Nguyên Lý Hoạt động Cơ Bản Của IC 555

Bài viết này dientu5ngay sẽ trình bày mọi khía cạnh cơ bản về nguyên lý làm việc IC 555. Bạn có thể đã biết rằng SE/NE 555 là một IC thời gian được giới thiệu bởi Signetics Corporation vào những năm 1970. Trong bài viết này, chúng tớ đề cập đến khái niệm, cấu tạo và nguyên lý cơ bản của IC 555

MỤC LỤC

• Giới thiệu
  • Hình ảnh IC 555
  • Các tính năng quan trọng của bộ đếm thời gian 555 là:
• Sơ đồ chân IC 555
• Cấu tạo cơ bản của IC 555
  • Coi T1 ở trang thái bão hòa
  • Coi T1 ở trang thái cắt
  • Khái niệm cơ bản về thời gian
• Sơ đồ khối bộ định thời IC 555
• Nguyên lý làm việc IC 555
  • Sự phân bố các điện trở
  • Thay đổi đầu ra Flip-Flop thành mức thấp
  • Đặt lại mức cao cho Flip-Flop

Giới thiệu

IC hẹn giờ 555 được giới thiệu vào năm 1970 bởi tập đoàn Signetic và được đặt tên là bộ định thời SE / NE 555 .

Hình ảnh IC 555

Về cơ bản nó là một mạch thời gian nguyên khối tạo ra độ trễ hoặc dao động thời gian chính xác và ổn định cao. Khi so sánh với các ứng dụng của Op-Amp trong cùng lĩnh vực, IC 555 cũng đáng tin cậy không kém và có giá thành rẻ. Ngoài các ứng dụng của nó như một bộ  bộ điều khiển đa năng ổn định.

IC 555 cũng có thể được sử dụng trong  bộ chuyển đổi dc-dc , đầu dò logic kỹ thuật số, bộ tạo dạng sóng , máy đo tần số tương tự và máy đo tốc độ, thiết bị đo và điều khiển nhiệt độ , bộ điều chỉnh điện áp..v.v … IC hẹn giờ được thiết lập để hoạt động ở một trong hai chế độ – một lần chụp hoặc như một bộ điều khiển đa nhịp chạy tự do hoặc hoạt động ổn định. Các phiên bản SE 555  có thể được sử dụng cho các phạm vi nhiệt độ giữa – 55 ° C đến 125 °. Còn phiên bản NE 555  có thể được sử dụng cho một phạm vi nhiệt độ từ 0 ° đến 70 ° C.

Các tính năng quan trọng của bộ đếm thời gian 555 là:

• Nó hoạt động từ nhiều loại nguồnkhác nhau, từ điện áp cung cấp + 5 Volts đến + 18 Volts.
• Tự giảm hoặc tìm nguồn cung cấp dòng tải 200 mA.
• Các thành phần bên ngoài phải được chọn đúng cách để khoảng thời gian có thể được thực hiện thành vài phút cùng với tần số vượt quá vài trăm kHz.
• Đầu ra của bộ định thời 555 có thể điều khiển logic bóng bán dẫn (TTL) do đầu ra dòng điện cao của nó.
• Nó có độ ổn định nhiệt độ là 50 phần triệu (ppm) trên mỗi độ C thay đổi nhiệt độ, hoặc tương đương 0,005% / ° C.
• Chu kỳ làm việc của bộ hẹn giờ có thể điều chỉnh được.
• Công suất tiêu tán tối đa trên mỗi gói là 600 mW và các đầu vào kích hoạt và thiết lập lại của nó có khả năng tương thích logic. Các tính năng khác được liệt kê trong datasheet của nó.

