IC 555 - nguyên tắc, ứng dụng
ệ ộ ệ ạ ổ ế ớ ơ ồ ạ ượ ộ ộ ố ề ả c đ r ng xung. Nó đ ạ ổ ầ ầ ế ượ ạ ộ ế ạ ạ ắ ờ ớ ễ c xung vuông và có v i vi c d dàng t o đ ượ ơ ể c ng d ng h u h t vào các m ch t o xung đóng c t hay là nh ng m ch dao đ ng khác.Đây là ả ữ ố ủ ị ườ ụ ệ ủ ả ấ 555 là m t lo i linh ki n khá là ph bi n bây gi th thay đ i t n s tùy thích, v i s đ m ch đ n gi n,đi u ch đ ứ linh ki n c a hãng CMOS s n xu t .Sau đây là b ng thông s c a 555 có trên th tr ng :
ầ ệ ạ ủ ệ
ấ ệ ệ
ứ ế ị ạ t b t o xung chính xác
ộ ộ c đ r ng xung (PWM) ề ề ồ ố ơ ả ạ ố ữ ủ ữ ạ ả ấ ỉ ừ + Đi n áp đ u vào : 2 18V ( Tùy t ng lo i c a 555 : LM555, NE555, NE7555..) ấ + Dòng đi n cung c p : 6mA 15mA ở ứ m c cao : 0.5 15V + Đi n áp logic ở ứ m c th p : 0.03 0.06V + Đi n áp logic ấ ấ ớ + Công su t l n nh t là : 600mW ủ * Các ch c năng c a 555: + Là thi + Máy phát xung ế ượ + Đi u ch đ ế ị + Đi u ch v trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát h ng ngo i) Đ y ch là nh ng thông s c b n c a 555. Còn nh ng thông s khác các b n tham kh o datasheet!
ớ ơ ồ ơ ồ ủ ố ệ 1 : Gi i thi u, s đ kh i, s đ nguyên lý, chân c a 555
ờ ượ ằ ậ ằ ẩ ả ế ế ạ ố ẻ ổ ờ ươ ổ ợ ầ ữ ạ ấ ị IC th i gian 555 đ dòng s n ph m SE555/NE555 và đ c p cho các nhà thi ữ c du nh p vào nh ng năm 1971 b ng công ty Signetics Corporation b ng 2 c g i là máy th i gian và cũng là lo i có đ u tiên. Nó cung h p ạ ng đ i r , n đ nh và nh ng m ch t ượ ọ ệ ử ớ t k m ch đi n t v i chi phí t
ứ ữ ượ ụ ổ ớ c làm ra v i tính t b này đ ế ị ấ ừ ừ ự ạ ươ ở ả ạ ạ ị ấ ng m i hóa. 10 năm qua m t s nhà s n su t ng ng s n su t lo i IC này b i vì s c nh ộ ố ế ả ạ ả ữ ữ ữ ấ ơ ổ cho nh ng ng d ng cho đ n n và không n đ nh. T đó thi th tranh và nh ng lý do khác. Tuy th nh ng công ty khác l i s n su t ra nh ng dòng này
ủ ạ Các d ng hình dáng chân c a 555 trong th c t ự ế :
ạ ạ trong hình 1 và hình 2. Lo i 8 chân hình tròn và lo i 8 chân hình vuông. ệ ủ ế ạ ạ ủ Hình d ng c a 555 ở ị ườ ư Nh ng th tr ở ng Vi t Nam ch y u là lo i chân vuông.
ươ ệ ấ ng v i h n 20 transitor , 15 đi n tr và 2 ươ ng đ ạ ụ ở ng trên có : đ u vào kích ớ ơ ng đ ứ ủ ả ể ầ ộ ố ặ ươ ấ ầ ữ ủ ấ ứ ố ố ươ ấ Nhìn trên hình 3 ta th y c u tr c c a 555 nó t ộ diode và còn ph thu c vào nhà s n xu t. Trong m ch t ề thích , kh i so sánh, kh i đi u khi n ch c năng hay công su t đ u ra.M t s đ c tính n a c a
ữ ệ ấ ằ ả ừ ấ ừ ế ế 555 là : Đi n áp cung c p n m gi a trong kho ng t 3V đ n 18V, dòng cung c p t 3 đ n 6 mA.
