist: ühekordsed ajastusaknad ja vabalt töötav osillatsioon. Aluseks olev mehhanism on mõlemas olukorras sama, laetud ja tühjendatud kahe sisemise läve vahel, seega sõltub saadud „režiim” peamiselt sellest, kuidas juhtite voolu ajastuskapasitaatorisse ja sealt välja ning kuidas te latch’i lähtestate või uuesti aktiveerite.

Ühesuunalised (monostables) võivad demokontuuris tunduda väga ühtlased, mis muudab need atraktiivseks lihtsa viivituse loomise jaoks. Astables võivad tunduda peaaegu vaevatult rakendatavad, ja tihti nad ongi, kuid näiliselt lihtsus peidab fakti, et ajastuspunkt on analoogsignaal, mis elab digitaalses pakendis.

Ajastuse täpsus reaalses disainis

Paberil on lävendisuhted üsna stabiilsed, nii et on loomulik oodata, et ajastus järgib puhastelt, kuni VCC on stabiilne. Välitingimustes domineerib möödunud aeg tavaliselt väliste tegurite üle, mis vaikselt kuhjuvad: komponentide tolerantsus, kondensaatori leke, temperatuurikoefitsiendid, plaadi pinna leke ja kõik, mida ajastuspunkt näeb külgnevast ahelast või mõõteseadmest.

On tavaline näha, et disain käitub "korrektsete" esialgsete arvutuste alusel, kuid siiski kaldub piisavalt, et see tootmises oluline oleks. Keramiiline kondensaator võib DC-bias'i all kaotada efektiivse kapatsitantsi, ja nihke suurus võib olla piisavalt suur, et kasutaja tunneks viivitust "vale" olevana, kuigi scheem ei ole muutunud. Suurte väärtustega ajastusvastupidavused võivad samuti üllatada; saastatus, voolu jääk ja niiskus võivad moodustada leke teid, mis tõhusalt asetavad unustatud vastupanu paralleelselt, nihutades aja konstantse suunda, mida on raske märgata, kuni seadmed on soojas ümbrikus.

Pragmaatiline töövoog on käsitleda ajastusvõrrandit kui sissepääsu punkti, mitte kui lubadust. Kui esimene prototüüp töötab, määravad valikud nagu dielektrilise tüübi, vastupanu väärtuste vahemiku, kaitse/hoidmisvahe ajastuspunkti lähedal ja tulemuse voolu marsruut tavaliselt, kas käitumine jääb kooskõlla sellega, mida ahel pidi tegema, kui tingimused muutuvad vähem sõbralikuks.

Tavalised ajastuse nihke tegurid:

• Väline komponendi tolerantsus (R ja C)

• Kondensaatori leke ja dielektrilise imendumise käitumine

• R ja C temperatuurikalded

• DC-bias'iga seotud kapatsitantsi kadu mõnedes keramilistes kondensaatorites

• Pinõhise leke niiskuse, jääkide või saastatuse tõttu

• Ajastuspunkti koormamine teistest ahelatest või mõõtmisest

Seadme variandid, temperatuuriklassid ja mida nad praktiliselt tähendavad

Kaubanduslikud bipolaarsed versioonid arutatakse sageli klassikalise sisemise rakenduse kontekstis ning need on laialdaselt saadaval 8-pin DIP ja SO-stiilis pakendites. Paljude igapäevaste ehituste puhul on NE555-klassi osi määratud ligikaudu 0°C kuni 70°C, samas kui pikendatud või sõjaväele suunatud valikud nagu SE555-klassi osad on tavaliselt määratud umbes −55°C kuni +125°C.

Need temperatuuriklassid mõjutavad ootusi, kuid IC ei ole harva ainus kalde eest vastutaja. Jagur ja võrdlejad liiguvad temperatuuriga, tühjendusseadme käitumine muutub ning väline R ja C tavaliselt kõikuvad veelgi rohkem. Kui disainil on tihedad ajanduse marginaalid, on ebamugav tõde, et väline komponendi valik ja see, kuidas plaadid kohtlevad lekkeid ja müra, kaaluvad sageli üle ajastusseade enda sildi.

