Калькулятор параметров таймера 555

Что такое микросхема 555?

Таймер 555 — это одна из самых известных и популярных микросхем в электронике. Ее придумали еще в 1972 году, и с тех пор она практически не потеряла своей актуальности. Несмотря на то, что в наше время появились микроконтроллеры и более сложные решения, «пятисотпятьдесятпятая» по-прежнему активно используется. Причина проста — она дешевая, надежная, легко настраивается и может выполнять огромное количество задач от настройки мигания светодиода до формирования точных временных интервалов для управления электродвигателями.

Устройство таймера 555

Конструктивно, микросхема содержит:

• Делитель напряжения. На трех одинаковых резисторах, который делит напряжение питания на три части (1/3 и 2/3).
• Компараторы. Два компаратора сравнивают напряжение на конденсаторе с этими уровнями.
• RS-триггер (Шмитта). Запоминает состояние схемы.
• Транзистор. Подключается к выводу разряда конденсатора для быстрого уменьшения заряда компонента.

Благодаря этой комбинации микросхема «следит» за конденсатором и включает или выключает выход, как только напряжение достигает 1/3 или 2/3 питания.

Все это собрано в одном корпусе, обычно DIP-8, реже представлен в SMD.

Выводы:

• GND — земля, минус питания.
• VCC — питание (от 4,5 до 15 В у классических моделей).
• OUT — выход, сюда подается готовый сигнал.
• RESET — сброс (обычно подключают к плюсу питания, если не нужен).
• CTRL — управляющее напряжение (для изменения порогов срабатывания, редко используется в простых схемах).
• THRESHOLD — вход сравнения с уровнем 2/3 питания.
• DISCHARGE — вывод для разряда конденсатора.
• TRIGGER — вход запуска, реагирует на уровень ниже 1/3 питания.

Как рассчитать таймер 555?

Сначала нужно напомнить, что таймер можно использовать в трех основных режимах:

• Моностабильный (одновибраторный). При подаче сигнала на вход он выдает одиночный импульс заданной длительности. По принципу действия похоже на секундомер, который запускается только один раз.
• Нестабильный (астабильный, мультивибраторный). Работает как генератор, который выдает серию прямоугольных импульсов (т. Е. «включено-выключено» с определенной частотой). В этом режиме можно делать мигающие лампочки, звуковые пищалки, ШИМ-сигналы.
• Бистабильный. Работает как электронный переключатель. Можно включить сигнал одним импульсом и выключить другим, как кнопкой.

В одновибраторном режиме схема выдает один импульс при нажатии кнопки (или подаче сигнала). Длительность импульса задается формулой:

T = 1.1 × R × C × T

• R — сопротивление резистора;
• C — емкость конденсатора;
• T — время импульса.

В мультивибраторном режиме 555 работает как генератор прямоугольных импульсов. Параметры рассчитываются по формулам ниже.

Длительность высокого уровня сигнала (время заряда конденсатора):

T_в = ln(2) × (R₁ + R₂) × C ≈ 0.693 × (R₁ + R₂) × C

Длительность низкого уровня сигнала (время разряда конденсатора):

T_н = ln(2) × R₂ × C ≈ 0.693 × R₂ × C

Полный период сигнала:

T = T_в + T_н = ln(2) × (R₁ + 2 × R₂) * C ≈ 0.693 × (R₁ + 2 × R₂) × C

Частота сигнала:

F = 1 / T

• R₁ — сопротивление резистора между источником питания и выводом разряда;
• R₂ — сопротивление резистора между выводом разряда и триггером;
• C — емкость конденсатора между триггером и землей;
• ln(2) — натуральный логарифм из 2 (≈ 0.693).

Для бистабильного режима расчетов нет, т.к. таймер работает как «защелка». Один вход включает выход, другой выключает.