alex-day › Блог › Одновибратор (таймер) на NE555

Как то в студенную зимнюю пору
Нет, просто как то, понадобился мне надежно работающий одновибратор.
Традицией жанра в данном вопросе считается микросхема таймера NE555.
Необходимо ли говорить, что, не обращая внимания на простоту конструкции, из схем, "переползающих" из сайта на сайт, 100% рабочую найти не получилось? — все были по тем или другим причинам неработоспособны.
Благодаря этому, понадобилось рисовать (если уж она окажется похожей на где -то уже приведенную схему — "звиняйте бананів в нас нема")
Экскурс в историю (нагло стыренный, но измененный)
Наверняка нет такого радиолюбителя, который не применял бы в собственной практике эту идеальную микросхему. Ну а уж слыхали о ней так точно все.
Её история возникла в первой половине 70-ых годов XX века, когда компания Signetics Corporation выпустила микросхему SE555/NE555 с названием "Интегральный таймер" (The IC Time Machine).
В то время это была только одна "таймерная" микросхема доступная массовому потребителю, благодаря этому сразу же после поступления в продажу, микросхема захватила огромную востребованность и среди поклонников и среди специалистов. Возникла куча статей, описаний, схем, применяющих сей гаджет.
За минувшие 35 лет фактически каждый уважающий себя изготовитель полупроводников считал собственные долгом выпустить собственную версию этой микросхемы, в том числе и по наиболее современным техпроцессам. К примеру, компания Motorola выпускает CMOS версию MC1455. Однако при всем при этом в функциональности и расположении выводов никаких различий у этих всех версий нет.

Они все полные аналоги друг друга.
Наши отечественные производственники тоже не останется в стороне и выпускают эту микросхему с названием КР1006ВИ1.
А вот перечень заморских изготовителей, которые выпускают таймер 555 и их коммерческие определения:

Таймер 555 описание

Описание микросхемы
Много писать не буду — все это легко гуглится, приведу только назначение выводов

Таймер 555 описание
Таймер 555 описание

3. Выход. Анодное напряжение меняется одновременно с напряжением питания и равно Vпит-1,7В (большой уровень на выходе).

При невысоком уровне анодное напряжение равно приблизительно 0,25в (при напряжении питания +5в). Переключение между состояниями невысокий — большой уровень происходит примерно за 100 нс.
4. Сброс. При подаче на этот вывод напряжения невысокого уровня (не больше 0,7в) происходит сброс выхода в состояние невысокого уровня вне зависимости от того, в каком режиме находится таймер на сегодняшний день и чем он занимается.

Reset, знаете ли, он и в Африке reset. Входное напряжение не зависит от величины напряжения питания — это TTL-совместимый вход.

Для устранения случайных сбросов этот вывод неукоснительно рекомендуется подключить к плюсу питания, пока в нем нет надобности.
5. Контроль. Этот вывод дает возможность получить доступ к опорному напряжению компаратора №1, которое равно 2/3Vпит.

В большинстве случаев, этот вывод не применяется. Впрочем его применение может очень значительно увеличить возможности управления таймером. А дело все в том, что подачей напряжения на этот вывод можно управлять продолжительностью выходных импульсов таймера и аналогичным образом, забить на RC времязадающую цепочку.

Подаваемое напряжение на этот вход в режиме моностабильного мультивибратора может составлять от 45% до 90% напряжения питания. А в режиме мультивибратора от 1,7в до напряжения питания. При этом мы приобретаем ЧМ (FM) модулированный сигнал на выходе.

Если же этот вывод таки не применяется, то его рекомендуется подключить к общему проводу через конденсатор 0,01мкФ (10нФ) Для снижения уровня помех и всяких остальных неприятностей.
6. Останов. Этот вывод считается одним из входов компаратора №1.

Он применяется как такой антипод вывода 2. Другими словами применяется для остановки таймера и приведения выхода в состояние невысокого уровня. При подаче импульса большого уровня (не менее 2/3 напряжения питания), таймер останавливается, и выход сбрасывается в состояние невысокого уровня.

Также как и на вывод 2, на этот вывод можно подать как с прямыми углами импульсы, так и синусоидальные.
7. Разряд.

