555

Obsah

Vnitřní zapojení

Vnitřní zapojení 555
Pin Označení Popis
1 GND Uzemnění obvodu
2 TRIG Spouštění (triger) – vstup druhého komparátoru (zapínaciho)
3 OUT Výstup obvodu
4 RESET Reset – nulování KO nezávisle na vstupech
5 CTRL Řídící (control) napětí – nastavu úroveň překlápění komparátorů
6 THRES Práh (threeshold) – vstup prvního komparátoru (vypínacího)
7 DIS Vybíjení (dicharge) – kolektor vybíjecího tranzistoru
8 UCC Napájení obvodu – +4,5 až 15V

Napájecí napětí je rozděleno na třech rezistorech na 1/3 a 2/3 své hodnoty – nastavení komparačních úrovní dvou OZ. Vstupem CTRL je možné tyto úrovně měnit. Výstupy komparátorů vedou na RS klopný obvod. Toto RSko má navíc jeden resetovací vstup, kterým je možné obvod překlopit do stavu L (nízká úroveň – OV) nezávisle na vstupech. RSko má negovaný výstup a je za ním ještě zapojen invertor a až pak je vyveden výstup na pin č.3. Na výstup RSka je také připojena báze vybíjecího tranzistoru – pokud je na výstupu (pin 3) úroveň L, tranzistor je sepnutý.

Základní zapojení

Astabilní (AKO)

Astabilní – není ani jeden stav stabilní ⇒ multivibrátor / generátor obdélníku …

Astabilní klopný obvod s 555

T = 0,7 * ( R1 + 2 * R2 ) * C   ⇒   f = 1,4 / ( ( R1 + 2 * R2 ) * C )

Periodu T je možné rozdělit na dvě části, perioda potom bude rovna součtu těchto dvou částí.
Vysoká úroveň na výstupu: TH = 0,7 * ( R1 + R2 ) * C
Nízká úroveň na výstupu: TL = 0,7 * R2 * C

R1 a R2 by měl mít hodnotu mezi 1kOhm až 1MOhm. Nejlepší je ale první vybrat hodnotu kondenzátoru, protože ty se nevyrábějí v tolika řadách hodnot jako rezistory.

U tohoto astabilního klopného obvodu (s 555) je menší nedostatek v tom, že není možné dosáhnout střídy přesně 50%. Dá se jen přiblížit k 50%, střída bude vyšší než 50%. Pro menší střídu než 50% je nutné použít jiné zapojení (dále v článku).

Popis funkce

Po zapnutí se na výstupu objeví vysoká úroveň (=Ucc) a přes rezistory R1 a R2, řazené do série, se začne nabíjet kondenzátor. Po nabití kondenzátoru na 2/3 Ucc se výstup (pin 3) překlopí do stavu nízké úrovně a kondenzátor se začne vybíjet přes rezistor R2 a pin č.7. Vybíjí se do doby, než napětí klesne až na 1/3 Ucc, v tom okamžiku dojde opět k překlopení obvodu – nyní zpět do stavu vysoké úrovně. Tento cyklus se neustále opakuje.

Průběhy na kondenzátoru (červená) a na výstupu (černá) jsou zobrazeny na následujícím obrázku.

Průběhy na AKO s 555

Postup při vybírání hodnot součástek

1.) Kondenzátor, zvolíme tak aby odpovídal frekvenčnímu rozsahu. Je hoodnotu můžeme rychle a jednoduše vybrat podle následující tabulky.

C R1 = 1k
R2 = 10k
R1 = 10k
R2 = 100k
R1 = 100k
R2 = 1M
100pF 680kHz 68kHz 6,8kHz
1nF 68kHz 6,8kHz 680Hz
10nF 6,8kHz 680Hz 68Hz
100nF 680Hz 68Hz 6,8Hz
1uF 68Hz 6,8Hz 680mHz
10uF 6,8Hz 680mHz 68mHz

2.) Rezistor R2, se vybírá podle požadované frekvence. V případě že chceme použít R1 o hodně menší než R2 – střída téměř 50%, platí vzorec: R2 = 0,7 / ( f * C )

3.) Rezistor R1, by měl mít hodnotu asi 10× menší než R2, ale větší než 1kOhm.

Pokud chcete použít rezistor s proměnlivou hodnotou, měl by být na místě R2. Pokud jej ale nutně potřebujete na místě R1 tak musí být v sérii odpor o hodnotě 1kOhm (u R2 není potřeba).