ấ ủ ể ệ ở ủ ị ớ ệ ị ằ ệ ưỡ ng xác đ nh b ng giá tr l n nh t c a R + R . Đ đi n áp 15V thì đi n tr c a R +
ắ ủ ờ ầ đi n ngoài đ t o ra 1 th i gian đóng c t c a xung đ u ra. Nó ạ ể ạ ệ ộ ệ ở ụ ệ đi n (C) n p đi n hay phòng đi n thong qua m t đi n tr R. ờ ụ ệ ị ể ượ ở ệ Dòng đi n ng ả R .ph i là 20M ờ ấ ả T t c các IC th i gian đ u có 1 t ạ ữ ộ là m t chu kì h u h n đ cho t Th i gian này nó đã đ ề ể ượ c xác đ nh và nó có th tính đ c thong qua đi n tr R và t ệ ụ ệ đi n C
ạ ạ ầ ả thi t t ư ắ ầ ệ ạ ị ứ ạ ị ơ ả đi n b t đ u n p thông qua đi n tr . Đi n áp qua t ượ . Đ ng cong n p đ ể ể ố ờ ị ằ ị ạ ờ ằ ấ ế ể ứ ơ ả ằ ế ụ ệ ệ đi n ban đ u là phóng đi n.Khi mà đóng M ch n p RC c b n nh trên hình 4B Gi ệ ụ ệ ừ ở ế ụ ệ ắ giá tr 0 lên đ n giá đi n t công t c thì t ụ ệ ờ ể ệ ụ ườ c th hi n qua hình 4A.Th i gian đó nó đ cho t tr đ nh m c vào t đi n ố ệ n p đ n 63.2% đi n áp cung c p và hi u th i gian 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: t = R.C
ủ ụ ệ ườ ạ Đ ng cong n p c a t đi n
ủ ứ ủ ừ 2 :Ch c năng c a t ng chân c a 555
ồ IC NE555 N g m có 8 chân.
ọ ố ể ấ ệ ơ ượ ố ố c dùng nh 1 chân ạ ầ ớ ở ố ứ ủ đây dùng các transitor PNP v i m c đi n áp ẩ ệ ố ủ ể ấ ứ ượ ươ ạ ệ ng ng v i g n b ng Vcc n u ớ ư ươ ế ượ ng đ ớ ầ ằ ự ế ứ m c 0 này ko đ c 0V mà ả ứ ở c xác đ nh theo m c 0 và 1. 1 đây là m c cao nó t ứ ươ ng v i 0V nh ng mà trong th c t ừ (0.35 >0.75V) . ạ ậ ứ ở ứ ố ố m c ấ ố ứ ư ể ạ ượ ộ ố ạ c dao đ ng th ng hay n i chân này lên VCC. ẩ ườ ổ ứ ố ố ể ể ả ế ư ố ố ố ễ ở i ta th ễ ượ ổ ụ ọ ệ ẩ ị ố ng n i chân s 5 xu ng GND thông qua t ữ ữ ườ ườ này l c nhi u và gi ộ cho đi n áp chu n đ ầ c n đ nh. ệ ế ố ượ ư c dùng nh 1 chân ch t. ỡ ầ ư ố ề ể ở ứ ủ ấ ể ị và ch u đi u khi n b i t ng ở ượ ạ i thì nó m ra. Chân 7 c l ệ ử ạ i.ng ộ ư ạ n p x đi n cho 1 m ch RC lúc IC 555 dùng nh 1 t ng dao đ ng . ạ ộ ầ ượ ư ừ ế ệ ạ ấ ầ ấ Không c n nói cũng bít đó là chân cung c p áp và dòng cho IC ho t đ ng. ừ 2V >18V (Tùy t ng lo i 555 nhé c c p đi n áp t ấ ấ ấ + Chân s 1(GND): cho n i GND đ l y dòng c p cho IC hay chân còn g i là chân chung. ư ấ ầ + Chân s 2(TRIGGER): Đây là chân đ u vào th p h n đi n áp so sánh và đ ệ ch t hay ngõ vào c a 1 t n so áp.M ch so sánh chu n là 2/3Vcc. + Chân s 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng đ l y tín hi u ra logic. Tr ng thái c a tín hi u ra ứ ị đ (PWM=100%) và m c 0 t nó trong kho ng t ị ố + Chân s 4(RESET): Dùng l p đ nh m c tr ng thái ra. Khi chân s 4 n i masse thì ngõ ra ạ ứ th p. Còn khi chân 4 n i vào m c áp cao thì tr ng thái ngõ ra tùy theo m c áp trên