Этот вывод подсоединен к коллектору транзистора Т6, эмиттер которого соединен с землёй. Аналогичным образом, при открытом транзисторе конденсатор С разряжается через переход коллектор-эмиттер и остается в разряженном состоянии пока не закроется транзистор.

Транзистор открыт, когда на выходе микросхемы невысокий уровень и закрыт, когда выход активен, другими словами на нем большой уровень. Этот вывод может также использоваться как дополнительный выход.

Нагрузочная способность его приблизительно аналогичная, как и у привычного выхода таймера.
8. Плюс питания.

Как и в случае с выводом 1 особо ничего не скажешь. Напряжение питания таймера может быть в пределах 4,5-16 вольт.

У военных версий микросхемы верхний диапазон находится на уровне 18 вольт.
Простой одновибратор
Сказать тут особенно нечего легче привести то, что наваял

Таймер 555 описание
Таймер 555 описание

"По просьбам трудящихся" добавляю осциллограмму работы одновибратора с временем задержки 0,61с
Измерения производились на 2 (входной) и 3 (выходной) ножках микросхемы

Таймер 555 описание

Многоцелевой таймер от 1 до 26c
Так как плата многофункционального таймера на протяжении определенного времени задержки от 1 до 26с была прорисована, то привожу ее для "общего блага"

Детальное описание, использование и схемы включения таймера NE555

Каждый радиолюбитель неоднократно встречался с микросхемой NE555. Этот маленький восьминогий таймер завоевал большую популярность за функциональность, практичность и легкость эксплуатации.

На 555 таймере можно собрать схемы очень разного этапа сложности: от обычного триггера Шмитта, с обвеской всего в пару элементов, до многоступенчатого кодового замка с использованием приличного количества дополнительных элементов.
В этой статье подробно ознакомимся с микросхемой NE555, которая, не обращая внимания на свой большой возраст, все также остается популярна.

Необходимо выделить, что первым делом эта популярность вызвана использованием ИМС в схемотехнике с применением светоизлучающих диодов.

Описание и область использования

NE555 считается разработкой компании из Америки Signetics, профессионалы которой при финансовом кризисе не сдались и смогли осуществить труды Ганса Камензинда. Собственно он в первой половине 70-ых годов XX века сумел довести значимость собственного изобретения, которое в то время не имело заменителей. ИМС NE555 имела большую плотность монтажа при невысокой себестоимости, чем заслужила особенный статус.

После её стали копировать конкурирующие производственники со всего мира. Так возникла наша КР1006ВИ1, которая так и осталась уникальной в этом семействе. А дело все в том, что в КР1006ВИ1 вход останова (6) имеет приоритет над входом запуска (2).

В зарубежных аналогах остальных фирм такая характерность отсутствует. Этот факт необходимо учесть при разрабатывании схем с активным применением 2-ух входов.
Но как правило, во многих случаях приоритеты не оказывают влияние на работу устройства.

С целью снижения мощности употребления, ещё в 70-х годах прошлого столетия был налажен выпуск таймера КМОП-серии. В Российской Федерации микросхема на полевых транзисторах стала называться КР1441ВИ1.

Самое большее использование 555 таймер нашёл в построении схем генераторов и реле времени с возможностью задержки от микросекунд до пары часов. В очень сложных устройствах он исполняет функции по исключению дребезга контактов, ШИМ, восстановлению цифрового сигнала и так дальше.

Характерности и минусы

Спецификой таймера считается внутренний делитель напряжения, который задаёт фиксированный верхний и нижний предел срабатывания для 2-ух компараторов. Из-за того что делитель напряжения нельзя убрать, а пороговым напряжением нельзя управлять, область использования NE555 сужается.

Таймер на биполярных транзисторах имеет один серьёзный недостаток, который связан с переходом выходного каскада из одного состояния в противоположное. Каждое переключение сопровождается паразитным сквозным током, который в пике достигает 400 мА, делая больше потери тепла.

Решение проблемы состоит в установке полярного конденсатора ёмкостью до 0,1 мкФ между выводом управления (5) и общим проводом. Из-за него, увеличивается стабильность при запуске и прочность всего устройства.

Также, для увеличения помехоустойчивости цепь питания восполняют неполярным конденсатором 1 мкФ.
Таймеры, собранные на КМОП-транзисторах, лишены указанных минусов и не нуждаются в монтаже внешних конденсаторов.

