555 Timer IC เป็นหนึ่งใน IC ที่ใช้กันทั่วไปในหมู่นักเรียนและมือสมัครเล่น มีแอปพลิเคชั่นมากมายของ IC นี้ส่วนใหญ่ใช้เป็นเครื่องสั่นเช่น ASTABLE MULTIVIBRATOR, MONOSTABLE MULTIVIBRATOR และ BISTABLE MULTIVIBRATOR คุณสามารถหาวงจรบางอย่างที่ใช้ IC 5555 บทช่วยสอนนี้ครอบคลุมแง่มุมต่างๆของ 555 Timer IC และอธิบายการทำงานโดยละเอียด ดังนั้นก่อนอื่นให้ทำความเข้าใจว่าอะไรคือเครื่องสั่นแบบสั่นแบบหมุนได้แบบ monostable และ bistable
ASTABLE MULTIVIBRATOR
ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีระดับคงที่ที่เอาต์พุต ดังนั้นผลลัพธ์จะแกว่งไปมาระหว่างสูงและต่ำ ลักษณะของเอาต์พุตที่ไม่เสถียรนี้ใช้เป็นเอาต์พุตนาฬิกาหรือคลื่นสี่เหลี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันจำนวนมาก
MONOSTABLE MULTIVIBRATOR
ซึ่งหมายความว่าจะมีสถานะเสถียรหนึ่งสถานะและสถานะไม่เสถียรหนึ่งสถานะ ผู้ใช้สามารถเลือกสถานะเสถียรได้ทั้งสูงหรือต่ำ หากเลือกเอาต์พุตที่เสถียรสูงตัวจับเวลาจะพยายามให้เอาต์พุตสูงเสมอ ดังนั้นเมื่อมีการขัดจังหวะตัวจับเวลาจะลดลงเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ และเนื่องจากสถานะต่ำไม่เสถียรจึงไปสูงหลังจากเวลานั้น หากเลือกสถานะที่เสถียรต่ำโดยอินเทอร์รัปต์เอาต์พุตจะสูงในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่จะลดลง
BISTABLE MULTIVIBRATOR
ซึ่งหมายความว่าสถานะเอาต์พุตทั้งสองมีเสถียรภาพ เมื่อหยุดชะงักแต่ละครั้งเอาต์พุตจะเปลี่ยนไปและอยู่ที่นั่น ตัวอย่างเช่นตอนนี้เอาต์พุตถือว่าสูงโดยมีการหยุดชะงักอยู่ในระดับต่ำและอยู่ในระดับต่ำ โดยการหยุดชะงักครั้งต่อไปจะสูงขึ้น
ลักษณะสำคัญของ 555 Timer IC
NE555 IC เป็นอุปกรณ์ 8 พิน ลักษณะทางไฟฟ้าที่สำคัญของไทม์เมอร์คือไม่ควรใช้งานเกิน 15V หมายความว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดต้องไม่สูงกว่า 15v ประการที่สองเราไม่สามารถดึงมากกว่า 100mA จากชิปได้ หากไม่ปฏิบัติตามนี้ IC จะถูกไฟไหม้และเสียหาย
คำอธิบายการทำงาน
ตัวจับเวลาโดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสองแบบ ได้แก่:
1. ตัวเปรียบเทียบ (สองตัว) หรือสองตัว
2. ฟลิปฟล็อป SR หนึ่งอัน (ตั้งค่าฟลิปฟล็อปใหม่)
ดังที่แสดงในรูปด้านบนมีส่วนประกอบที่สำคัญเพียงสองอย่างในตัวจับเวลา ได้แก่ ตัวเปรียบเทียบและฟลิปฟล็อป ช่วยให้เข้าใจสิ่งที่เป็นตัวเปรียบเทียบและรองเท้าแตะ
ตัวเปรียบเทียบ: ตัว เปรียบเทียบเป็นเพียงอุปกรณ์ที่เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุต (ขั้วต่อ (- VE) และขั้วที่ไม่กลับหัว (+ VE)) ดังนั้นขึ้นอยู่กับความแตกต่างของขั้วบวกและขั้วลบที่พอร์ตอินพุตเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะถูกกำหนด
