Yksi mikro-ohjainten päätarkoituksista on ohjata suhteellisen yksinkertaisia laitteita ja järjestelmiä, mikä luonnollisesti vaatii pollausantureita ja ohjaussignaalien antamista toimilaitteille. Usein käytettävissä olevat mikro-ohjainportit eivät välttämättä riitä tällaisiin tarkoituksiin. Yksi tapa lisätä liitettyjen ulkoisten laitteiden määrää on siirtorekisteri SN74HC595N. Tämä mikropiiri ostettiin Ru.aliexpress.com-sivustolta 0,6 dollarilla per 10 kappaleen erä.
Sen avulla voit ohjata 8 lähtöä käyttämällä kolmea mikro-ohjainporttia, mikä on tärkeää; tämä rekisteri mahdollistaa kaskadiyhteyden, jolloin saadaan 16 tai useampia digitaalisia lähtöjä, joita ohjataan samoilla kolmella mikro-ohjainportilla. Rakenteellisesti tämä on DIP-16-paketissa oleva mikropiiri
Mikropiirissä on 16 kosketinta, joilla on seuraavat käyttötarkoitukset: Vcc ja GND +5V virtalähde ja yhteinen väylä, vastaavasti. DS - tulo datalle, SHcp - synkronointitulo DS-tilan tallentamiseksi rekisterimuistiin, STcp - ohjaussignaali, matalalla tasolla, tiedot rekisterimuistista menee tietolähtöihin Q0-Q7, Q7' - lähtö siirtoon tiedot seuraavaan rekisteriin (tarvitaan, kun useat rekisterit toimivat yhdessä), - lähtöjen Q0-Q7 päälle/pois kytkemisen ohjaus, - rekisterin nollaus.
Esimerkkinä voit ottaa Arduino-laitteistoalustan valmistajien koodin, joka kuvaa tämän rekisterin toimintaa. Tämä ohjelma tulostaa peräkkäin binääriluvun 00000000 - 11111111 lähtöihin Q0 - Q7. Esimerkissä vain viisi LEDiä on kytketty, mutta yleisesti ottaen on selvää, että tämä ohjelma on yksinkertaisesti laskuri 0 - 255.
Video
Tämän seurauksena meillä on yksinkertainen ja halpa tapa lisätä määrää, mutta meidän on maksettava siitä alhaisemmalla suorituskyvyllä. Tiedonantolaitteiden, kuten seitsemän segmentin indikaattoreita ja lineaarisia LED-asteikkoja varten tämä ei kuitenkaan ole kovin kriittinen, koska tiedon ulostulonopeus on silti suurempi kuin sen havaitsemisnopeus ihmisen aisteilla...
Hyvää iltapäivää rakkaat radioamatöörit!
Tervetuloa sivuille ""
Mikropiirit
Siru (IC – Integrated Circuit, IC – Integroitu virtapiiri, siru tai mikrosiru englantilaisesta sirusta, mikrosiru) on kokonaisuus, joka sisältää transistoreita, diodeja, vastuksia ja muita aktiivisia ja passiivisia elementtejä, joiden kokonaismäärä voi olla useita kymmeniä, satoja, tuhansia, kymmeniä tuhansia tai enemmän. Mikropiirejä on melko paljon. Niistä eniten käytettyjä ovat aivojumppa, operaatiovahvistimet, erikoistunut.
Suurin osa siruista on sijoitettu suorakaiteen muotoiseen muovikoteloon, jossa on joustavat levyjohdot (katso kuva 1) kotelon molemmilla puolilla. Kotelon päällä on tavanomainen avain - pyöreä tai muun muotoinen merkki, josta tapit on numeroitu. Jos katsot mikropiiriä ylhäältä, sinun on laskettava nastat vastapäivään ja jos alhaalta, niin myötäpäivään. Mikropiireissä voi olla mikä tahansa määrä nastoja.
Kotimaisessa elektroniikassa (ja myös ulkomaisissa) mikropiirit ovat erityisen suosittuja aivojumppa, rakennettu bipolaaristen transistorien ja vastusten pohjalta. Niitä kutsutaan myös TTL-sirut (TTL – Transistori-Transistor Logic). Nimi transistori-transistori tulee siitä, että transistoreja käytetään sekä loogisten toimintojen suorittamiseen että ulostulosignaalin vahvistamiseen. Niiden koko toimintaperiaate on rakennettu kahdelle ehdolliselle tasolle: matala tai korkea, tai vastaavasti tila looginen 0 tai looginen 1. Näin ollen K155-sarjan mikropiireissä jännitteet 0 - 0,4 otetaan matalaksi tasoksi, joka vastaa loogista nollaa. . V, eli enintään 0,4 V, ja korkealle, joka vastaa loogista 1, vähintään 2,4 V ja enintään virransyöttöjännite - 5 V, ja K176-sarjan mikropiireille, jotka on suunniteltu virransyöttöön lähde, jännite 9 B, vastaavasti 0,02. ..0.05 ja 8.6. ..8,8 V.