Ключевые показатели ИМС серии 555

Устройство внутри NE555 в себя включает пять практичных узлов, которые можно видеть на логической диаграмме.

Таймер 555 описание

При входе размещен резистивный делитель напряжения, который образовывает два опорных напряжения для прецизионных компараторов. Выходные контакты компараторов поступают на еще один блок – RS-триггер с внешним выводом для сброса, а потом на усилитель мощности. Последним узлом считается транзистор с открытым коллектором, который как правило выполняет пару функций, в зависимости от установленной задачи.

Предлагаемое напряжение питания для ИМС типа NA, NE, SA лежит в интервале от 4,5 до 16 вольт, а для SE достигает 18В. При этом ток употребления при минимальном Uпит равён 2–5 мА, при высоком Uпит – 10–15 мА. Некоторые ИМС 555 КМОП-серии потребляют не больше 1 мА.

Самый большой выходной ток импортной микросхемы достигает значения в 200 мА. Для КР1006ВИ1 он не выше 100 мА.

Качество сборки и изготовитель сильно оказывают влияние на эксплуатационные условия таймера. К примеру, диапазон рабочих температур NE555 может составлять от 0 до 70°C, а SE555 от -55 до +125°C, что необходимо знать на конструкторском уровне устройств для работы в открытой внешней среде.

Намного детальнее познакомиться с работающими от электричества параметрами, выяснить стандартные значения напряжения и тока на входах CONT, RESET, THRES, и TRIG можно в datasheet на ИМС серии XX555.

Расположение и назначение выводов

Таймер 555 описание

NE555 и её аналоги преимущественно выпускаются в восьмивыводном корпусе типа PDIP8, TSSOP или SOIC. Расположение выводов независимо от корпуса – стандартное.

Относительное графическое обозначение таймера собой представляет прямоугольник с надписью G1 (для генератора одиночных импульсов) и GN (для мультивибраторов).

  1. Общий (GND). Первый вывод относительно ключа. Подсоединяется к минусу питания устройства.
  2. Пуск (TRIG). Подача импульса невысокого уровня на вход второго компаратора приводит к запуску и возникновению на выходе сигнала большого уровня, продолжительность которого зависит от номинала внешних элементов R и С. О потенциальных вариантах входного сигнала написано в разделе «Одновибратор».
  3. Выход (OUT). Большой уровень выходного сигнала равён (Uпит-1,5В), а невысокий – около 0,25В. Переключение занимает около 0,1 мкс.
  4. Сброс (RESET). Данный вход имеет самый высокий приоритет и способен управлять работой таймера независимо от напряжения на других выводах. Для разрешения запуска нужно, чтобы на нём присутствовал потенциал более 0,7 вольт. Из-за этой причины его через резистор объединяют с питанием схемы. Возникновение импульса менее 0,7 вольт запрещает работу NE555.
  5. Контроль (CTRL). Как видно из устройства внутри ИМС он напрямую соединен с делителем напряжения и в отсутствие влияния внешней среды выдаёт 2/3 Uпит. Подавая на CTRL сигнал управления, можно получить на выходе модулированный сигнал. В обычных схемах он подсоединяется к внешнему конденсатору.
  6. Останов (THR). считается входом первого компаратора, возникновение на котором напряжения более 2/3Uпит задерживает работу триггера и переводит выход таймера в невысокий уровень. При этом на выводе 2 должен отсутствовать запускающий сигнал, так как TRIG имеет приоритет перед THR (не считая КР1006ВИ1).
  7. Разряд (DIS). Соединен напрямую с внутренним транзистором, который включен по схеме с общим коллектором. В большинстве случаев к переходу коллектор-эмиттер подсоединяют времязадающий конденсатор, который разряжается, пока транзистор будет в открытом состоянии. Реже применяется для наращивания нагрузочной способности таймера.
  8. Питание (VCC). Подсоединяется к плюсу источника питания 4,5–16В.

Рабочие режимы NE555

Таймер 555 серии работает в одном из трёх режимов, рассмотрим их намного детальнее на примере микросхемы NE555.

Одновибратор

Таймер 555 описание

Принципиальная электросхема одновибратора приведена на рисунке. Для формирования одиночных импульсов, не считая микросхемы NE555, понадобится сопротивление и полярный конденсатор. Схема работает так.