Sơ đồ chân IC 555

IC Hẹn giờ 555 có sẵn dưới dạng lon kim loại 8 chân, DIP mini 8 chân (gói kép) hoặc DIP 14 chân. Cấu hình pin được hiển thị trong các hình. Qua sơ đồ chân giúp các bạn phần nào hiểu được nguyên lý làm việc IC 555

IC này bao gồm 23 bóng bán dẫn, 2 điốt và 16 điện trở . Việc sử dụng mỗi chân trong IC được giải thích dưới đây. Các số pin được sử dụng bên dưới đề cập đến các gói hộp kim loại 8 chân và đóng vỏ DIP 8 chân. Các ghim này được giải thích chi tiết và bạn sẽ hiểu rõ hơn sau khi xem lại bài viết này.

Cấu tạo cơ bản của IC 555

Để tìm hiểu nguyên lý hoạt động của IC 555, chúng ta hãy đi tìm hiểu cấu tạo của nó. Bộ đếm thời gian IC 555 kết hợp một bộ dao động đa hài, hai bộ so sánh, một bộ lật RS và một tụ phóng điện.

Như trong hình, hai transistor T1 và T2 được ghép chéo. Cực C (Collector) bóng bán dẫn T1 điều khiển chân B (Base) của bóng bán dẫn T2 thông qua điện trở Rb2. Cực C bóng bán dẫn T2 điều khiển cực B của bóng bán dẫn T1 thông qua điện trở Rb1. Khi một trong các bóng bán dẫn ở trạng thái bão hòa, bóng bán dẫn còn lại sẽ ở trạng thái cắt.

Coi T1 ở trang thái bão hòa

Nếu chúng ta coi bóng bán dẫn T1 là bão hòa, thì điện áp cực C sẽ gần như bằng không. Do đó, sẽ có một điện áp bằng không cho cực B bóng bán dẫn T2 và sẽ chuyển sang trạng thái cắt và điện áp cực C của nó gần bằng +Vcc. Điện áp này được áp dụng cho cực B của T1 và do đó sẽ giữ nó ở trạng thái bão hòa.

Coi T1 ở trang thái cắt

Bây giờ, nếu chúng ta coi transistor T1 ở trạng thái cắt, thì điện áp cực C của T1 sẽ bằng +Vcc. Điện áp này sẽ đẩy chân B của bóng bán dẫn T2 đến trạng thái bão hòa. Do đó, đầu ra cực C của bóng bán dẫn T2 sẽ gần như bằng không. Giá trị này khi được đưa trở lại đế của bóng bán dẫn T1 sẽ khiến nó bị cắt. Do đó, giá trị bão hòa và giá trị cắt của bất kỳ bóng bán dẫn nào quyết định giá trị cao và thấp của Q và phần bù của nó.

Bằng cách thêm nhiều thành phần hơn vào mạch, một flip-flop RS sẽ thu được. RS flip-flop là một mạch có thể đặt đầu ra Q ở mức cao hoặc đặt lại ở mức thấp .Ngẫu nhiên, một đầu ra bổ sung (ngược lại) Q có sẵn từ cực C của bóng bán dẫn khác. Biểu tượng sơ đồ cho một flip flop SR cũng được hiển thị ở trên. Mạch chốt ở trạng thái Q hoặc trạng thái tự do của nó.

Giá trị đầu vào S cao sẽ đặt giá trị của Q lên cao. Giá trị cao của đầu vào R sẽ đặt lại giá trị của Q thành thấp. Đầu ra Q vẫn ở một trạng thái nhất định cho đến khi nó được kích hoạt sang trạng thái ngược lại.

Khái niệm cơ bản về thời gian

Từ hình trên, giả sử đầu ra của flip flop SR, Q là cao. Giá trị cao này được chuyển đến cực B của bóng bán dẫn, và bóng bán dẫn bị bão hòa, do đó tạo ra điện áp bằng không ở cực C. Điện áp tụ bị kẹp đất tức là tụ C bị chập và không tích điện được.