ตัวอย่างเช่นพิจารณาแรงดันขั้วอินพุตบวกเป็น + 5V และแรงดันขั้วอินพุตลบเป็น + 3V ความแตกต่างคือ 5-3 = + 2v เนื่องจากความแตกต่างเป็นบวกเราจึงได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นบวกที่เอาท์พุทของเครื่องเปรียบเทียบ
ตัวอย่างเช่นถ้าแรงดันขั้วบวกคือ + 3V และแรงดันขั้วลบเป็น + 5V ความแตกต่างคือ + 3- + 5 = -2V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าต่างกันเป็นลบ เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นลบ
หากเป็นตัวอย่างให้พิจารณาขั้วอินพุตบวกเป็น INPUT และขั้วอินพุตเชิงลบเป็น REFERENCE ดังแสดงในรูปด้านบน ดังนั้นความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่าง INPUT และ REFERNCE จึงเป็นบวกเราจะได้ผลลัพธ์ที่เป็นบวกจากตัวเปรียบเทียบ ถ้าความแตกต่างเป็นลบเราจะได้ค่าลบหรือกราวด์ที่เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบ
Flip-Flop: ฟลิปฟ ล็อปเป็นเซลล์หน่วยความจำสามารถจัดเก็บข้อมูลได้หนึ่งบิต ในรูปเราจะเห็นตารางความจริงของ SR flip-flop
ฟลิปฟล็อปมีสี่สถานะสำหรับอินพุตสองตัว อย่างไรก็ตามเราจำเป็นต้องเข้าใจเพียงสองสถานะของฟลิปฟล็อปสำหรับกรณีนี้
| ส | ร | ถาม | Q '(แถบ Q) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
ตอนนี้ตามที่แสดงในตารางสำหรับอินพุตที่ตั้งค่าและรีเซ็ตเราจะได้รับเอาต์พุตตามลำดับ หากมีพัลส์ที่พินที่กำหนดและระดับต่ำเมื่อรีเซ็ตฟลิปฟล็อปจะเก็บค่าหนึ่งและวางลอจิกสูงที่เทอร์มินัล Q สถานะนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าพินรีเซ็ตจะได้รับพัลส์ในขณะที่พินที่กำหนดมีลอจิกต่ำ สิ่งนี้จะรีเซ็ตฟลิปฟล็อปเพื่อให้เอาต์พุต Q ต่ำและสถานะนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าจะตั้งค่าฟลิปฟล็อปอีกครั้ง
ด้วยวิธีนี้ฟลิปฟล็อปจะเก็บข้อมูลหนึ่งบิต อีกสิ่งหนึ่งคือ Q และ Q bar จะอยู่ตรงข้ามกันเสมอ
ในตัวจับเวลาเครื่องเปรียบเทียบและฟลิปฟล็อปจะถูกนำมารวมกัน
พิจารณา 9V ที่จ่ายให้กับตัวจับเวลาเนื่องจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากเครือข่ายตัวต้านทานภายในตัวจับเวลาดังแสดงในแผนภาพบล็อก จะมีแรงดันไฟฟ้าที่หมุดเปรียบเทียบ ดังนั้นเนื่องจากเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเราจะมี + 6V ที่ขั้วลบของตัวเปรียบเทียบ และ + 3V ที่ขั้วบวกของเครื่องเปรียบเทียบที่สอง