На вход таймера (2) подают одиночный импульс невысокого уровня, который приводит к переключению микросхемы и возникновению на выходе (3) большого уровня сигнала. Длительность сигнала рассчитывается в секундах по формуле:

По окончании заданного времени (t) на выходе вырабатывается сигнал невысокого уровня (исходное состояние). По умолчанию вывод 4 соединен с выводом 8, другими словами имеет большой потенциал.

Во время разработки схем необходимо принимать во внимание 2 нюанса:

  1. Напряжение источника питания не оказывает влияние на продолжительность импульсов. Чем больше напряжение питания, тем больше скорость заряда времязадающего конденсатора и тем больше амплитуда выходного сигнала.
  2. Дополнительный импульс, который можно подать на вход после главного, не окажет влияние на работу таймера, пока не истечет время t.

Генератор прямоугольных импульсов .Таймер 555 и катушка.

На работу генератора одиночных импульсов можно влиять снаружи двумя вариантами:

  • подать на Reset сигнал невысокого уровня, который переведёт таймер в исходное состояние;
  • пока на вход 2 поступает сигнал невысокого уровня, на выходе останется большой потенциал.

Аналогичным образом, при помощи одиночных сигналов при входе и показателей времязадающей цепочки можно получать на выходе импульсы квадратной формы с чётко заданной продолжительностью.

Мультивибратор

Таймер 555 описание

Мультивибратор собой представляет генератор периодических импульсов квадратной формы с заданной амплитудой, продолжительностью или частотой, в зависимости от установленной задачи. Его отличие от одновибратора состоит в отсутствии внешнего возмущающего воздействия для хорошего функционирования устройства. Важная схема мультивибратора на базе NE555 показана на рисунке.

В формировании повторяющихся импульсов принимают участие резисторы R1, R2 и конденсатор С1. Время импульса (t1), время паузы(t2), период (T) и частоту (f) рассчитывают по приведенным ниже формулам:

Из данных формул очень просто заметить, что время паузы не сможет превысить время импульса, другими словами добиться скважности (S=T/t1) более 2 единиц не получится. С целью решения проблемы в схему добавляют диод, катод которого объединяют с выводом 6, а анод с выводом 7.

В datasheet на микросхемы часто оперируют величиной, обратной скважности – Duty cycle (D=1/S), которую отображают в процентах.
Схема работает так.

В момент подачи питания конденсатор С1 разряжен, что переводит выход таймера в состояние большого уровня. После С1 начинает заряжаться, набирая ёмкость до верхнего порогового значения 2/3 UПИТ. Достигнув порога ИМС переключается, и на выходе возникает невысокий уровень сигнала.

Начинается процесс разряда конденсатора (t1), который длится до нижнего порогового значения 1/3 UПИТ. По его достижении происходит обратное переключение, и на выходе таймера ставится большой уровень сигнала.

В результате схема переходит в автоколебательный режим.

Прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером

В середине таймера NE555 вмонтирован двухпопроговый компаратор и RS-триггер, что дает возможность выполнять прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером на аппаратном уровне. Входное напряжение разделяется компаратором на три части, при достижении каждой из которых происходит очередное переключение. При этом величина гистерезиса (обратного переключения) равна 1/3 UПИТ.

Возможность использования NE555 в качестве прецизионного триггера популярна в построении систем автоматизированного регулирования.

3 самые распространенные схемы на основе NE555

Одновибратор

Таймер 555 описание

Фактический вариант схемы одновибратора на TTL NE555 приведен на рисунке. Схема питается однополярным напряжением от 5 до 15В.

Времязадающими элементами тут считаются: резистор R1 – 200кОм-0,125Вт и электролитический конденсатор С1 – 4,7мкФ-16В. R2 поддерживает при входе большой потенциал, пока определённое внешнее устройство не сбросит его до невысокого уровня (к примеру, транзисторный ключ).

Конденсатор С2 оберегает схему от сквозных токов во времена переключения.
Активизация одновибратора происходит в момент краткосрочного замыкания на землю входного контакта.

При этом на выходе вырабатывается большой уровень продолжительностью:
Аналогичным образом, эта схема образовывает задержку выходного сигнала относительно входного на 1 секунду.