Tüüpilised pakendi- ja temperatuurivahemiku rühmad:

• Tavalised bipolaarsed perekonnad: NE555-klassi seadmed, tavaliselt umbes 0°C kuni 70°C

• Pikendatud/sõjaväele suunatud perekonnad: SE555-klassi seadmed, sageli umbes −55°C kuni +125°C

• Tavalised pakendid: 8-pin DIP, 8-pin SO-tüüpi pakendid

Derivandid ja millal need sobivad paremini kui lihtne 555

Mitmed derivandid hoiavad sama põhiteooriat, kuid kohandavad integreerimistaset või elektrilist käitumist, et paremini sobida konkreetsete piirangutega. 556 ühendab kaks sõltumatut taimerit ühte 14-pin pakendisse, mis võib vähendada komponente ja marsruuti, kui disain vajab kahte ajastusfunktsiooni, mis muidu oleksid dubleeritud. See lähenemine hoiab seotud ajastusfunktsioone samas seadmes, aidates lihtsustada disaini ja vähendada ahela keerukust.

558/559 perekonnad pakuvad tavaliselt nelja taimerikanalit, millel on müüja-spetsiifilised sisemised valikud. Need võivad lihtsustada mitme kanali impulsi genereerimist ja vähendada komponentide kordumist, kuid kaubandusahelaks on see, et pin-funktsioonid ja ajastuse vahemikud võivad olla vähem paindlikud kui nelja eraldi kanali ehitamine "pika tee" kaudu.

CMOS perekonnad, nagu 7555- ja TLC555-klassi osad, säilitavad tuttava topoloogia, samas kui nad vähendavad ootevoolu ja tavaliselt ka toitepinge piksleid. Aku toitel töötavates toodetes või madala müra analoogkeskkondades võivad need elektrilised omadused muuta veaotsingu märgatavalt vähem stressirohkeks, kuna taimer on vähem tõenäoline, et süstib ootamatuid transientse rällide ja maapindade vahel.

Derivatiivid ja praktilised kasutusjuhud:

• 556: kaks sõltumatut taimerit 14-pin pakendis; kasulik paaris ajastusfunktsioonide jaoks ühel plaadil

• 558/559: tavaliselt neli kanalit; abiks mitme kanali pulsigeeneratsiooni puhul mõningate funktsionaalsete piirangutega

• CMOS 555 variandid (nt 7555, TLC555 klassid): madalam ootevool ja tavaliselt väiksemad toitepinge piksled; sobivad aku toitel ja madala müraga analoog süsteemide jaoks

555 ajastaja jala funktsioonid

Järgmine tabel kirjeldab 555 ajastaja IC jala konfiguratsiooni ja funktsioone. Iga jalg täidab konkreetset rolli, mis on seotud aktiveerimise, ajastamise juhtimise, väljundi lülitumise, lähtestamise, kondensaatori tühjendamise ja toitehaldusega. Nende jala funktsioonide mõistmine aitab selgitada, kuidas ajastaja genereerib stabiilseid ajapulsse, kõikuvusi ja lülitamisoperatsioone elektroonilistes ringkondades.

Jalg	Nimi	Omadused
1	GND (maapind)	Maapind, kui madal tase (0V)
2	TRIG(aktiveerimine)	Kui selle jala pinge langeb 1 / 3VCC (või künnivolt, mis on määratud juhtimisega), siis väljund on kõrge.
3	VÄLJUND	Väljund kõrge tase (+ VCC) või madal tase.
4	RST (lähtestamine)	Kui see jalg saab elektrit, siis ajastaja kiip lähtestatakse, kui see jalg on maapinnaga ühendatud, ja väljund on madal.
5	CTRL (juhtimine)	Kiibi künnivolt on kontrollitud. (Kui jalg on tühi, siis on vaikimisi kaks künnivolt 1 / 3Vcc ja 2 / 3Vcc).
6	THR (künnivolt)	Kui selle jala pinge tõuseb 2 / 3VCC (või künnivolt, mis on määratud juhtimisega), siis väljund on madalam.
7	DIS (tühjendamine)	Sisemine OC värav kasutatakse kondensaatori tühjendamiseks.