อีกสิ่งหนึ่งคือตัวเปรียบเทียบหนึ่งเอาท์พุทเชื่อมต่อกับพินรีเซ็ตของฟลิปฟล็อปดังนั้นตัวเปรียบเทียบหนึ่งเอาต์พุตจะสูงจากต่ำจากนั้นฟลิปฟล็อปจะรีเซ็ต และในทางกลับกันเอาท์พุทตัวเปรียบเทียบที่สองเชื่อมต่อกับชุดพินของฟลิปฟล็อปดังนั้นหากเอาท์พุตตัวเปรียบเทียบที่สองสูงจากที่ต่ำของฟลิปฟล็อปเซ็ตและเก็บหนึ่ง
ตอนนี้ถ้าเราสังเกตอย่างรอบคอบสำหรับแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า + 3V ที่ขาทริกเกอร์ (อินพุตเชิงลบของตัวเปรียบเทียบที่สอง) เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะต่ำจากสูงตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้า พัลส์นี้ตั้งค่าฟลิปฟล็อปและเก็บค่าหนึ่ง
ตอนนี้ถ้าเราใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า + 6V ที่พินธรณีประตู (อินพุตบวกของตัวเปรียบเทียบหนึ่ง) เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะเปลี่ยนจากต่ำไปสูง พัลส์นี้จะรีเซ็ตฟลิปฟล็อปและฟลิปฟล็อปสโตร์เป็นศูนย์
อีกสิ่งหนึ่งเกิดขึ้นระหว่างการรีเซ็ตฟลิปฟล็อปเมื่อรีเซ็ตพินดิสชาร์จจะเชื่อมต่อกับกราวด์เมื่อเปิด Q1 ทรานซิสเตอร์ Q1 เปิดทำงานเนื่องจาก Qbar สูงเมื่อรีเซ็ตและเชื่อมต่อกับฐาน Q1
ในการกำหนดค่าแบบ astable ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อที่นี่จะปล่อยประจุในช่วงเวลานี้ดังนั้นเอาต์พุตของตัวจับเวลาจะต่ำในช่วงเวลานี้ในการกำหนดค่าแบบ astable เวลาที่ตัวเก็บประจุชาร์จแรงดันไฟฟ้าของขาทริกเกอร์จะน้อยกว่า + 3V ดังนั้นฟลิปฟล็อปจะ เก็บไว้และผลลัพธ์จะสูง
ในการกำหนดค่า astable ดังแสดงในรูป
ความถี่ของสัญญาณเอาต์พุตขึ้นอยู่กับตัวต้านทาน RA, RB และตัวเก็บประจุ C สมการจะได้รับเป็น
ความถี่ (F) = 1 / (ช่วงเวลา) = 1.44 / ((RA + RB * 2) * C)
ที่นี่ RA, RB คือค่าความต้านทานและ C คือค่าความจุ ด้วยการใส่ค่าความต้านทานและค่าความจุในสมการข้างต้นเราจะได้ความถี่ของคลื่นสแควร์เอาท์พุต
เวลาลอจิกระดับสูงกำหนดเป็น TH = 0.693 * (RA + RB) * C
เวลาลอจิกระดับต่ำให้เป็น TL = 0.693 * RB * C
อัตราส่วนหน้าที่ของคลื่นสแควร์เอาท์พุตถูกกำหนดเป็น Duty Cycle = (RA + RB) / (RA + 2 * RB)
555 Timer Pin Diagram และคำอธิบาย
ตอนนี้ดังแสดงในรูปมีแปดพินสำหรับ 555 Timer IC ได้แก่
1. พื้นดิน
2. ทริกเกอร์
3. เอาท์พุท
4. รีเซ็ต
5. การควบคุม
6. เกณฑ์
7. จำหน่าย
8.Power หรือ Vcc
พิน 1. กราวด์:พินนี้ไม่มีฟังก์ชันพิเศษอะไรเลย เชื่อมต่อกับพื้นดินตามปกติ เพื่อให้ตัวจับเวลาทำงานขานี้ต้องเชื่อมต่อกับกราวด์
พิน 8. เพาเวอร์หรือ VCC:พินนี้ยังไม่มีฟังก์ชันพิเศษ มันเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าบวก เพื่อให้ตัวจับเวลาทำงานได้ขานี้จะต้องเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าบวกของช่วง + 3.6v ถึง + 15v