Đầu vào đảo ngược của bộ so sánh được cấp điện áp điều khiển và đầu vào không đảo ngược được cấp điện áp ngưỡng. Với bộ flip flop RS, bóng bán dẫn bão hòa giữ điện áp ngưỡng bằng không. Tuy nhiên, điện áp điều khiển được cố định ở 2/3 V CC,  tức là ở 10 volt, do có bộ chia điện áp.

Giả sử rằng một điện áp cao được đặt vào đầu vào R. Điều này đặt lại đầu ra R của flip-flop Q xuống thấp và bóng bán dẫn bị cắt. Tụ C hiện đang được miễn phí để sạc. Khi tụ điện C này tích điện, điện áp ngưỡng tăng lên.

Cuối cùng, điện áp ngưỡng sẽ lớn hơn một chút so với (+ 10 V). Khi đó đầu ra của bộ so sánh sẽ tăng cao , buộc phải thiết lập bảng lật RS. Đầu ra Q cao bão hòa bóng bán dẫn, và điều này nhanh chóng phóng điện tụ điện. Một sự gia tăng theo cấp số nhân trên tụ điện C và một xung chuyển động tích cực xuất hiện ở đầu ra Q.

Do đó điện áp của tụ điện VC là cấp số nhân trong khi đầu ra là hình chữ nhật. Điều này được thể hiện trong hình trên.

Sơ đồ khối bộ định thời IC 555

Sơ đồ khối của bộ định thời 555 được thể hiện trong hình trên. Bộ định thời 555 có hai bộ so sánh, về cơ bản là 2 op-amps, một bộ lật RS, hai bóng bán dẫn và một mạng điện trở.

• Mạng điện trở gồm ba điện trở bằng nhau và đóng vai trò phân áp.
• Bộ so sánh 1 so sánh điện áp ngưỡng với điện áp tham chiếu + 2/3 V CC
• Bộ so sánh 2 so sánh điện áp kích hoạt với điện áp tham chiếu + 1/3 V CC

Đầu ra của cả hai bộ so sánh được cung cấp cho flip-flop. Flip-flop giả định trạng thái của nó theo đầu ra của hai bộ so sánh. Một trong hai bóng bán dẫn là bóng bán dẫn phóng điện trong đó bộ thu được kết nối với chân 7. Bóng bán dẫn này bão hòa hoặc cắt theo trạng thái đầu ra của flip-flop. Bóng bán dẫn bão hòa cung cấp một đường dẫn phóng điện đến tụ điện được kết nối bên ngoài. Cơ sở của bóng bán dẫn khác được kết nối với một thiết bị đầu cuối đặt lại. Một xung được áp dụng cho thiết bị đầu cuối này sẽ đặt lại toàn bộ bộ đếm thời gian bất kể đầu vào nào. Để tìm hiểu rõ hơn nữa nguyên lý làm việc IC 555 hãy đi đến phần tiếp theo nhé các bạn.

Nguyên lý làm việc IC 555

Sự phân bố các điện trở

Các điện trở bên trong hoạt động như một mạng phân áp, cung cấp (2/3) Vcc tại cực không đảo của bộ so sánh trên và (1/3) Vcc tại cực nghịch của bộ so sánh dưới. Trong hầu hết các ứng dụng, đầu vào điều khiển không được sử dụng, do đó điện áp điều khiển bằng + (2/3) V CC . Bộ so sánh trên có đầu vào ngưỡng (chân 6) và đầu vào điều khiển (chân 5).

Đầu ra của bộ so sánh trên được áp dụng cho đầu vào đặt (S) của Flip-Flop. Bất cứ khi nào điện áp ngưỡng vượt quá điện áp điều khiển, bộ so sánh trên sẽ thiết lập flip-flop và đầu ra của nó ở mức cao . 

Đầu ra cao từ flip-flop khi được cung cấp cho cực B của bóng bán dẫn phóng điện bão hòa nó và do đó xả bóng bán dẫn được kết nối bên ngoài với chân xả 7. Tín hiệu bổ sung ra khỏi flip-flop đi đến chân 3, đầu ra. Đầu ra có sẵn ở chân 3 ở mức thấp . Các điều kiện này sẽ áp dụng cho đến khi bộ so sánh thấp hơn kích hoạt lật ngược.