555 ajastaja sisemine arhitektuur

555 ajastaja sisemine struktuur on üles ehitatud kolme 5 kΩ takisti, kahe võrdluspunkti, flip-flopi, tühjendustransistori ja väljundjuhtimise loogika ümber. Kolm võrdset takistit loovad viidatud pinged ühe-kolmandiku ja kahekolmandiku toitepingest. Need viidatud tasemed võimaldavad ajastajal tuvastada, millal väline kondensaatori pinge tõuseb või langeb teatud künniväärtusteni töö käigus.

Ülemine võrdluspunkt jälgib künnjala ja võrdleb seda kahekolmandiku VCC viidatud pingega. Kui künnivolt tõuseb sellest tasemest kõrgemale, siis võrdluspunkt lähtestab flip-flopi, põhjustades väljundi madalamaks lülitamise. Samal ajal lülitub tühjendustransistor sisse ja tühjendab ajakondensaatori.

Alumine võrdluspunkt jälgib aktiveerimise jala ja võrdleb seda ühe-kolmandiku VCC viidatud pingega. Kui aktiveerimise pinge langeb sellest tasemest madalamale, seatakse võrdluspunkt flip-flopi sisse, muutes väljundi kõrgeks. See lülitab ka tühjendustransistori välja, võimaldades kondensaatoril uuesti laadima hakata.

SR flip-flop salvestab ajastaja lülitamisoleku ja kontrollib väljundastet. Väljundijuhiks toimetab kas kõrge või madala väljundsignaali väljundjalast. Tühjendustransistor, mis on ühendatud tühjendusjalaga, kontrollib välist ajakondensaatori laadimise ja tühjendamise tsüklit, mis määrab ringkonna ajastuse intervalli.

555 ajastaja kasutusalad

555 ajastaja on kõige lihtsam analüüsida kui kahe võrdluspunkti, mis toidavad sisemist lukku, kus lülituspunktid on umbes 1/3 ja 2/3 VCC. See sisseehitatud "künnivakna" seletab, miks üksik IC suudab katab ajade viivitusi, kõikuvusi ja lihtsat oleku säilitamist vaid väheste välistel osadel.

Igapäevases projekteerimistöös teenib 555 endiselt oma kohta, kui eelistatakse väikest, määratletavat, iseseisvat käitumist ning kui meeskond ei soovi kanda ega arendada tarkvara, käivitamise järjekorda, uuendusi või haruldase juhtumiga seoses tarkvara ebaõnnestumisi. See näib olevat ka usaldusväärsem ringkondades, kus väärtustatakse ettearvatavaid analoogkünne ja läbipaistvaid tõrkeviise rohkem kui funktsioonide tihedust.

Mono-stabiilne režiim

Mono-stabiilse töö korral genereerib 555 ühe väljundpulsiga aktiveerimise sündmuse kaupa, ja puldi laius määratakse peamiselt välist R-C võrku. Lühike madala tase TRIG-is kinnitab lukku, väljund muutub olekut ja ajakondensaator hakkab laadima. Kui THRESH tõuseb ülemise künniväärtuse (umbes 2/3 VCC) kõrgemale, vabastab lukk, väljund naaseb oma stabiilsesse olekusse ja DISCH transistor tõmbab kiiresti kondensaatori alla, et järgmine sündmus algaks tuntud baasil.

Tüüpilised kasutusalad

Mono-stabiilne pakub otsekohe lihtsat viisi võimaldada signaali viivet, lisada käivitamise vaigistust või pikendada lühikest "võimsus hea" signaali, et vooluhulk saaks usaldusväärselt tõlgendada. Praktikas teenib see sageli rahulikku vahendajat müraülemise serva ja allavoolu ploki vahel, mis ootab puhtaid, minimaalse kestusega võimaldusi.

Selles kategoorias levinud mustrid:

• Alamsüsteemi võimaldava viivituse

• Käivitamise vaigistuse akna

• Pulsi pikendamine lühikeste staatuste lipukeste jaoks

• Müra-tolerantne "võimalda" kvalifikatsioon

Mehaanilised kontaktid ei ühtegi korda harva muutu; nad põrkavad, mõnikord üsna kole viisidel ulatuses. Üks-kordne saab muundada selle jutu puhang üheks kontrollitud pulsiks, mille laius peegeldab seda, mida vooluring aktsepteerib kui kehtivat aktiveerimist. Paljud disainid kasutavad seda lähenemist, kuna see määratleb kehtiva sisendi sündmuse, selle asemel et proovida tuvastada ja parandada iga üksik põrke puls.

