IC 555 cấu tạo và ứng dụng

IC 555 c u t o và ng d ng

ấ ạ

ứ

ụ

ộ ổ ế ả v i vi c d dàng t o đ ạ ượ ệ ễ ề ơ ắ ờ ớ ớ ơ ồ ạ ạ ạ ượ ứ ầ ế ệ ủ ả ả ấ ng : c xung 555 là m t lo i linh ki n khá là ph bi n bây gi ệ ạ ế ượ ộ c đ vuông và có th thay đ i t n s tùy thích, v i s đ m ch đ n gi n,đi u ch đ ổ ầ ố ể r ng xung. Nó đ ữ c ng d ng h u h t vào các m ch t o xung đóng c t hay là nh ng ộ ụ m ch dao đ ng khác.Đây là linh ki n c a hãng CMOS s n xu t .Sau đây là b ng thông ộ ạ s c a 555 có trên th tr ố ủ ị ườ

ầ ệ ạ ủ ệ

ấ ệ ệ

c đ r ng xung (PWM) ề ề ạ ồ ố ơ ả ủ ữ ạ ố + Đi n áp đ u vào : 2 - 18V ( Tùy t ng lo i c a 555 : LM555, NE555, NE7555..) ừ + Dòng đi n cung c p : 6mA - 15mA ấ m c cao : 0.5 - 15V + Đi n áp logic ở ứ + Đi n áp logic m c th p : 0.03 - 0.06V ở ứ + Công su t l n nh t là : 600mW ấ ấ ớ * Các ch c năng c a 555: ủ ứ + Là thi t b t o xung chính xác ế ị ạ + Máy phát xung + Đi u ch đ ế ượ ộ ộ + Đi u ch v trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát h ng ngo i) ế ị Đ y ch là nh ng thông s c b n c a 555. Còn nh ng thông s khác các b n tham ữ ỉ kh o datasheet! ấ ả

1 : Gi i thi u, s đ kh i, s đ nguyên lý, chân c a 555 ớ ơ ồ ố ơ ồ ủ ệ

c du nh p vào nh ng năm 1971 b ng công ty Signetics ờ ậ ữ ượ ằ ẩ ầ ạ c g i là máy th i gian và ệ ử ớ ờ v i chi phí ơ ổ ị ạ ổ ộ ố ươ ự ạ ừ ấ ữ ở i s n su t ra nh ng dòng này IC th i gian 555 đ ằ Corporation b ng 2 dòng s n ph m SE555/NE555 và đ ượ ọ ả t k m ch đi n t cũng là lo i có đ u tiên. Nó cung c p cho các nhà thi ế ế ạ ấ t h p cho nh ng ng d ng cho đ n n và ng đ i r , n đ nh và nh ng m ch t ố ẻ ổ ụ ữ ứ ươ ữ ạ ổ ợ không n đ nh. T đó thi ng m i hóa. 10 năm qua t b này đ c làm ra v i tính th ị ượ ế ị ớ m t s nhà s n su t ng ng s n su t lo i IC này b i vì s c nh tranh và nh ng lý do ạ ấ ừ ả ả khác. Tuy th nh ng công ty khác l ạ ả ế ữ ữ ấ

Các d ng hình dáng chân c a 555 trong th c t : ự ế ủ ạ

ạ Hình d ng c a 555 ủ ạ vuông. Nh ng ở th tr ạ t Nam ch y u là lo i chân vuông. ng Vi ư ở ị ườ trong hình 1 và hình 2. Lo i 8 chân hình tròn và lo i 8 chân hình ạ ủ ế ệ

ng v i h n 20 transitor , 15 ng trên ng đ ở ệ ớ ơ ạ ươ ả ươ ứ ề ố ng đ ươ ấ ể ấ ầ ộ ố ặ ữ ằ ả Nhìn trên hình 3 ta th y c u tr c c a 555 nó t ứ ủ ấ ấ đi n tr và 2 diode và còn ph thu c vào nhà s n xu t. Trong m ch t ộ ụ ươ ấ ầ có : đ u vào kích thích , kh i so sánh, kh i đi u khi n ch c năng hay công su t đ u ố ra.M t s đ c tính n a c a 555 là : Đi n áp cung c p n m gi a trong kho ng t 3V ữ ủ ừ ệ 3 đ n 6 mA. đ n 18V, dòng cung c p t ấ ừ ế ế