Мигание светоизлучающим диодом на мультивибраторе

Тестер для 555 таймера — 555 Timer Tester

Отталкиваясь от рассмотренной выше схемы мультивибратора можно собрать обычную светодиодную мигалку. Для этого к выходу таймера постепенно с резистором подсоединяют светоизлучающий диод.

Номинал резистора находят по формуле:
UВЫХ – амплитудное значение напряжения на выводе 3 таймера.

Кол-во подключаемых светоизлучающих диодов зависит от типа используемой микросхемы NE555, её нагрузочной способности (КМОП или ТТЛ). При необходимости мигать светоизлучающим диодом мощностью более 0,5 Вт, то схему восполняют транзистором, нагрузкой которого станет светоизлучающий диод.

Реле времени

Схема регулируемого таймера (электронное реле времени) показана на рисунке.

Таймер 555 описание

При помощи нее можно вручную задавать продолжительность выходного сигнала от 1 до 25 секунд. Для этого постепенно с постоянным резистором в 10 кОм устанавливают переменный номиналом в 250 кОм. Ёмкость времязадающего конденсатора делают больше до 100 мкФ.

Схема работает так. В исходном состоянии на выводе 2 есть большой уровень (от источника питания), а на выводе 3 невысокий уровень. Транзисторы VT1, VT2 закрытые.

В момент подачи на базу VT1 позитивного импульса по цепи (Vcc-R2-коллектор-эмиттер-общий кабель) течет ток. VT1 открывается и переводит NE555 в режим отсчета времени. Одновременно на выходе ИМС возникает позитивный импульс, который открывает VT2.

В результате ток эмиттера VT2 приводит к срабатыванию реле. Пользователь может всегда прервать решение задачи, краткосрочно закоротив RESET на землю.
Транзисторы SS8050, приведенные на схеме, можно поменять на КТ3102.

Рассмотреть все распространенные схемы на основе NE555 в одной статье нереально. Для этого есть целые сборники, в которых собраны практические наработки за все время существования таймера.

Надеемся, что приведенная информация послужит ориентиром при сборке схем, в том числе нагрузкой которых служат светоизлучающие диоды.

Описание таймера NE555

Микросхема таймер NE555 включает около 20 транзисторов, 15 резисторов, 2 диода. Выходной ток 200 мА, ток употребления приблизительно на 3 мА больше. Напряжение питания от 4,5 до 18 вольт.

Точность таймера не зависит от колебания напряжения питания и составляет не больше 1% от расчетного значения.
Datasheet микросхемы NE555, а еще калькулятор для расчета обвязки можно скачать в конце статьи.

Таймер 555 описание

Вывод №1 — Земля.
Вывод подсоединяется к минусу питания или к общему проводу схемы.
Вывод №2 — Пуск.

Этот вывод считается одним из входов компаратора №2. При подаче на этот вход импульса невысокого уровня, который должно быть не больше 1/3 напряжения питания, происходит пуск таймера и на выводе №3 возникает напряжение большого уровня на определенный период времени, которое задается внешним сопротивлением Ra+Rb и конденсатором С. Данный рабочий режим именуется — режим моностабильного мультивибратора.

Импульс, подаваемый на вывод №2, бывает как прямоугольным, так и синусоидным и по продолжительности он обязан быть меньше чем время заряда конденсатора С.
Вывод №3 — Выход.
Большой уровень равён напряжению питания минус 1,7 Вольта.

Невысокий уровень равён приблизительно 0,25 вольта. Время переключения с одного уровня на другой происходит приблизительно за 100 нс.
Вывод №4 — Сброс.

При подаче на этот вывод напряжения невысокого уровня (не больше 0,7в) случится сброс таймера и на выходе его сформируется напряжение невысокого уровня. Если в схеме нет надобности в режиме сброса, то данный вывод нужно подключить к плюсу питания.

Вывод №5 — Контроль.
В большинстве случаев, этот вывод не применяется.

Впрочем его использование способна заметно увеличить функциональность таймера. При подаче напряжения на этот вывод можно управлять продолжительностью выходных импульсов таймера, а это означает отказаться от RC времязадающей цепочки.

Подаваемое напряжение на этот вход в режиме моностабильного мультивибратора может составлять от 45% до 90% напряжения питания. А в режиме мультивибратора от 1,7в и до напряжения питания. Исходя из этого на выходе выйдет FM модулированный сигнал.