Vieraiden TTL-mikropiirien merkintä alkaa numeroilla 74, esimerkiksi 7400. Logiikkasirujen pääelementtien graafiset symbolit on esitetty kuvassa. 2. Siellä on myös totuustaulukoita, jotka antavat käsityksen näiden elementtien toiminnan logiikasta.
JA-portin symboli on "&"(konjunktio "ja" englanniksi) seisoo suorakulmion sisällä (katso kuva 2). Vasemmalla on kaksi (tai useampia) tulonastaa, oikealla yksi lähtönasta. Tämän elementin toiminnan logiikka on seuraava: korkean tason jännite lähdössä ilmestyy vain, kun saman tason signaaleja on kaikissa sen tuloissa. Sama johtopäätös voidaan tehdä tarkastelemalla AND-elementin sähköistä tilaa ja sen lähtö- ja tulosignaalien välistä loogista yhteyttä kuvaavaa totuustaulukkoa. Joten esimerkiksi, jotta elementin lähdössä (Out.) olisi korkea jännite, joka vastaa elementin yhtä (1) tilaa, molemmissa tuloissa (In. 1 ja In. 2) on oltava samantasoiset jännitteet. Kaikissa muissa tapauksissa elementti on nollatilassa (0), eli sen lähdössä toimii matalatasoinen jännite.
Loogisen elementin ehdollinen symboli TAI- numero 1
suorakulmiossa. Sillä, kuten AND-elementillä, voi olla kaksi tai useampia tuloja. Korkeaa tasoa (looginen 1) vastaava lähtösignaali tulee näkyviin, kun saman tason signaali syötetään tuloon 1 tai tuloon 2 tai samanaikaisesti kaikkiin tuloihin. Tarkista nämä loogiset suhteet tämän elementin lähtö- ja tulosignaalien välillä sen totuustaulukkoa vastaan.
Elementin symboli EI- myös numero 1
suorakulmion sisällä. Mutta siinä on yksi sisäänkäynti ja yksi uloskäynti. Pieni ympyrä, joka aloittaa lähtösignaalin viestintälinjan, symboloi "NOT":n loogista negaatiota elementin lähdössä. Digitaalisen tekniikan kielellä "EI" tarkoittaa, että elementti EI ole invertteri, eli elektroninen "tiili", jonka lähtösignaali on tulosignaalin taso vastakkainen. Toisin sanoen: niin kauan kuin sen sisääntulossa on matala signaali, ulostulossa on korkea signaali ja päinvastoin. Tämän todistavat myös tämän elementin toiminnan totuustaulukon loogiset tasot.
Looginen elementti JA EI on elementtien yhdistelmä JA Ja EI siksi sen perinteisessä graafisessa nimessä on merkki " &
” ja pieni ympyrä lähtösignaalilinjalla, joka symboloi loogista negaatiota. On yksi lähtö, mutta kaksi tai useampia tuloja. Elementin toiminnan logiikka on seuraava: korkean tason signaali lähdössä näkyy vain, kun kaikissa tuloissa on matalan tason signaaleja. Jos ainakin yhdessä tulossa on matalan tason signaali, AND-NOT-elementin lähdössä on korkean tason signaali, eli se on yksittäistilassa ja jos on korkean tason signaali kaikissa tuloissa se on nollatilassa. AND-NOT-elementti voi suorittaa EI-elementin toiminnon, eli tulla invertteriksi. Tätä varten sinun tarvitsee vain liittää kaikki sen tulot yhteen. Sitten kun matalan tason signaali syötetään tällaiseen yhdistettyyn tuloon, elementin ulostulo on korkean tason signaali ja päinvastoin. Tätä NAND-elementin ominaisuutta käytetään hyvin laajasti digitaalitekniikassa.
Loogisten elementtien symbolien merkintää (merkit "&" tai "1") käytetään vain kotitalouspiireissä.
TTL-mikropiirit mahdollistavat monenlaisten jopa 80 MHz:n taajuuksilla toimivien digitaalisten laitteiden rakentamisen, mutta niiden merkittävä haittapuoli on korkea virrankulutus.
Useissa tapauksissa, kun korkeaa suorituskykyä ei tarvita, mutta Vähimmäisvirrankulutus vaaditaan, käytetään CMOS-siruja, jotka käyttävät kenttätransistoreja kaksinapaisten sijaan. Vähentäminen CMOS (CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor) tulee sanoista Complementary Metal Oxide Semiconductor. CMOS-mikropiirien pääominaisuus on niiden vähäinen virrankulutus staattisessa tilassa - 0,1...100 µA. Maksimikäyttötaajuudella käytettäessä virrankulutus kasvaa ja lähestyy vähiten tehokkaiden TTL-sirujen virrankulutusta. CMOS-mikropiireihin kuuluvat sellaiset tunnetut sarjat kuin K176, K561, KR1561 ja 564.