Selles kategoorias on levinud mustrid:

• Nuppude põrke eemaldamine

• Limiteeritud lüliti puhastamine

• Serva kvalifitseerimine enne loendureid või katkestusi

• Minimaalse vajutuse tuvastamine

Kui monostaatilist lülitit pidevalt uuesti aktiveeritakse, saab väljund ühe oleku hoida nii kaua, kuni pulsid jätkuvad ootuspärases ajavahemikus. Kui pulsi rida lõpetatakse, katab vooluring ja väljund muutub olekuks. See on väga praktiline tehnika "midagi on lõpetanud liikuma" tuvastamiseks, ja see tundub sageli värskendavalt otsene võrreldes täis digitaalsete vahevalvuri rakendamisega süsteemides, mis muidu ei vaja mikrokontrollerit.

Selles kategoorias on levinud mustrid:

• Mootori seisaku näitamine puuduvate Hall-pulsside tõttu

• Signaali kadumise tuvastamine andurside vahel

• Kell/aktiviteedi kadumise tuvastamine segasignaali kokkupanekutes

Monostaatilist lülitit saab kasutada pulsiklotsina, pulsipiirajana või fikseeritud on-aja generaatorina laiemas PWM seadistuses. Seda kasutatakse sageli ka järjepideva vaatlusakna loomiseks, mis on kasulik siis, kui anduri või võrdleja väljundit tuleb näidistada ainult määratud ajalõigu jooksul. See värava meetod on laialdaselt kasutusel, kuna ajaproportsioon on selge ja lihtne katsetamise ja tõrkeotsimise ajal jälgida.

Selles kategoorias on levinud mustrid:

• Fikseeritud on-aja plokid

• Mõõtmise või näidistuuringu aknad

• Pulsipiirang allavoolu kaitseks

• Ajaväravad võrreldes/võrdlejatega

Kuna ajakapasitator laadib VCC suunas ja lülituspunkt on teadaolev fraktsioon VCC-st, muutub pulsi laius kasutatavaks proksiks C (või R, kui C on teada). See ei ole laborikvaliteedi mõõtmistehnika, kuid see on tõeliselt käepärane kiire sortimise, tõrkeotsingu ja mõistlikkuse kontrollimiseks, eriti kui korduvus ja kiirus on olulisemad kui absoluutne täpsus.

Selles kategoorias on levinud mustrid:

• Go/no-go kondensaatorite kontroll

• Osade sorteerimine jämedatesse mahutitesse

• Lekke mõjutatud kondensaatorite tuvastamine

• Takistuse järeldamine tuntud kondensaatoriga

TRIG on tundlik pikkade kaablite, kiirete signaalide ülemineku, maapinna põrke ja toite mürade suhtes, mis võivad põhjustada soovimatut aktiveerimist. Lihtsad sisendi tingimustelu vooluringid võivad suuresti parandada stabiilsust ja usaldusväärsust. Selle kaitse varajane lisamine aitab vältida katkestavaid aktiveerimisprobleeme normaalses tööseisundis.

Levinud tingimustelu lähenemisviisid:

• Seeria takisti TRIG-is

• Mõõdukas RC filtreerimine käivitamise sisendil

• Schmitt-triggeri puhastus TRIG-i ees

• Puhas maapind ja lühem käivituskaabeldus

Pulsi laius jääb tavaliselt domineerima R/C taluvuse ja kondensaatorite leke üle, mitte IC enda üle. Filmikondensaatorid hoiavad tavaliselt ajastust järjekindlamalt kui paljud elektroodid, eriti pikema viivituse korral. Pikemate viivituste korral võivad leketooted, niiskus PCB-l ja saaste jäägid toimida nagu paralleelsed takistused, mis vähendavad tõhusat ajakontsentraati. See mõju võib muuta ajastuse käitumist ja ei pruugi ilmneda enne, kui takistusi ja leke teid mõõdetakse otse.