พิน 4. รีเซ็ต:ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มีฟลิปฟล็อปอยู่ในชิปจับเวลา เอาต์พุตของฟลิปฟล็อปจะควบคุมเอาต์พุตชิปที่พิน 3 โดยตรง
รีเซ็ตพินเชื่อมต่อโดยตรงกับ MR (Master Reset) ของฟลิปฟล็อป จากการสังเกตเราสามารถสังเกตวงกลมเล็ก ๆ ที่ MR ของฟลิปฟล็อป ฟองอากาศนี้แสดงถึงพิน MR (Master Reset) เป็นทริกเกอร์ LOW ที่ใช้งานอยู่ นั่นหมายความว่าสำหรับฟลิปฟล็อปในการรีเซ็ตแรงดันพิน MR จะต้องจากสูงไปต่ำ ด้วยตรรกะขั้นตอนนี้ฟลิปฟล็อปแทบจะไม่ถูกดึงลงไปที่ LOW ดังนั้นเอาต์พุตจึงต่ำโดยไม่คำนึงถึงพินใด ๆ
พินนี้เชื่อมต่อกับ VCC เพื่อให้ฟลิปฟล็อปหยุดการฮาร์ดรีเซ็ต
ขา 3 เอาท์พุท:พินนี้ยังไม่มีฟังก์ชันพิเศษ พินนี้ดึงมาจากการกำหนดค่า PUSH-PULL ที่สร้างขึ้นโดยทรานซิสเตอร์
การกำหนดค่า push pull แสดงในรูป ฐานของทรานซิสเตอร์สองตัวเชื่อมต่อกับเอาต์พุตฟลิปฟล็อป ดังนั้นเมื่อลอจิกสูงปรากฏที่เอาต์พุตของฟลิปฟล็อปทรานซิสเตอร์ NPN จะเปิดและ + V1 ปรากฏที่เอาต์พุต เมื่อตรรกะปรากฏที่เอาต์พุตของฟลิปฟล็อปเป็น LOW ทรานซิสเตอร์ PNP จะเปิดขึ้นและเอาต์พุตที่ดึงลงมาที่กราวด์หรือ –V1 จะปรากฏที่เอาต์พุต
ดังนั้นวิธีการใช้การกำหนดค่า push-pull เพื่อรับคลื่นสี่เหลี่ยมที่เอาต์พุตโดยตรรกะการควบคุมจาก flip-flop จุดประสงค์หลักของการกำหนดค่านี้คือการโหลดฟลิปฟล็อปกลับ เห็นได้ชัดว่า flip-flop ไม่สามารถส่ง 100mA ที่เอาต์พุตได้
จนถึงตอนนี้เราได้พูดถึงพินที่ไม่เปลี่ยนแปลงเงื่อนไขของเอาต์พุตในทุกสภาวะ หมุดสี่ตัวที่เหลือมีความพิเศษเนื่องจากเป็นตัวกำหนดสถานะเอาต์พุตของชิปจับเวลาเราจะพูดถึงแต่ละอันในตอนนี้
พิน 5. Conrol Pin: พินควบคุมเชื่อมต่อจากขาอินพุตเชิงลบของตัวเปรียบเทียบหนึ่ง
พิจารณาในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าระหว่าง VCC และ GROUND คือ 9v เนื่องจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าในชิปตามที่สังเกตในรูปที่ 3 ของหน้า 8 แรงดันไฟฟ้าที่ขาควบคุมจะเป็น VCC * 2/3 (สำหรับ VCC = 9 แรงดันพิน = 9 * 2/3 = 6V)
ฟังก์ชันของพินนี้เพื่อให้ผู้ใช้สามารถควบคุมตัวเปรียบเทียบตัวแรกได้โดยตรง ดังที่แสดงในรูปด้านบนผลลัพธ์ของตัวเปรียบเทียบจะถูกป้อนเพื่อรีเซ็ตฟลิปฟล็อป ที่พินนี้เราสามารถใส่แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้เช่นถ้าเราเชื่อมต่อกับ + 8v ตอนนี้สิ่งที่เกิดขึ้นคือแรงดันพิน THRESHOLD ต้องถึง + 8V เพื่อรีเซ็ตฟลิปฟล็อปและลากเอาต์พุตลง
สำหรับกรณีปกติ V-out จะลดลงเมื่อตัวเก็บประจุได้รับการชาร์จสูงถึง 2 / 3VCC (+ 6V สำหรับแหล่งจ่าย 9V) ตอนนี้เนื่องจากเราใส่แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันที่พินควบคุม (ตัวเปรียบเทียบตัวเปรียบเทียบค่าลบหรือรีเซ็ตหนึ่งตัว)