Luokassa analogiset mikropiirit allokoi mikropiirit lineaariset ominaisuudet - lineaariset mikropiirit, jotka sisältävät OU – Operaatiovahvistimet. nimi " operaatiovahvistin” johtuu siitä, että ensinnäkin tällaisia vahvistimia käytetään signaalien summaamiseen, niiden erottamiseen, integrointiin, invertointiin jne. Analogiset mikropiirit tuotetaan pääsääntöisesti toiminnallisesti keskeneräisinä, mikä avaa laajat mahdollisuudet radioamatöörien luovuudelle.
Operaatiovahvistimet on kaksi tuloa - invertoiva ja ei-invertoiva. Kaaviossa ne on merkitty miinuksella ja plus-merkillä (katso kuva 3). Kun signaali syötetään plus-tuloon, lähtö tuottaa muuttumattoman mutta vahvistetun signaalin. Kun se käytetään miinustuloon, lähtö on käänteinen, mutta myös vahvistettu signaali.
Radioelektronisten tuotteiden tuotannossa Minimaalisen määrän ulkoisia komponentteja vaativien monitoimisten erikoissirujen käyttö voi lyhentää merkittävästi lopullisen laitteen kehitysaikaa ja tuotantokustannuksia. Tämä siruluokka sisältää sirut, jotka on suunniteltu tekemään jotain tiettyä. Siellä on esimerkiksi mikropiirejä tehovahvistimille, stereovastaanottimille ja erilaisille dekoodereille. Ne kaikki voivat näyttää täysin erilaisilta. Jos jossakin näistä siruista on metalliosa, jossa on reikä, se tarkoittaa, että se on ruuvattava kiinni
jäähdytin
Erikoistuneiden mikropiirien käsittely on paljon miellyttävämpää kuin transistorien ja vastusten massalla. Jos aiemmin radiovastaanottimen kokoamiseen tarvittiin monia osia, niin nyt pärjää yhdellä mikropiirillä.
Mietin hyvin pitkään kuinka selittää yksinkertaisilla ihmissanoilla mikä transistori on. Vaikka puhuisinkin transistorista hyvin, hyvin pinnallisesti, minun on kirjoitettava vähintään viisi sivua käyttämällä järjettömiä termejä.
Sitten tajusin: loppujen lopuksi katsaukseni päätavoite ei ole tarjota akateemista tietoa (mene sitä varten yliopistoon tai ainakin Wikipediaan), vaan opettaa aloittelija radioamatööri erottamaan ainakin transistorin kondensaattorista. ja vastus, jotta hänen ensimmäiset mallinsa koottaisiin onnistuneesti (esimerkiksi sarjat Master Keith).
Siksi on parasta sanoa tämä: transistorit ovat radiokomponentteja, joissa on kolme terminaalia ja jotka on suunniteltu vahvistamaan ja muuttamaan signaaleja. Tältä ne voivat näyttää tosielämässä:
Näin transistori on merkitty kaaviossa:
Transistorilla, kuten jo ymmärsimme, on kolme liitintä: kanta (B), kollektori (C), emitteri (E).
Tulosignaali syötetään yleensä tukiasemaan, vahvistettu signaali poistetaan kollektorista ja emitteri on piirin yhteinen johdin. Tietenkin tämä on erittäin primitiivinen kuvaus transistorin toimintaperiaatteista, ja yleensä siinä on paljon vivahteita, mutta olemme jo sopineet, että en kiusaa sinua lukemalla monisivuista työtä.
Itse radiokomponentissa liittimiä ei ole merkitty millään tavalla. Pinta-asettelulle ei myöskään ole standardia. Joten miten voit määrittää, mikä pin on kumpi?
Sinun on käytettävä viitetietoja: jokaiselle transistorille on ns. datalehti, eli toisin sanoen radiokomponentin passi. Tietolehti sisältää kaikki tiedot transistorista: suurin sallittu virta ja jännite, vahvistus, nastan sijainti ja paljon muuta. Helpoin tapa etsiä datalomakkeita on Internetistä, ja transistorien pääparametrit löytyvät radioamatöörikirjallisuudesta.
Transistorien vaihdettavuus
Koska transistorilla on paljon monimutkaisempi rakenne ja tärkeämmät parametrit kuin vastuksella, kondensaattorilla tai diodilla, hyväksyttävän korvaavan puuttuvan komponentin valitseminen ei ole helppoa. Vähintään vaihdettavalla transistorilla on oltava samantyyppinen kotelo ja nasta (nastajärjestely). Uudella transistorilla on oltava sama rakenne: NPN tai PNP. Lisäksi on otettava huomioon sähköiset parametrit: sallitut virrat, jännitteet, joissakin tapauksissa katkaisutaajuus jne.
Joskus piirisuunnittelija tekee tämän työn puolestasi ehdottaen mahdollisia transistorin analogeja. Internetissä ja radioamatöörikirjallisuudessa on myös viitetaulukoita, joissa on tietoa mahdollisista transistorien analogeista.