chân 2 và 6.Nh ng mà trong m ch đ t o đ ứ + Chân s 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đ i m c áp chu n trong IC 555 theo các m c ượ ệ c bi n áp ngoài hay dùng các đi n tr ngoài cho n i GND. Chân này có th không n i cũng đ ụ ệ ừ ừ nh ng mà đ gi m tr nhi u ng đi n t 0.01uF đ n 0.1uF các t + Chân s 6(THRESHOLD) : là m t trong nh ng chân đ u vào so sánh đi n áp khác và cũng ố đ : có th xem chân này nh 1 khóa đi n t + Chân s 7(DISCHAGER) logic c a chân 3 .Khi chân 3 m c áp th p thì khóa này đóng l ả ệ ự ạ t ố + Chân s 8 (Vcc): Không có chân này coi nh IC ch t. Nó đ th p nh t là con NE7555)
ạ ộ ắ ấ ạ 3: C u t o bên trong và nguyên t c ho t đ ng ấ ạ a) C u t o:
ấ ấ ồ ủ ở ệ ơ ồ ấ ạ ở đây là FF RS): ệ
ấ ạ ở ắ ầ ạ ố ế ố ủ ố ệ ẩ ệ ng c a Opamp 1 và đi n áp 2/3 VCC n i vào ượ ở ệ chân 2 nh h n 1/3 VCC, chân S = [1] và FF đ c kích. Khi ượ ủ ơ ở ệ 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 tr , 1 transitor, 1 FF ( ụ 2 OPamp có tác d ng so sánh đi n áp ể ả ệ Transistor đ x đi n. ệ ệ ồ 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 t o nên ươ ệ đi n áp chu n. Đi n áp 1/3 VCC n i vào chân d ỏ ơ chân âm c a Opamp 2. Khi đi n áp ớ đi n áp ủ chân 6 l n h n 2/3 VCC, chân R c a FF = [1] và FF đ c reset
ạ ộ ắ b) Nguyên t c ho t đ ng:
ằ ầ ỏ ứ ứ ấ ằ m c cao và nó g n b ng Vcc và L là m c th p và nó b ng 0V. trên m ch trên ta bít là H là ử ụ
ố ấ ự ở ở ẫ ố ượ ủ ụ ở ệ i ra c a Opamp 2 chân 6 không v t quá V2. Do l ệ C, đi n áp ứ ờ ằ ớ ạ ạ Ở ạ S d ng pác FF RS 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 C n i đ t. Cho ở ạ nên đi n áp không n p vào t m c 0, FF không reset. ụ Khi m i đóng m ch, t ớ C n p qua Ra, Rb, v i th i h ng (Ra+Rb)C.
ụ ạ ừ ệ đi n Áp 0V > Vcc/3: ủ ứ ủ
ả
ẫ ồ ế ụ đi n áp Vcc/3 > 2Vcc/3:
ẽ ứ ạ ướ c đó (Q=1, /Q=0). tr ng thái tr
ụ ẫ ưỡ ng 2Vcc/3:
ả ạ ẫ ố ớ ả ụ ệ ả C x , làm cho đi n áp t C ụ ệ ả ụ ướ ố * T C n p t Lúc này V+1(V+ c a Opamp1) > V1. Do đó O1 (ngõ ra c a Opamp1) có m c logic 1(H). V+2 < V2 (V2 = 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. ế ụ ạ ừ ệ * T C ti p t n p t Lúc này, V+1 < V1. Do đó O1 = 0. V+2 < V2. Do đó O2 = 0. R = 0, S = 0 > Q, /Q s gi ẫ Transistor v n ko d n ! ạ * T C n p qua ng Lúc này, V+1 < V1. Do đó O1 = 0. V+2 > V2. Do đó O2 = 1. R = 1, S = 0 > Q=0, /Q = 1. Q = 0 > Ngõ ra đ o tr ng thái = 0. ệ /Q = 1 > Transistor d n, đi n áp trên chân 7 xu ng 0V ! ờ ằ T C x qua Rb. V i th i h ng Rb.C ụ ố ả C gi m xu ng do t Đi n áp trên t i 2Vcc/3. nh y xu ng d
ụ Ả ừ ệ đi n áp 2Vcc/3 > Vcc/3:
ướ ẽ ứ ạ tr ng thái tr c đó (Q=0, /Q=1).