ị ệ ưỡ ể ệ ấ ủ ị ớ ằ

ể ạ đi n (C) n p đi n hay phòng đi n thong Dòng đi n ng ng xác đ nh b ng giá tr l n nh t c a R + R . Đ đi n áp 15V thì đi n ệ tr c a R + R .ph i là 20M ả ở ủ T t c các IC th i gian đ u có 1 t ề ờ ấ ả đ u ra. Nó là m t chu kì h u h n đ cho t ữ ạ ộ ầ đi n ngoài đ t o ra 1 th i gian đóng c t c a xung ờ ụ ệ ệ ể ắ ủ ệ ụ ệ ạ

c xác đ nh và nó có th tính đ c thong ở ượ ể ị ượ qua m t đi n tr R. Th i gian này nó đã đ ờ đi n C qua đi n tr R và t ụ ệ ệ ở ộ ệ

thi ạ ạ ả ầ ơ ả ắ ở t t ư đi n b t đ u n p thông qua đi n tr . Đi n áp qua t ạ ụ ệ . Đ ng cong n p đ ị ị ệ ể ệ ấ ệ ờ M ch n p RC c b n nh trên hình 4B Gi ế ụ ệ mà đóng công t c thì t ệ ắ ầ giá tr 0 lên đ n giá tr đ nh m c vào t ụ ườ ứ ị ạ ượ ế 4A.Th i gian đó nó đ cho t đi n n p đ n 63.2% đi n áp cung c p và hi u th i gian ế ạ ụ ệ ể này là 1 h ng s . Giá tr h ng s th i gian đó có th tính b ng công th c đ n gi n sau: ị ằ đi n ban đ u là phóng đi n.Khi ệ ụ ệ ừ đi n t c th hi n qua hình ờ ả ể ứ ơ ố ờ ể ằ ằ ố

t = R.C

Đ ng cong n p c a t đi n ạ ủ ụ ệ ườ

2 :Ch c năng c a t ng chân c a 555 ủ ừ ủ ứ

IC NE555 N g m có 8 chân. ồ

: cho n i GND đ l y dòng c p cho IC hay chân còn g i là chân ố ọ ấ ể ấ

ơ ầ ố ượ : Đây là chân đ u vào th p h n đi n áp so sánh và đ ấ c dùng đây dùng các transitor ố ạ ầ ủ ư ệ ở ớ ẩ ệ ạ ệ ị ứ ố ệ ươ ứ : Chân này là chân dùng đ l y tín hi u ra logic. Tr ng thái ớ ng ng v i ứ ươ ự ng v i 0V nh ng mà trong th c

ậ ứ ố ố ố ấ ạ c dao đ ng th ộ ể ạ ượ ườ ạ

ẩ ổ

ở ễ ượ : Dùng làm thay đ i m c áp chu n trong IC 555 ứ ể ệ ố i ta th c nh ng mà đ gi m tr nhi u ng ừ ể ả ườ này l c nhi u và gi 0.01uF đ n 0.1uF các t ụ ế ố ng n i chân s 5 cho ữ ườ ọ ố ễ ư đi n t ụ ệ ừ ị ẩ ượ ổ ố ệ : là m t trong nh ng chân đ u vào so sánh đi n áp khác ầ ữ ệ ư ố : có th xem chân này nh 1 khóa đi n t ộ c dùng nh 1 chân ch t. ể ệ ử ư ấ i thì nó m ra. Chân 7 t và ch u đi u ề ị m c áp th p thì khóa này đóng n p x đi n cho 1 m ch R-C lúc IC 555 dùng ạ ở ứ ả ệ ự ạ ể i.ng ư ộ ạ Không c n nói cũng bít đó là chân cung c p áp và dòng cho IC ho t ấ ầ 2V -->18V (Tùy c c p đi n áp t ượ ấ ư ừ ế ệ + Chân s 1(GND) ố chung. + Chân s 2(TRIGGER) nh 1 chân ch t hay ngõ vào c a 1 t n so áp.M ch so sánh PNP v i m c đi n áp chu n là 2/3Vcc. ứ + Chân s 3(OUTPUT) ể ấ đây là m c cao nó t c xác đ nh theo m c 0 và 1. 1 c a tín hi u ra đ ở ứ ượ ủ ng đ g n b ng Vcc n u (PWM=100%) và m c 0 t ư ớ ươ ế ằ ầ c 0V mà nó trong kho ng t (0.35 ->0.75V) . m c 0 này ko đ t ừ ả ượ ế ứ : Dùng l p đ nh m c tr ng thái ra. Khi chân s 4 n i masse thì + Chân s 4(RESET) ạ ố ị ngõ ra m c th p. Còn khi chân 4 n i vào m c áp cao thì tr ng thái ngõ ra tùy theo ứ ở ứ ố m c áp trên chân 2 và 6.Nh ng mà trong m ch đ t o đ ng hay n i ư ứ chân này lên VCC. + Chân s 5(CONTROL VOLTAGE) ố theo các m c bi n áp ngoài hay dùng các đi n tr ngoài cho n i GND. Chân này có th ế ứ không n i cũng đ ố xu ng GND thông qua t đi n áp chu n đ c n đ nh. + Chân s 6(THRESHOLD) ố và cũng đ ượ + Chân s 7(DISCHAGER) ố khi n b i t ng logic c a chân 3 .Khi chân 3 ỡ ầ ủ c l l ở ượ ạ ạ nh 1 t ng dao đ ng . ầ + Chân s 8 (Vcc): ố đ ng. Không có chân này coi nh IC ch t. Nó đ ộ t ng lo i 555 nhé th p nh t là con NE7555) ấ ừ ạ ấ