Astabiilne režiim

Astabiilse töötamise korral laadib ajakapasitator pidevalt ja tühjendab umbes 1/3 VCC ja 2/3 VCC vahemikus. Sisemine tühjendustransistor pakub määratletud tühjendusteed, samal ajal kui välistakistid määravad laadimistee. Tulemuseks on lõõgastus osillaator, mille loomine on lihtne, häälestamine on lihtne ja see on paljude reaalse maailma utiliitide rollide jaoks piisavalt andestav.

Levinud rakendused

• LED vilgutajad ja visuaalsed staatuse indikaatorid

555 astabiilne jääb kiireks viisiks luua südametakti LED või vea indikaator ilma tarkvara ja ilma bootimise viivituseta. Tõrkeotsingu stsenaariumides võib riistvaraline vilguti olla ausam kui vaikne mikrokontroller, mis võib olla kinni resetis või ootamas kellaallikat.

• Heligeneratsioon ja lihtsad helialarmid

Mõistliku sageduse valimisega võib väljund juhtida väikest muundajat, sageli transistoritaseme kaudu. See töötab hästi häirete ja helipuhujatega, kus "piisavalt lähedal" helikõrguse täpsus on vastuvõetav ja kohene käivitamine on soositud.

• Kell ja pulsside allikad digitaalse loogika jaoks

Astabiilne režiim võib pakkuda põhikella loendurite, nihkeregistrite ja ajastuskatsed jaoks. See ei konkureeri kristall-oscillaatoreid stabiilsuse poolest, kuid see sobib sageli näidiste, samm-sekveneerimise ja reguleeritava kiiruskatsete jaoks, kus häälestatavus on oluline.

• Sensorliidese kaudu sageduse muutustega

Praktikas on trikk paigutada sensorielement ajastivõrku, nii et väljundite sagedus varieerub mõõdetava koguse järgi. NTC termistor, mida kasutatakse ajastusresistorina, on klassikaline näide: temperatuuri muutus muutub sageduse muutuseks, mida saab lugeda, filtreerida või võrrelda lävenditega. Sarnased lähenemisviisid toimivad LDR-ide puhul valguse, resistiivsete niiskuseelementide ja teatud jõuandurite puhul, eriti kui süsteemil on juba meetod sageduse või perioodi mõõtmiseks.

Näited sensorielementidest, mida kasutatakse ajastivõrgus:

- NTC termistorid (temperatuur)

- LDR-id/fotoresistorid (valguse tase)

- Resistiivsed niiskuseandurid

- Teatud resistiivsed jõu/rõhuandurid

Kontrollistrateegiad

Tavaline astabiilne konfiguratsioon loob sageli ebaühtlase töötsükli. Tavaline parandamine on dioodi lisamine, nii et kondensaatori laadimise ja tühjendamise teed kasutavad erinevaid resistore, võimaldades kõrge ja madala aja reguleerimist sõltumatumalt. See tasub end ära, kui juhtimisringid reageerivad sisse- ja väljalülitamisaegadele erinevalt, nagu laadimispumpade, proovivõtuvärkide ja LED-dimmi etappide puhul, kus tajutav heledus ja termiline käitumine võivad olla tüütult tundlikud töötsükli suhetele.

Kontrollpingi pinged nihutavad sisemisi läve, mis võimaldab 555-l lihtsalt VCO-na toimida. See avab ukse sagedusmodulatsioonile, jämedale PWM-sarnasele käitumisele ja suletud ahelate skeemidele, kus analoogtagasiside signaal mõjutab osillatsioonikiirus. Paljudes praktilistes konstruktsioonides vähendab väike möödasõidukondensaator kontrollpingil märgatavalt müra ja muudab kontrolli vastuse vähem häirivaks.

Suur väljundkoormus, halb toite parandamine ja pikad juhtmed võivad moonutada lainevorme ja sisestada müra, mis ilmneb kui viivitus või aeg-ajalt vale käitumine. Väike keramsiline paranduskondensaator, mis on paigutatud toitepintside lähedale, puhastab osillaatorit tihti rohkem, kui inimesed ootavad. Kui osillaator peab juhtima induktiivseid koormusi või suuremaid vooluid, viib väline juhtimistasand tavaliselt ringi, mis käitub ühtlaselt, mitte selliselt, mis ainult "halvadel päevadel" nurjub ja seejärel keeldub probleemi reproduktsioonist tööpingil.