Astabilní (AKO) střída <50%

Astabilní klopný obvod s 555, zapojení se střídou <50%

Zapjení je totožné s tím předchozím, jen přibyla jedna dioda. Díky ní bude střída menší než 50%, protože kondenzátor se narozdíl od předchozího zapojení nebude nabíjet přes R1 i R2, ale jen přes R1 a diodu D. Kondenzátor se bude vybíjet, stejně jako v předchozím zapojení, přes odpor R2. Dioda může být jakákoliv, například 1N4148.

Kvuli jinému nabíjení C, je nutné mírně poupravit výpočet časů:

TH = 0,7 * R1 * C (úbytek 0,7V na diodě je zanedbán)

TL = 0,7 * R2 * C

f = 1,4 / ( ( R1 + R2 ) * C )

Astabilní (AKO) střída =50%

Astabilní klopný obvod s 555, střída 50%

Po přivedení napájecího napětí na pin č.8, se na výstupu okamžitě objeví stav vysoké úrovně (pokud nemáte uzemněný reset) a přes rezistor R se začne nabíjet kondenzátor C. Jakmile na kondenzátoru vzroste napětí, až na 2/3Ucc, tak se výstup překlopí do stavu nízké úrovně, tedy 0V a kondenzátor se začne vybíjet přes rezistor R, přes který se také nabíjel.

Díky tomu, že se kondenzátor nabíjí i vybíjí přes stejný odpor, bude střída výstupního signálu 50%.

Výpočty: TH = TL = 1,4 * R * C    =>   f = 0,7 / ( R * C )

Monostabilní (MKO)

Monostabilní klopný obvod, jak už z názvu vyplývá, má jeden stabilní stav. V klidovém stavu je na výstupu stav nízké úrovně L a nestabilním stavu je na výstupu výsoká úroveň H. Stav H je jen dočasný – na určitý čas.

Monostabilní klopný obvod s 555

Je to tedy časovač – po spuštění (překlopení do stavu H) začne ubíhat čas, kdy se obvod přelopí zpět do stabilního stavu L. Tento časovač, který je na obrázku výše, se zapíná impulsem 0V na pin č.2. Tento pin musí ve zbylém čase být připojen na napájecí napětí nebo napětí větší než 1/3 napájecího napětí.

Popis funkce

Ihned po zapnutí obvodu je obvod automaticky v nestabilním, časovacím stavu. Do tohoto nestabilního stavu je možné obvod znovu uvést až po zkončení časování – impulsy v době časování jsou ignorovány!

Ve chvíli zapnutí se obvod překlopí do nestabilního stavu a kondenzátor C se začne nabíjet přes odpor R. Po nabití kondenzátoru na 2/3 napájecího napětí, je časovací perioda u konce a obvod se překlopí do stavu nízké úrovně. Tím se také sepne pin DIS (Vybíjení – pin č.7) k zemi a kondenzátor je rychle vybit a obvod čeká na další spouštěcí impuls.

Pokud bude potřeba časování z nějakých důvodů zastavit, je možné to provést impulsem na pin RESET (pin č.4). Tento pin je, stejně jako pin č.2, negovaný, musí na něm tedy být stále přivedené napájecí napětí (pokud tedy nechceme aby obvod byl neustále vypnutý).

Obrázek s průběhy napětí na startovacím pinu č.2 (zelená), na kondenzátoru (červená) a na výstupu obvodu (černá).

Průběhy napětí na MKO s 555

Bistabilní (BKO)

Bistabilní klopný obvod má oba dva své stavy stabilní. Výstupu může být trvale přepnut do stavu vysoké úrovně nebo nízké úrovně. Je to v podstatě paměť typu flip-flop

Bistabilní klopný obvod s 555

START (negovaný, pin č.2 na 555) překlápí výstup z nízké do vysoké úrovně.

STOP (negovaný, pin č.4 na 555) resetuje celý obvod a tedy překlopí výstup z vysoké do nízké úrovně.

Oba vstupy jsou negované, spínají se tedy nízkou úrovní.

Schmittův trigger (invertující budič)

Invertující budič s vysokou vstupní impedanci (asi 1MOhm) a hysterezí.

Schmittův trigger s 555

Nízká úroveň na vstupu (<1/3Ucc) = vysoká úroveň na výstupu

Vysoká úroveň na vstupu (>2/3Ucc) = nízká úroveň na výstupu

Pokud je tedy napětí mezi 1/3Ucc a 2/3Ucc, je na výstupu předcházející stav. Tomu se říká hystereze. Tato vlastnost je dobrá pro odrušení, protože k překlopení výstupu z jedné úrovně do druhé je potřeba překročit minimálně 1/3Ucc.

Zapojení s 555