ạ ộ ắ 3: C u t o bên trong và nguyên t c ho t đ ng ấ ạ a) C u t o: ấ ạ

ồ ủ ở ệ

ấ ạ ệ ầ ủ ệ ỏ ơ ệ ố chân 6 l n h n 2/3 VCC, chân R c a FF = [1] ệ ớ ủ ệ ở Nhìn trên s đ c u t o trên ta th y c u trúc c a 555 g m : 2 con OPAM, 3 con đi n ệ ơ ồ ấ ạ ấ ấ tr , 1 transitor, 1 FF ( đây là FF RS): ở - 2 OP-amp có tác d ng so sánh đi n áp ụ - Transistor đ x đi n. ể ả ệ - Bên trong g m 3 đi n tr m c n i ti p chia đi n áp VCC thành 3 ph n. C u t o này ở ắ ố ế ệ ồ ng c a Op-amp 1 và đi n áp t o nên đi n áp chu n. Đi n áp 1/3 VCC n i vào chân d ươ ố ệ ẩ ạ chân 2 nh h n 1/3 VCC, chân 2/3 VCC n i vào chân âm c a Op-amp 2. Khi đi n áp ở ủ S = [1] và FF đ c kích. Khi đi n áp ơ và FF đ ượ c reset ượ

b) Nguyên t c ho t đ ng: ắ ạ ộ

m c cao và nó g n b ng Vcc và L là m c th p và nó ầ ằ ấ ạ ứ ỏ ứ ử ụ

ở ở ẫ chân 6 không v ở ụ ượ C, đi n áp ệ ạ m c 0, FF không reset. ố ấ ố ở ứ C n p qua Ra, Rb, v i th i h ng (Ra+Rb)C. ớ ạ ờ ằ đi n Áp 0V -> Vcc/3: ụ ạ ạ ừ ệ ứ ủ ủ

ả

ồ ế ẫ đi n áp Vcc/3 -> 2Vcc/3: ụ

c đó (Q=1, /Q=0). tr ng thái tr ẽ ứ ạ ướ

trên m ch trên ta bít là H là Ở b ng 0V. S d ng pác FF - RS ằ Khi S = [1] thì Q = [1] và = Q- = [ 0]. Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và =Q- = [0]. Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0]. Khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] b i vì Q-= [1], transisitor m d n, c c ự C n i đ t. Cho nên đi n áp không n p vào t t quá V2. ệ i ra c a Op-amp 2 Do l ủ Khi m i đóng m ch, t ụ ớ * T C n p t - Lúc này V+1(V+ c a Opamp1) > V-1. Do đó O1 (ngõ ra c a Opamp1) có m c logic 1(H). - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0(L). - R = 0, S = 1 --> Q = 1, /Q (Q đ o) = 0. - Q = 1 --> Ngõ ra = 1. - /Q = 0 --> Transistor h i ti p không d n. * T C ti p t n p t ế ụ ạ ừ ệ - Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0. - V+2 < V-2. Do đó O2 = 0. - R = 0, S = 0 --> Q, /Q s gi - Transistor v n ko d n ! ẫ * T C n p qua ng ạ ẫ ng 2Vcc/3: ưỡ ụ