Master Kit -sarjat sisältävät joskus myös transistorien analogeja alkuperäisten (tilapäisesti loppu) transistorien sijaan, eikä tällainen vaihto heikennä valmiin suunnittelun laatua.
Transistorin asennus piirilevylle
Yleisesti ottaen Master Kit -sarjan onnistuneeseen kokoamiseen ei tarvitse tietää, missä transistorin lähtö on. Riittää, kun yhdistät transistorin ja painetun piirilevyn "avaimet" - ja transistorin liittimet asennetaan "automaattisesti" odotetulla tavalla.
Katso kuvaa. Transistorissa on "avain" - kun katsot sitä ylhäältä, näet selvästi, että runko on puoliympyrän muotoinen. Sama "avain" on saatavilla painetulla piirilevyllä. Transistorin asentamiseksi oikein riittää, että yhdistät transistorin ja painetun piirilevyn "avaimet":
Mikropiiri on melkein valmis laite, tai kuvaannollisesti sanottuna elektroninen puolivalmiste.
Mikropiiri sisältää elektronisen piirin, joka suorittaa tietyn toiminnon: se voi olla looginen laite, tasonmuunnin, stabilointilaite tai vahvistin. Kynnen kokoisen sirun sisällä voi olla kymmeniä (ja joskus satoja, miljoonia tai miljardeja) vastuksia, diodeja, transistoreita ja kondensaattoreita.
Mikropiirejä on saatavana eri pakkauksissa ja niissä on eri määrä nastoja. Tässä on joitain esimerkkejä mikropiireistä, joiden kanssa aloitteleva radioamatööri voi työskennellä:
Mikropiirin liitin
Pinssit on numeroitu vastapäivään alkaen vasemmasta yläkulmasta. Ensimmäinen tappi määritetään "avaimella" - kotelon reunassa olevalla lovella tai syvennyksen muodossa olevalla pisteellä.
Mikropiirien vaihdettavuus
Mikropiiri on erittäin spesifinen valmis elektroninen piiri, joka sisältää valtavan määrän elementtejä, ja yleensä jokainen mikropiiri on ainutlaatuinen.
Mutta silti joissakin tapauksissa voit löytää korvaavan. Eri valmistajat voivat valmistaa samoja siruja. Ainoa ongelma on, että nimessä ei ole yhdistämistä (joskus, mutta ei välttämättä, nimien numerot voivat olla samat). Esimerkiksi MA709CH, MC1709G, LM 1709L SN72710L, K153UD1A/B ovat samat mikropiirit eri valmistajilta.
Joissakin tapauksissa Master Kit -sarjat voivat sisältää myös analogisia mikropiirejä. Tämä on normaalia eikä heikennä valmiin piirin suorituskykyä.
Mikropiirit - jännitteen stabilisaattorit
Jännitteen stabilointisiruissa on kolme liitintä, joten ne voidaan helposti sekoittaa transistoriin. Mutta tämän pienen komponentin pakkaus voi sisältää kymmeniä transistoreita, vastuksia ja diodeja. Esimerkiksi alla oleva kuva näyttää 78L05-sirun. Voit syöttää sen tuloon jännitteen 5 - 30 V, mutta mikropiirin lähdössä on vakio 5 V jännite, kun taas mikropiirin kuormituskyky on 100 mA. Samanlainen stabilisaattori on saatavana myös tehokkaammassa versiossa - jopa 1A:n kuormituskapasiteetti, sitä kutsutaan nimellä 7805 ja sillä on suurempi runko.
Sirun asentaminen piirilevylle
Sirussa ja piirilevyssä on "avaimet", ja kun siru asennetaan levylle, ne on yhdistettävä alla olevan kuvan mukaisesti:
555-mikropiirejä käytetään melko usein radioamatööriharjoittelussa - ne ovat käytännöllisiä, monitoimisia ja erittäin helppokäyttöisiä. Tällaisissa mikropiireissä voit toteuttaa minkä tahansa mallin - sekä yksinkertaisimmat Schmitt-laukaisimet muutamalla lisäelementillä että monivaiheiset yhdistelmälukot.
NE555 kehitettiin melko kauan sitten, jopa Neuvostoliiton lehdissä "Radio" ja "Modelist-Konstruktor", monet kotitekoiset tuotteet löytyivät tämän mikropiirin analogeista. Nykyään tätä sirua käytetään aktiivisesti LED-malleissa.
Sirun kuvaus
Tämä on yhdysvaltalaisen Signetics-yhtiön kehitystyö. Sen asiantuntijat pystyivät toteuttamaan Camenzind Hansin työn. Voidaan sanoa, että tämä on integroidun piirin isä - vaikeissa kovassa kilpailussa insinöörit onnistuivat valmistamaan tuotteen, joka tuli maailmanmarkkinoille ja sai laajan suosion.
Noina vuosina 555-sarjan mikropiirillä ei ollut analogeja maailmassa - erittäin suuri elementtitiheys laitteessa ja erittäin alhaiset kustannukset. Näiden parametrien ansiosta se on ansainnut suuren suosion suunnittelijoiden keskuudessa.