ตัวเก็บประจุควรชาร์จจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะถึงแรงดันขาควบคุม เนื่องจากการชาร์จตัวเก็บประจุแรงนี้เวลาเปิดและปิดเวลาของสัญญาณจึงเปลี่ยนไป ดังนั้นผลลัพธ์จึงเกิดการเปิดปันส่วนที่แตกต่างกัน
โดยปกติพินนี้จะถูกดึงลงด้วยตัวเก็บประจุ เพื่อหลีกเลี่ยงเสียงรบกวนที่ไม่ต้องการกับการทำงาน
พิน 2.ทริกเกอร์:พินท ริกเกอร์ถูกลากจากอินพุตเชิงลบของตัวเปรียบเทียบสอง ตัวเปรียบเทียบสองเอาท์พุทเชื่อมต่อกับขา SET ของฟลิปฟล็อป ด้วยตัวเปรียบเทียบสองเอาต์พุตสูงเราจะได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงที่เอาต์พุตตัวจับเวลา ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าพินทริกเกอร์ควบคุมเอาต์พุตของตัวจับเวลา
ตอนนี้สิ่งที่ต้องสังเกตคือแรงดันไฟฟ้าต่ำที่ขาทริกเกอร์บังคับให้แรงดันไฟฟ้าขาออกสูงเนื่องจากอยู่ที่อินพุตของตัวเปรียบเทียบที่สอง แรงดันไฟฟ้าที่ขาทริกเกอร์จะต้องต่ำกว่า VCC * 1/3 (ด้วย VCC 9v ตามที่สันนิษฐานไว้ VCC * (1/3) = 9 * (1/3) = 3V) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ขาทริกเกอร์ต้องต่ำกว่า 3V (สำหรับแหล่งจ่าย 9v) เพื่อให้เอาต์พุตของตัวจับเวลาสูงขึ้น
หากพินนี้เชื่อมต่อกับกราวด์เอาต์พุตจะสูงเสมอ
Pin 6. THRESHOLD:แรงดันพินเกณฑ์กำหนดว่าเมื่อใดควรรีเซ็ตฟลิปฟล็อปในตัวจับเวลา พินธรณีประตูถูกดึงมาจากอินพุตบวกของตัวเปรียบเทียบ 1
ที่นี่ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างพิน THRESOLD และขาควบคุมจะกำหนดเอาท์พุทเปรียบเทียบ 2 และตรรกะการรีเซ็ต หากความต่างศักย์เป็นบวกฟลิปฟล็อปจะถูกรีเซ็ตและเอาต์พุตจะต่ำ หากความแตกต่างเป็นลบตรรกะที่ขา SET จะกำหนดเอาต์พุต
หากพินควบคุมเปิดอยู่ จากนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เท่ากับหรือมากกว่า VCC * (2/3) (ie6V สำหรับแหล่งจ่าย 9V) จะรีเซ็ตฟลิปฟล็อป ดังนั้นผลลัพธ์จึงต่ำ
ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ว่าแรงดันไฟฟ้าของพิน THRESHOLD กำหนดว่าเมื่อใดที่เอาต์พุตควรจะต่ำเมื่อพินควบคุมเปิดอยู่
Pin 7. DISCHARGE:พินนี้ดึงมาจาก open collector ของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ (ซึ่งยึดพินดิสชาร์จ Q1) จึงเชื่อมต่อฐานกับ Qbar เมื่อใดก็ตามที่ออปพุตลดต่ำลงหรือฟลิปฟล็อปรีเซ็ตขาปล่อยจะถูกดึงลงกราวด์ เนื่องจาก Qbar จะสูงเมื่อ Q ต่ำดังนั้นทรานซิสเตอร์ Q1 จึงถูกเปิดเนื่องจากฐานของทรานซิสเตอร์มีกำลัง
พินนี้มักจะปล่อยตัวเก็บประจุในการกำหนดค่า ASTABLE ดังนั้นชื่อ DISCHARGE