ả ạ ẫ ố ả C x , làm cho đi n áp t C ụ ệ ệ ả ụ - Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0. - V+2 > V-2. Do đó O2 = 1. - R = 1, S = 0 --> Q=0, /Q = 1. - Q = 0 --> Ngõ ra đ o tr ng thái = 0. - /Q = 1 --> Transistor d n, đi n áp trên chân 7 xu ng 0V ! ệ - T C x qua Rb. V i th i h ng Rb.C ờ ằ - Đi n áp trên t ụ ố nh y xu ng d ớ C gi m xu ng do t ả i 2Vcc/3. ụ ướ ả ố

đi n áp 2Vcc/3 --> Vcc/3: ụ Ả ừ ệ

tr ng thái tr c đó (Q=0, /Q=1). ướ ẽ ứ ạ

ng Vcc/3: ụ

ả

ữ c n p đi n v i đi n áp ban đ u là Vcc/3. ạ ượ ạ ầ ớ

ệ ạ ứ ạ ộ ụ ộ ỉ trên) ệ C n p đi n v i đi n áp ban đ u là Vcc/3, và k t thúc n p ệ ệ C ch dao đ ng quanh ệ đi n phóng n p ụ ệ ạ ở ế ầ ạ ở ờ th i ờ ằ ệ ể ạ ằ ả ệ ế ả ở ờ ể th i đi m ệ * T C ti p t c "X " t ế ụ - Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0. - V+2 < V-2. Do đó O2 = 0. - R = 0, S = 0 --> Q, /Q s gi - Transistor v n d n ! ẫ ẫ * T C x qua ng ưỡ ả - Lúc này V+1 > V-1. Do đó O1 = 1. - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0. - R = 0, S = 1 --> Q = 1, /Q (Q đ o) = 0. - Q = 1 --> Ngõ ra = 1. - /Q = 0 --> Transistor không d n -> chân 7 không = 0V n a và ẫ i đ t C l ệ ụ i các b n c nên hi u là : Nói tóm l ể ạ Trong quá trình ho t đ ng bình th ng c a 555, đi n áp trên t ườ ủ đi n áp Vcc/3 -> 2Vcc/3. (Xem d ng đ c tính t ườ ặ - Khi n p đi n, t ệ ớ ụ ạ đi m đi n áp trên C b ng 2Vcc/3.N p đi n v i th i h ng là (Ra+Rb)C. ớ ạ ệ C x đi n v i đi n áp ban đ u là 2Vcc/3, và k t thúc x - Khi x đi n, t ớ ầ ụ ệ ả ệ đi n áp trên C b ng Vcc/3. X đi n v i th i h ng là Rb.C. ờ ằ ả ệ ằ ngõ ra chính là th i gian n p đi n, m c 0 là x đi n. - Th i gian m c 1 ứ ạ ả ệ ớ ờ ứ ệ ờ ở

3 ) Công th c tính t n s đi u ch đ r ng xung c a 555 ầ ố ề ế ộ ộ ứ ủ

ơ ồ ạ ầ ố ộ ộ ứ Nhìn vào s đ m ch trên ta có công th c tính t n s , đ r ng xung. + T n s c a tín hi u đ u ra là : ầ ố ủ ệ ầ

f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))

+ Chu kì c a tín hi u đ u ra : t = 1/f ệ ủ ầ

+ Th i gian xung m c H (1) trong m t chu kì : ờ ở ứ ộ

t1 = ln2 .(R1 + R2).C

+ Th i gian xung m c L (0) trong 1 chu kì : ờ ở ứ

t2 = ln2.R2.C

ư ậ ứ ổ ể ạ ượ c ụ ỏ ấ ứ ọ ị ặ ư ầ c R1. Theo cách tính toán trên thì ta ch n : C = 10nF, R1 =33k --> R2 = ộ ượ ọ NH v y trên là công th c t ng quát c a 555. Tôi l y 1 ví d nh là : đ t o đ ủ xung dao đ ng là f = 1.5Hz . Đ u tiên tôi c ch n hai giá tr đ c tr ng là R1 và C2 sau đó ta tính đ 33k (Tính toán theo công th c)ứ

ừ ộ ạ 4 ) Các d ng m ch dao đ ng t 555 ạ a ) M ch báo đ ng âm thanh dùng SCR ộ ạ

b) M ch báo ngu n đi n ệ ạ ồ

c) M ch khóa nghiêng ạ

d) C nh báo m t đi n ệ ả ấ

e ) Máy nh p đi u âm thanh ệ ị

f) Dao đ ng CW ộ

g) Trigio Smith

h) Dao 2 IC 555 trog thí nghi m âm thanh ệ

i) M ch nh p nháy 2 LED ấ ạ