Kotimaiset analogit
Myöhemmin tämän radioelementin massakopiointi alkoi - mikropiirin Neuvostoliiton analogia kutsuttiin KR1006VI1. Muuten, se on kaikin puolin ainutlaatuinen kehitys, vaikka sillä on monia analogeja. Vain kotimaisissa mikropiireissä pysäytystulolla on etusija käynnistystuloon nähden. Missään ulkomaisessa mallissa ei ole tällaista ominaisuutta. Mutta tämä ominaisuus on otettava huomioon suunniteltaessa piirejä, joissa molempia tuloja käytetään aktiivisesti.
Missä sitä käytetään?
Mutta on huomattava, että tuloprioriteetit eivät vaikuta suuresti mikropiirin suorituskykyyn. Tämä on vain pieni vivahde, joka on otettava huomioon harvoissa tapauksissa. Virrankulutuksen vähentämiseksi CMOS-elementtien tuotanto aloitettiin 70-luvun puolivälissä. Neuvostoliitossa kenttätyöntekijöiden mikropiirejä kutsuttiin nimellä KR1441VI1.
555-siruun perustuvia generaattoreita käytetään hyvin usein radioamatöörimalleissa. Aikareleen toteuttaminen tälle sirulle ei ole vaikeaa, ja viive voidaan asettaa muutamasta millisekunnista tuntiin. On myös monimutkaisempia elementtejä, jotka perustuvat 555-piiriin - ne sisältävät laitteita, jotka estävät koskettimen kolisemisen, PWM-ohjaimet ja digitaalisen signaalin palautuksen.
Mikropiirin edut ja haitat
Ajastimen sisällä on sisäänrakennettu jännitteenjakaja - sen avulla voit asettaa tiukasti kiinteän alemman ja ylemmän kynnyksen, jolla vertailulaitteet toimivat. Tästä voimme tehdä johtopäätöksen suurimmasta haitasta - kynnysarvoja on mahdotonta hallita, ja jakajaa on myös mahdotonta sulkea pois suunnittelusta; 555-mikropiirin käytännön soveltamisalue on huomattavasti kaventunut. Multivibraattori- ja monovibraattoripiirejä on mahdollista rakentaa, mutta monimutkaisemmat mallit eivät toimi.
Kuinka päästä eroon puutteista?
Mutta voit päästä eroon tästä ongelmasta asentamalla enintään 0,1 μF napakondensaattorin ohjausliittimen ja miinusvirtalähteen väliin.
Ja melunsietokyvyn lisäämiseksi merkittävästi, tehopiiriin on asennettu ei-polaarinen kondensaattori, jonka kapasiteetti on 1 µF. Käytännössä 555 mikropiiriä käytettäessä on tärkeää ottaa huomioon, vaikuttavatko passiiviset elementit - vastukset ja kondensaattorit - niiden toimintaan. Mutta sinun on huomattava yksi ominaisuus - käytettäessä ajastimia CMOS-elementeissä, kaikki nämä haitat yksinkertaisesti katoavat; lisäkondensaattoreita ei tarvitse käyttää.
Mikropiirien perusparametrit
Jos päätät tehdä ajastimen 555-sirulle, sinun on tiedettävä sen tärkeimmät ominaisuudet. Laitteessa on yhteensä viisi solmua, ne näkyvät kaaviossa. Tulossa on resistiivinen jännitteenjakaja. Sen avulla muodostetaan kaksi vertailujännitettä, jotka ovat välttämättömiä vertailulaitteiden toiminnalle. Vertailulaitteiden lähdöt on kytketty RS-kiikkuun ja ulkoiseen nollausnastaan. Ja vasta sen jälkeen vahvistuslaitteeseen, jossa signaalin arvo kasvaa.
Virtalähde mikropiireille
Lopussa on transistori, jonka kollektori on avoin - se suorittaa useita toimintoja, kaikki riippuu siitä, mikä tietty tehtävä sitä kohtaa. On suositeltavaa syöttää NE, SA, NA integroituja piirejä syöttöjännitteellä alueella 4,5-16 V. Vain käytettäessä 555 mikropiiriä lyhenteellä SE on sallittu nosto 18 V:iin.
Suurin virrankulutus jännitteellä 4,5 V voi olla 10-15 mA, pienin arvo on 2-5 mA. On olemassa CMOS-mikropiirejä, joiden virrankulutus ei ylitä 1 mA. Kotimaisissa KR1006VI1-tyypin IC:issä virrankulutus ei ylitä 100 mA. Yksityiskohtainen kuvaus 555-sirusta ja sen kotimaisista analogeista löytyy teknisistä tiedoista.