Bistabiilne režiim

Bistabiilses töörežiimis käitub 555 nagu lukk: üks tegevus määrab väljundi oleku ja teine lähtestab selle. Ajastuskondensaator jäetakse tavaliselt välja, ja tühjenduspin on sageli kasutamata. Aja kõverat ajastamise asemel juhib käitumist loogika sarnased taseme muutused TRIG, THRESH ja RESET, mis võivad olla rahuldust pakkuvalt deterministlikud, kui soovite oleku mälu ilma suurema digitaalsüsteemi lisamiseta.

Praktilised kasutusvõimalused

• Nupuvajutuse vahetused ja lihtne oleku hoidmine

Bistabiilne 555 võib salvestada oleku koormuse lubamiseks, režiimi valimiseks või kasutaja vahetamiseks. See lähenemine on atraktiivne, kui disain soovib "mälu", ilma et oleks vaja sõltuda mehhaanilisest lukustuslülitist ja ilma et oleks vaja tutvustada tarkvara vaid ühe bitiga meeles pidamiseks.

• Interlockid ja seadistuse / lähtestamise ohutusstiilis käitumine

Seadistamise / lähtestamise käitumine sobib loomulikult interlockide jaoks: üks sündmus viib süsteemi ohutusse olekusse ja teine sündmus taastab töö. Sisemine lukk reageerib selgelt ja kordumatult, ning RESET pakub lihtsa ülekandetee, kui kõrge prioriteediga sulgemissein on osa ohutuskonseptist.

Ujuvad sisendid võivad põhjustada ettearvamatuid oleku muutusi lekke, käsitsemise või lähedal asuvate lülitusmüra tõttu. Reaalsetes kogumites hoiavad tõstetud või langetatud resistors TRIG/THRESH/RESET lukku "kummitustokkide" juurde eksimast. Kui on kaasatud nupuvajutused, aitab kerge hälve ikka; lukk säilitab ustavalt kõik, mida te sellele toidate, sealhulgas segased üleminekud.

Sageli aitab mõelda 555-le vähem kui "ajastiriist" ning rohkem kui kompaktne analoogsete olekute masin, mis koosneb kahest lävest, ühest lukust ja tühjendusseadmest. Kui sihtmärgiks on väike alati-töös funktsioon, viivitus, vilkumine, puuduva impulsi tuvastamine või lukk, võib 555 anda lihtsama materjalide arve ja vähem peeneid koodiga seotud üllatusi kui tarkvaraalti lähenemine.

Disainide puhul, mis nõuavad kõrget täpsust, kalibreerimist, täiustatud konfigureerimist või mitmeid sünkroone ajastamise funktsioone, kasutatakse 555 ajastit sageli kui põhijõu ajastuse elementi, mitte kui täielikku ajastamislahendust.

Tavalised esiotsa rollid, kus 555 integreerub sujuvalt:

• Pulsi korrigeerimine

• Aknajõudlus ja territoorium

• Puuduva impulsi tuvastamise etapid

• Lihtsad valvuri stiilis järelevalve plokid

Praktilised 555 ajastaja parameetrid

Toitepinge (VCC)	4.5-16 V
Nominaalne töövool (VCC = +5 V)	3-6 mA
Nominaalne töövool (VCC = +15 V)	10-15 mA
Maksimaalne väljundvool	200 mA
Maksimaalne võimsuse tarbimine	600MW
Miinimum töö energiatarve	30MW (5V), 225MW (15V)
Temperatuuri vahemik	0-70 ° C

555 ajasti derivaadi IC-d

Tootja	Tootja nr	Märkus
Avago Technologies	Av-555M	-
Kohandatud Silicon lahendused	CSS555/CSS555C	CMOS, minimaalne töötav pinge 1.2V, IDD<5&micro;A
CEMI	ULY7855	-
ECG Philips	ECG955M	-
Exar	XR-555	-
Fairchild Semiconductor	NE555/KA555	-
Harris	HA555	-
IK Semicon	ILC555	CMOS, minimaalne töötav pinge 2V
Intersil Corporation	SE555/NE555	-
Intersil Corporation	ICM7555	CMOS
Lithic Systems	LC555	-
Meixin	ICM7555	CMOS, minimaalne töötav pinge 2V
Motorola	MC1455/MC1555	-
NTE Sylvania	NTE955M	-
RCA	CA555/CA555C	-
STMicroelectronics	NE555N/ K3T647	-
TI（Texas Instruments）	SN52555/SN72555	-
TI（Texas Instruments）	TLC555	CMOS, minimaalne töötav pinge 2V
Zetex	ZSCT1555	Miinimum töötav pinge 0.9V
NXP	ICM7555	CMOS
HFO	B555	-
HITACHI	HA17555	-