Ngay cả khi điện áp ở đầu vào ngưỡng giảm xuống dưới (2/3) VCC , bộ so sánh trên không thể làm cho flip-flop thay đổi lại. Nó có nghĩa là bộ so sánh trên chỉ có thể buộc đầu ra của flip-flop cao.

Thay đổi đầu ra Flip-Flop thành mức thấp

Để thay đổi đầu ra của flip-flop thành thấp , điện áp tại đầu vào kích hoạt phải giảm xuống dưới + (1/3) Vcc. Khi điều này xảy ra, bộ so sánh thấp hơn sẽ kích hoạt flip-flop, buộc đầu ra của nó ở mức thấp . Đầu ra thấp từ flip-flop sẽ tắt bóng bán dẫn phóng điện và buộc bộ khuếch đại công suất xuất ra mức cao. Các điều kiện này sẽ tiếp tục độc lập với điện áp trên đầu vào kích hoạt. Bộ so sánh thấp hơn chỉ có thể làm cho đầu ra của flip-flop ở mức thấp.

Từ cuộc thảo luận ở trên, kết luận rằng đối với đầu ra thấp từ bộ định thời 555, điện áp trên đầu vào ngưỡng phải vượt quá điện áp điều khiển hoặc + (2/3) V CC . Điều này cũng làm bật bóng bán dẫn phóng điện. Để buộc đầu ra từ bộ hẹn giờ cao, điện áp trên đầu vào kích hoạt phải giảm xuống dưới + (1/3) V CC . Điều này làm tắt bóng bán dẫn phóng điện.

Đặt lại mức cao cho Flip-Flop

Một điện áp có thể được áp dụng cho đầu vào điều khiển để thay đổi các mức mà quá trình chuyển đổi xảy ra. Khi không sử dụng, tụ điện 0,01 nano Fara phải được kết nối giữa chân 5 và mặt đất để ngăn nhiễu ghép vào chân này gây ra hiện tượng kích hoạt sai.

Kết nối thiết lập lại (chân 4) với mức logic thấp sẽ đặt mức cao trên đầu ra của flip-flop. Bóng bán dẫn phóng điện sẽ tiếp tục và bộ khuếch đại công suất sẽ xuất ra mức thấp. Tình trạng này sẽ tiếp tục cho đến khi đặt lại mức cao. Điều này cho phép đồng bộ hóa hoặc thiết lập lại hoạt động của mạch. Khi không sử dụng, thiết lập lại phải được gắn với + V CC .

Lời kết

Vậy là vừa rồi các bạn đã cùng dientu5ngay đi tìm hiểu về IC 555 là gì ? Nguyên lý làm việc IC 555 như thế nào? Hy vọng chút kiến thức này giúp các bạn thêm yêu điện tử nha.

CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG

Có thể bạn quan tâm

1. Chia sẻ kiến thức điện tử cơ bản
2. Tài liệu học điện tử miễn phí
3. Kênh YouTobe hay về điện tử, mạch điện
4. Fanpage cùng nhau học điện tử
5. Cửa hàng của chúng tớ – Mua để ủng hộ admin nha ❤

NƠI MUA LINH KIỆN GIÁ TỐT

1. Linh kiện điện tử giá siêu rẻ : Shop Ristina.vn
2. Linh kiện điện tử, nhà thông minh : Shop Làm Chủ Công Nghệ
3. Chuyên mạch nguồn, sạc dự phòng chỉ từ 1K: Shop Điện Tử AT
4. Chuyên pin sạc 18650, Pin sạc AA: Shop Linhkiengiatot
5. Chuyên các thiết bị điện công nghiệp: Shop Linhkien123

Hãy để lại đánh giá cho chúng tớ nếu bài viết hữu ích nhé