Sirun toiminta
Käyttöolosuhteet riippuvat suoraan siitä, mikä yritys mikropiirin valmistaa. Esimerkkinä voimme mainita kaksi analogia - NE555 ja SE555. Ensinnäkin lämpötila-alue, jolla se normaalisti toimii, on 0-70 astetta. Toisessa se on paljon leveämpi - -55 - +125 astetta. Siksi tällaiset parametrit on aina otettava huomioon laitteita suunniteltaessa. On suositeltavaa tutustua kaikkiin tyypillisiin jännite- ja virtaarvoihin Reset-, TRIG-, THRES-, CONT-nastoissa. Voit tehdä tämän käyttämällä tietyn mallin tietolehteä - löydät siitä kattavat tiedot.
Tästä riippuu myös järjestelmän käytännön soveltaminen. 555-sirua käyttävät melko usein radioamatöörit - ohjausjärjestelmissä on jopa master-oskillaattorit tähän elementtiin perustuville radiolähettimille. Sen etuna mihin tahansa transistori- tai putkiversioon verrattuna on sen uskomattoman korkea taajuuden vakaus. Ja ei tarvitse valita elementtejä, joilla on korkea vakaus tai asentaa lisälaitteita jännitteen tasaamiseen. Riittää, kun asennat yksinkertaisen mikropiirin ja vahvistat signaalin, joka syntyy ulostulossa.
IC-nastojen tarkoitus
555-sarjan mikropiireissä on vain kahdeksan nastaa, pakettityyppi PDIP8, SOIC, TSSOP. Mutta kaikissa tapauksissa päätelmien tarkoitus on sama. Elementti UGO on suorakulmio, jossa on merkintä "G1", jos kyseessä on yksipulssigeneraattori, ja "GN" multivibraattorille. Pin-tehtävä:
- GND on yleinen, se on järjestyksessä ensimmäinen (jos lasketaan tag-avaimesta). Tämä nasta tulee miinuksella virtalähteestä.
- TRIG - laukaisutulo. Juuri tähän nastaan syötetään matalan tason pulssi ja se menee toiseen vertailijaan. Tämän seurauksena IC käynnistyy ja korkean tason signaali ilmestyy ulostuloon. Lisäksi signaalin kesto riippuu C:n ja R:n arvoista.
- OUT on lähtö, jossa korkean ja matalan tason signaali näkyy. Vaihto niiden välillä kestää enintään 0,1 μs.
- RESET - nollaa. Tällä tulolla on korkein prioriteetti; se ohjaa ajastinta, eikä tämä riipu siitä, onko mikropiirin muissa haaroissa jännitettä. Käynnistyksen mahdollistamiseksi, jännitteen on oltava yli 0,7 V. Jos pulssi on alle 0,7 V, 555-sirun toiminta on kielletty.
- CTRL on ohjaustulo, joka on kytketty jännitteenjakajaan. Ja jos ei ole ulkoisia tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa toimintaan, jännite on 2/3 syöttöjännitteestä tästä lähdöstä. Kun ohjaussignaali syötetään tähän tuloon, ulostulossa generoidaan moduloitu pulssi. Yksinkertaisten piirien tapauksessa tämä lähtö on kytketty kondensaattoriin.
- THR - stop. Tämä on 1. komparaattorin tulo; jos siinä näkyy jännite, joka on 2/3 syöttöjännitteestä, liipaisutoiminto pysähtyy ja ajastin asetetaan alemmalle tasolle. Mutta edellytyksenä on, että TRIG-haarassa ei saa olla laukaisusignaalia (koska sillä on prioriteetti).
- DIS - purkaus. Se kytkeytyy suoraan 555-sirun sisällä olevaan transistoriin.Sillä on yhteinen kollektori. Emitter-kollektoripiiriin on asennettu kondensaattori, joka on tarpeen ajan asettamiseen.
- VCC - liitäntä virtalähteen plussaan.
Yhden laukauksen tila
Yhteensä NE555-sirulla on kolme toimintatilaa, joista yksi on monostabiili. Pulssien tuottamiseksi sinun on käytettävä polaarityyppistä kondensaattoria ja vastusta.
Piiri toimii näin:
- Ajastimen tuloon syötetään jännite - matalan tason pulssi.
- Mikropiirin toimintatila vaihtuu.
- Korkean tason signaali näkyy nastassa "3".
Tämän ajan jälkeen ulostulossa luodaan matalan tason signaali. Multivibraattoritilassa nastat "4" ja "8" on kytketty. Kun kehität yhden laukauksen laitteeseen perustuvia piirejä, sinun on otettava huomioon seuraavat vivahteet:
- Syöttöjännite ei voi vaikuttaa pulssiaikaan. Kun jännite kasvaa, kondensaattorin latausnopeus, joka asettaa ajan, on suurempi. Tämän seurauksena lähtösignaalin amplitudi kasvaa.
- Jos syötät lisäpulssin tuloon (pääpulssin jälkeen), se ei vaikuta ajastimen toimintaan ennen ajan t päättymistä.
Voit vaikuttaa generaattorin toimintaan jollakin seuraavista tavoista:
- Anna matalan tason signaali RESET-nastalle. Tämä palauttaa ajastimen oletustilaan.