ụ ẫ ưỡ ng Vcc/3:
ả
ữ ớ ầ ạ c n p đi n v i đi n áp ban đ u là Vcc/3. i các b n c nên hi u là : ườ ệ ộ ệ ỉ C ch dao đ ng quanh đi n áp ạ ở ườ ủ ng c a 555, đi n áp trên t ụ ệ đi n phóng n p ầ ụ ụ trên) ế ạ ở ờ ể ệ C n p đi n v i đi n áp ban đ u là Vcc/3, và k t thúc n p th i đi m đi n áp ệ ờ ằ ụ ế ả ở ờ ệ ể th i đi m đi n áp trên
ằ ờ ứ ệ ầ C x đi n v i đi n áp ban đ u là 2Vcc/3, và k t thúc x ả ệ ở ả ệ ứ ờ ế ụ * T C ti p t c "X " t Lúc này, V+1 < V1. Do đó O1 = 0. V+2 < V2. Do đó O2 = 0. R = 0, S = 0 > Q, /Q s gi ẫ Transistor v n d n ! ả * T C x qua ng Lúc này V+1 > V1. Do đó O1 = 1. V+2 < V2 (V2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0. R = 0, S = 1 > Q = 1, /Q (Q đ o) = 0. Q = 1 > Ngõ ra = 1. ẫ /Q = 0 > Transistor không d n > chân 7 không = 0V n a và ệ ệ ạ ượ ụ t i đ C l ứ ể ạ ạ Nói tóm l ạ ộ Trong quá trình ho t đ ng bình th ặ ng đ c tính t Vcc/3 > 2Vcc/3. (Xem d ớ ạ ệ ệ ạ Khi n p đi n, t ạ ằ ớ ệ trên C b ng 2Vcc/3.N p đi n v i th i h ng là (Ra+Rb)C. ớ ả ệ ệ ả ệ Khi x đi n, t ờ ằ ớ C b ng Vcc/3. X đi n v i th i h ng là Rb.C. Th i gian m c 1 ạ ngõ ra chính là th i gian n p đi n, m c 0 là x đi n.
ế ộ ộ ố ề ủ ứ ầ 3 ) Công th c tính t n s đi u ch đ r ng xung c a 555
ơ ồ ạ ộ ộ ứ ố ầ ố ủ ệ ầ ầ 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 :
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
ủ ệ ầ + Chu kì c a tín hi u đ u ra : t = 1/f
ờ ở ứ ộ + Th i gian xung m c H (1) trong m t chu kì :
t1 = ln2 .(R1 + R2).C
ờ ở ứ + Th i gian xung m c L (0) trong 1 chu kì :
t2 = ln2.R2.C
ư ậ ể ạ ụ ỏ ứ ổ ứ ấ ư ị ặ ọ ầ ượ ủ 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 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 ộ c xung dao đ ng ượ c R1. Theo
ứ ọ cách tính toán trên thì ta ch n : C = 10nF, R1 =33k > R2 = 33k (Tính toán theo công th c)
ừ ộ ạ 555 ạ ạ 4 ) Các d ng m ch dao đ ng t ộ a ) M ch báo đ ng âm thanh dùng SCR
ồ ệ ạ b) M ch báo ngu n đi n
ạ c) M ch khóa nghiêng
ệ ấ ả d) C nh báo m t đi n
ệ ị e ) Máy nh p đi u âm thanh
ộ f) Dao đ ng CW
g) Trigio Smith
ệ h) Dao 2 IC 555 trog thí nghi m âm thanh
ấ ạ i) M ch nh p nháy 2 LED
ứ ủ ớ ệ ề ạ ữ i thi u qua v iC 555 và nh ng m ch ng d ng c a nó! ự ữ ủ ế ệ ả ả ệ ướ ư Nh trên tôi đã gi Bài vi ụ ướ t trên tôi có s tham kh o hình nh c a nh ng tài li u n c ngoài và tài li u n c ngoài!