Järeldus

555 ajastaja jääb kasulikuks, sest see pakub lihtsat, ennustatavat ajastust käitumist väheste väliste komponentidega. Selle jõudlus sõltub takisti ja kondensaatori taluvusest, lekkest, temperatuurikõikumistest, toitehäiretest, paigutusest ja seadme variatsioonist. Õige sissejuhatav, dekoupeling ja sobivate ajastuse komponentidega kasutamisel suudab 555 usaldusväärselt toetada viivitusi, osillaatoreid, impulsi kujundamist, puuduvate impulsside tuvastamist, debounce'i ja põhivõtmise funktsioone.

Korduma Kippuvad Küsimused [KKK]

1. Miks jääb 555 ajastaja laialdaselt kasutatavaks, kuigi mikrokontrollerid saavad ajastuse funktsioone paindlikumalt täita?

555 ajastaja pakub lihtsat riistvarapõhist lahendust, et genereerida viivitusi, impulsiid, osillaatsioone ja lülitusfunktsioone, ilma et oleks vaja püsivara, programmeerimist, algusjärjekordi või tarkvara hooldust. Rakendustes, kus on vajalik üksik ajastusülesanne, vähendab 555 tihti disaini keerukust ja pakub ennustatavat käitumist minimaalselt välistest komponentidest. See teeb selle atraktiivseks iseseisvate ajastusfunktsioonide, signaalide töötlemise, vaatamisringi võrgustike ja lihtsate juhtimisse süsteemide jaoks, kus usaldusväärsus ja läbipaistvus on olulisemad kui arenenud programmeeritavus.

2. Miks määrab 555 vooluahelas ajastus täpsust sageli enam välised komponendid kui IC ise?

555 sisemised võrdluspiirangud on suhteliselt stabiilsed, kuid tegelik ajastuse intervall sõltub tugevalt välisest takisti ja kondensaatori võrgustikust. Tegurid nagu takisti taluvus, kondensaatori lekke, dielektrilise neeldumise, temperatuurikõikumised, niiskus, PCB saastumine ja DC-bias efektid võivad muuta efektiivset RC ajakontsentraati. Seetõttu võivad kaks vooluahelat, mis kasutavad sama ajastaja IC-d, toota märgatavalt erinevaid viivitusi, kui nende välised komponendid või töötingimused erinevad.

3. Miks võivad kõrge väärtusega ajastus-takistid luua ootamatuid ajastuse vigu pika viivituse rakendustes?

Kui takisti väärtused suurenevad, muutuvad lekke voolud mõistetavaks osaks soovitud ajastusvoolust. Niiskus, jäänuste, tolmu, PCB saastumine ja pindade lekke võivad tekitada ettenägematuid paralleelseid takistuste teid, mis muudavad ajastus kondensaatori laadimist. Need mõjud võivad lühikestes viivitustes olla ebaolulised, kuid muutuvad järjest olulisemaks pikaajalistes ajastus vooluringides, kus väikesed lekkevoolud võivad märgatavalt muuta lõplikku ajastuse intervalli.

4. Miks eelistatakse CMOS 555 variante sageli patareitoitega ja madala müraga disainides?

CMOS versioonid nagu TLC555 ja 7555 tarbivad tavaliselt oluliselt vähem vaikuse voolu kui traditsioonilised bipolaarsed versioonid. Need genereerivad ka väiksemaid toite voolu tippe töötamise ajal, vähendades müra sissepääsu toite raudteedesse ja tundlikesse analoog vooluringidesse. Need omadused parandavad aku eluiga, lihtsustavad toitefiltreerimist ja muudavad kogu süsteemi stabiilsemaks rakendustes, kus madal energiatarve ja puhas elektrikäitumine on prioriteedid.