- Jos matalan tason signaali menee tuloon "2", lähdössä on aina korkea pulssi.
Tuloon syötettäviä yksittäisiä pulsseja käyttämällä ja ajoituskomponenttien parametreja muuttamalla on mahdollista saada lähdössä vaaditun pituinen suorakaiteen muotoinen signaali.
Multivibraattori piiri
Jokainen aloittelija radioamatööri voi tehdä metallinpaljastimen 555-sirun avulla, mutta tätä varten sinun on tutkittava tämän laitteen toimintaominaisuudet. Multivibraattori on erityinen generaattori, joka tuottaa suorakaiteen muotoisia pulsseja tietyllä jaksolla. Lisäksi amplitudi, kesto ja taajuus ovat tarkasti määriteltyjä - arvot riippuvat laitteen tehtävästä.
Vastuksia ja kondensaattoreita käytetään tuottamaan toistuvia signaaleja. Signaalin kesto t1, tauko t2, taajuus f ja jakso T löytyvät seuraavilla kaavoilla:
- t1 = ln2*(R1+R2)*C=0,693*(R1+R2)*C;
- t2 = 0,693*C*(R1+2*R2);
- T = 0,693*C*(R1+2*R2);
- f = 1/(0,693*C*(R1+2*R2)).
Näiden lausekkeiden perusteella voidaan nähdä, että tauon kesto ei saisi olla signaaliaikaa pidempi. Toisin sanoen käyttösuhde ei koskaan tule olemaan suurempi kuin 2. 555 mikropiirin käytännön sovellus riippuu suoraan tästä.. Erilaisten laitteiden ja mallien piirit rakennetaan tietolehtien - ohjeiden mukaan. Ne antavat kaikki mahdolliset suositukset laitteiden kokoamiseen. Käyttösuhde saadaan kaavalla S=T/t1. Tämän luvun lisäämiseksi on tarpeen lisätä piiriin puolijohdediodi. Sen katodi on kytketty kuudenteen haaraan ja anodi seitsemänteen haaraan.
Jos katsot tietolehteä, se osoittaa käyttösuhteen käänteisen arvon - se voidaan laskea kaavalla D=1/S. Se mitataan prosentteina. Multivibraattoripiirin toiminta voidaan kuvata seuraavasti:
- Kun virta kytketään, kondensaattori on täysin tyhjä.
- Ajastin on asetettu korkean tason tilaan.
- Kondensaattori kerää varauksen ja sen yli oleva jännite saavuttaa maksimiarvon - 2/3 syöttöjännitteestä.
- Mikropiiri kytkeytyy ja ulostuloon ilmestyy matalan tason signaali.
- Kondensaattori puretaan t1:n aikana tasolle, joka on 1/3 syöttöjännitteestä.
- 555-siru vaihtaa uudelleen ja lähtö tuottaa jälleen korkean tason signaalin.
Tätä toimintatapaa kutsutaan itsevärähteleväksi. Signaalin arvo lähdössä muuttuu jatkuvasti, 555-ajastinpiiri on eri moodeissa yhtä aikaa.
Tarkka Schmitt-liipaisin
Ajastimissa, kuten NE555 ja vastaavissa, on sisäänrakennettu vertailu, jossa on kaksi kynnysarvoa - alempi ja ylempi. Lisäksi siinä on erityinen RS-laukaisin. Tämä mahdollistaa tarkan Schmitt-laukaisimen suunnittelun toteuttamisen. Tuloon syötetty jännite jaetaan kolmeen yhtä suureen osaan vertailijan avulla. Ja heti kun kynnysarvo saavuttaa, mikropiirin toimintatila vaihtuu. Tässä tapauksessa hystereesi kasvaa, sen arvo saavuttaa 1/3 syöttöjännitteestä. Automaattisten ohjausjärjestelmien suunnittelussa käytetään tarkkuusliipaisinta.
Ajastin NE555 on ehkä aikansa suosituin integroitu piiri. Huolimatta siitä, että se kehitettiin yli 40 vuotta sitten (vuonna 1972), monet valmistajat tuottavat sitä edelleen. Tässä artikkelissa yritämme käsitellä yksityiskohtaisesti NE555-ajastimen kuvaukseen ja käyttöön liittyviä kysymyksiä.
Älykkäät vertailuliitännät, nollausliipaisin ja invertoiva vahvistin yhdessä monoliittisessa integroidussa piirissä useiden muiden elementtien ohella synnyttivät lähes kuolemattomat laitepiirit, joita monet kinkut käyttävät nykyään.
555 Timer kehitti amerikkalainen Signetics vuonna 1972 ja rekisteröitiin maailmanmarkkinoille. Kaksi vuotta myöhemmin sama yritys kehitti sirun nimeltä 556, joka yhdisti kaksi erillistä NE555-ajastinta vain yhteisillä virtanastoilla. Vielä myöhemminkin 557, 558 ja 559 sirut kehitettiin käyttämällä jopa neljää NE555-ajastinta yhdessä paketissa. Mutta myöhemmin ne lopetettiin ja melkein unohdettiin.