Если этот вывод не применяется, то его лучше подключить через конденсатор 0,01мкФ к общему проводу.
Вывод №6 — Стоп.
Этот вывод считается одним из входов компаратора №1.

При подаче на этот вывод импульса большого уровня (не менее 2/3 напряжения питания), работа таймера останавливается, и на выходе таймера ставится напряжение невысокого уровня. Как и на вывод №2, на этот вывод можно подать импульсы как с прямыми углами, так и синусоидные.
Вывод №7 — Разряд.

Этот вывод соединен с коллектором транзистора Т1, эмиттер которого соединен с общим проводом. При открытом транзисторе конденсатор С разряжается через переход коллектор-эмиттер и остается в разряженном состоянии пока не закроется транзистор.

Транзистор закрыт, когда на выходе таймера большой уровень и открыт, когда на выходе невысокий уровень.
Вывод №8 — Питание.

Напряжение питания таймера может составлять от 4,5 до16 вольт.
Таймер будет работать в 2-ух режимах: моностабильный мультивибратор и генератор прямоугольных импульсов.

1. Моностабильный мультивибратор.

Моностабильный значит, что стабильное состояние у таймера лишь одно, когда он выключен. Во включенное состояние его переводится на время, подав на вход таймера какой-нибудь сигнал. Время нахождения таймера в активном режиме определяется RC цепочкой.

В начальном состоянии, на выходе таймера (вывод №3) невысокий уровень — приблизительно 0,25 вольт, транзистор Т1 открыт и поэтому конденсатор разряжен. Состояние это таймера стабильное.

При поступлении на вход (вывод №2) импульса невысокого уровня, включается компаратор №2, который переключает триггер таймера, и в конечном итоге на выходе таймера ставится большой уровень. Транзистор Т1 закрывается и через резистор R начинает заряжаться конденсатор С. И пока заряжается конденсатор С на выходе таймера сохраняется большой уровень. По прошествии этого времени изменения сигнала при входе (вывод №2) не вызовут никакое влияние на таймер.

Как только напряжение на конденсаторе С достигнет 2/3 напряжения питания, включается компаратор №1 и благодаря этому переключает триггер. В результате на выходе (вывод №3) сформируется невысокий уровень, и таймер вернёт исходное, стабильное состояние.

Транзистор Т1 откроется и разрядит конденсатор С.

2. Генератор прямоугольных импульсов.

Таймер вырабует очередность прямоугольных импульсов определяемых RC цепочкой.
В начальном состоянии конденсатор С разряжен и на входах двоих компараторов невысокий уровень, близкий до нуля.

Компаратор №2 переключает внутренний триггер и как последствие этого на выходе таймера (вывод №3) ставится большой уровень. Транзистор Т1 закрывается и конденсатор С начинает заряжаться через цепочку резисторов R1 и R2.
Когда, в результате зарядки, напряжение на конденсаторе может достигать 2/3 напряжения питания, компаратор №1 переключает триггер, который со своей стороны устанавливает невысокий уровень на выходе таймера (вывод №3).

Транзистор Т1 открывается и через резистор R2 начинает разряжаться конденсатор С. Как только напряжение на конденсаторе достигнет 1/3 напряжения питания, компаратор №2 опять переключит триггер и на выходе таймера (вывод №3) опять возникнет большой уровень. Транзистор Т1 закроется и конденсатор С опять начнет заряжаться.

Как работает NE555 | Таймер 555

Частота импульсов, зависит от величин C, R1 и R2, и рассчитывается по приведенной выше формуле.

Сопротивления R1 и R2 подставляются в Омах;
Емкость конденсатора C — в фарадах;

Результат в выходит в Герцах.

Таймер 555 описание

Время между самим началом одного и самим началом следующего импульса именуется временем (t). Оно состоит из продолжительности самого импульса (t1) и промежутком между импульсами (t2).

Значения t1 и t2 можно проссчитать по следующим формулам:

Электронные самоделки на таймере 555.Что можно сделать на этой микросхеме.

Файлы к этой схеме (1,4 MiB, скачано: 17 181)

Скачать Datasheet NE555 (1,1 MiB, скачано: 7 326)

Смотреть видео: Таймер NE555