5. Miks võib käivitamise pesa muutuda levinud allikaks juhuslike 555 ajastaja probleemide korral?

Triger sisend on pingetüüpide, elektri müra, pikkade juhtmete, maapinna hüppe ja kiire lülitamise sündmuste suhtes tundlik. Soovimatud pingetõusud võivad valeaktuatsiooni tekitada, põhjustades ettearvamatuid väljundeid, mida on raske järjepidevalt taastoota. Filtreerimise, Schmitt-trigeri vahehoidla, korraliku maapinna ja lühikeste signaaliteede lisamine parandab sageli usaldusväärsust, takistades trigeripinni reageerimist soovimatutele elektrilistele häiretele.

6. Miks on monostabiilne 555 ajastaja kasulik kadunud impulsside või seiskunud süsteemide tuvastamiseks?

Monostabiilne ajastaja saab saabuvate impulsside abil korduvalt uuesti aktiveerida. Nii kaua kui impulssid jätkavad saabumist oodatud intervallis, jääb väljund aktiivseks. Kui impulsside voog peatub, aegub ajastaja lõpuks ja muudab seisundit. See käitumine muudab ringluse kasulikuks seiskunud mootori, ebaõnnestunud andurite, kadunud kommunikatsioon signaalide või kadunud kellapädevustega tuvastamisel, ilma et oleks vaja keerulisi digitaalset loogikat või tarkvara jälgimisse süsteeme.

7. Miks töötab 555 ajastaja astabiilses režiimis tõhusalt lihtsa osillaatorina?

Astabiilses toimimises laadib ja tühjendab ajastuskapasitor pidevalt umbes ühe kolmandiku ja kahe kolmandiku toitepingest. Sisemised võrdlejad tuvastavad need lävet ületamised ja lülitavad väljundi olekut korduvalt. See ise säilitav laadimis-tühjendustsükkel loob stabiilse võnkumise vaid mõne välist komponendi abil, muutes 555 üheks lihtsaimaks meetodiks ruudukujuliste lainete, vilkuvate LEDide, kellasignaalide ja helitoonide genereerimiseks.

8. Miks vajavad töötsükli kohandamised astabiilsetes ringides sageli täiendavaid komponente?

Tavaline astabiilne konfiguratsioon kasutab tsükli osana sama laadimise ja tühjendamise rada, mis loomulikult piirab töötsükli paindlikkust. Diode ja eraldi takisti radade lisamine võimaldab iseseisvalt juhtida laadimise ja tühjendamise aegu. See võimaldab täpsemat kõrgete ja madalate väljundite kestuse kohandamist, mis on oluline rakendustes nagu PWM kontroll, LEDide vaigistamine, laadimispumbad ja impulsi genereerimise ringid.

9. Miks saab 555 ajastaja töötada lihtsa lukuna ilma ajastuskapasitorita?

555 tuum sisaldab SR lukku, mida juhitakse kahe võrdlejaga. Bistabiilses režiimis seadistavad välised sisendid otse luku või lähtestavad ilma pidevalt sõltumatult kapasitori laadimisest ja tühjendamisest. Kui seisund on kehtestatud, jääb see salvestatuks kuni järgmise sisendi muudatuseni. See võimaldab 555-l toimida põhisimulatsioonielemendina lülitamiseks, lukustamiseks, juhtimisolekute ja seadistuste-circuitide jaoks, nõudes väga vähe välist ringkonda.

10. Miks peaksid disainerid sageli vaatama 555 ajastajat kui analoogset ehitusplokki, mitte lihtsalt ajastaja IC-d?

Kuigi selle nimi rõhutab ajastust, sisaldab 555 analoogvõrdlejaid, viitekefit, lukku, lülitusloogikat ja tühjendustransistorit, mis suudavad täita paljusid signaali töötlemise funktsioone. See suudab genereerida viivitusi, luua osillaatoreid, tuvastada kadunud impulsside, katkestada lüliteid, tingida signaale, luua ajastusaknaid ja pakkuda lihtsaid järelevalvenõudeid. Seadme mõistmine kompaktse analoogse olekumasina kujul paljastab sageli rohkem projekteerimisvõimalusi kui selle käsitlemine ainult viivituste generaatorina.