Integroitu piiri NE555 on suunniteltu ajastimeksi ja sisältää analogisten ja digitaalisten elementtien yhdistelmän yhdessä sirussa. Saatavana eri malleina klassisesta vakio-DIP-paketista ja SOIC-liittimestä SMD-asennukseen miniatyyriin SSOP- tai SOT23-5-versioihin. (Ajastimen NE555 hinnat)
NE555-ajastin valmistetaan vakioversion lisäksi myös vähätehoisena CMOS-versiona. NE555:n virtalähde on 4,5–15 volttia (enintään 18 volttia), kun taas CMOS-versio käyttää 3 volttia. NE555:n suurin lähtökuorma on 200 mA, pienitehoisessa ajastinversiossa on vain 20 mA 9 voltilla.
Vakiomallin 555 vakaus riippuu suuresti virtalähteen laadusta. Tällä ei ole niin voimakasta vaikutusta yksinkertaisissa ajastinta käyttävissä piireissä, mutta monimutkaisemmissa malleissa on suositeltavaa asentaa puskurikondensaattori virtalähdepiiriä pitkin, jonka kapasiteetti on 100 uF.
NE555:n integroidun ajastimen tärkeimmät ominaisuudet
- Maksimitaajuus yli 500 kHz.
- Yhden pulssin pituus on 1 ms - tunti.
- Voi toimia monostabiilissa multivibraattoritilassa.
- Suuri lähtövirta (jopa 200 mA)
- Säädettävä pulssin käyttöjakso (pulssijakson suhde sen kestoon).
- Yhteensopiva TTL-tasojen kanssa.
- Lämpötilan vakaus 0,005 % 1 Celsius-astetta kohden.
NE555-siru sisältää hieman yli 20 transistoria ja 10 vastusta. Seuraavassa kuvassa on lohkokaavio Philips Semiconductorsin ajastimesta.
Seuraavassa taulukossa on lueteltu NE555:n tärkeimmät ominaisuudet
NE555-ajastimen pin-määritys
Nro 2 - Käynnistä (laukaisin)
Liipaisin kytkeytyy, jos jännite tässä nastassa laskee alle 1/3 syöttöjännitteestä. Tällä nastalla on korkea tuloimpedanssi, yli 2 mOhm. Astable-tilassa sitä käytetään ohjaamaan ajoituskondensaattorin jännitettä, bistabiilissa tilassa siihen on kytketty kytkinelementti, esimerkiksi painike.
#4 – Nollaa
Jos jännite tässä nastassa on alle 0,7 volttia, sisäinen komparaattori nollataan. Kun tätä NE555-ajastimen nastaa ei käytetä, siihen on syötettävä syöttöjännite. Lähtövastus on noin 10 kOhm.
#5 - Ohjaus
Voidaan käyttää lähtöpulssien keston säätämiseen käyttämällä jännitettä 2/3 syöttöjännitteestä. Jos tätä nastaa ei käytetä, on suositeltavaa kytkeä se virtalähteen negatiiviseen 0,01 µF kondensaattorin kautta.
Nro 6 - Stop (vertailu)
Pysäyttää ajastimen, jos tämän nastan jännite on suurempi kuin 2/3 syöttöjännitteestä. Nastalla on korkea tuloresistanssi, yli 10 mOhm. Sitä käytetään tyypillisesti mittaamaan jännite ajoituskondensaattorin yli.
Nro 7 - Purkaus
Sisäisen transistorin kautta tuleva lähtö on kytketty maahan, kun sisäinen kiikku on aktiivisessa tilassa. Lähtöä (avoin kollektori) käytetään pääasiassa ajastuskondensaattorin purkamiseen.
Nro 3 – Poistu
NE555-sirulla on vain yksi lähtö, jonka virta on enintään 200 mA. Tämä on huomattavasti enemmän kuin perinteiset integroidut piirit. Nastalla voidaan ohjata esimerkiksi LED-valoja (virtaa rajoittavalla vastuksella), pieniä hehkulamppuja, pietsosähköistä muuntajaa, kaiutinta (kondensaattorilla), sähkömagneettista relettä (suojadiodilla) tai jopa matala- tehoiset tasavirtamoottorit. Jos tarvitaan suurempaa lähtövirtaa, sopiva transistori voidaan kytkeä vahvistimeksi.
Ajastin NE555 - kytkentäkaavio
NE555-ajastimen nastan 3 kyky luoda sekä korkea että matala jännitetaso (lähes 0 volttia) mahdollistaa kuormituksen ohjauksen sekä virtalähteen miinus- että plussaan. Esimerkkinä LEDien liittäminen. Tämä ei tietenkään ole pakollinen vaatimus, ja kuorma (LED) voidaan kytkeä joko miinus- tai plussyötön puolelle.
Jos NE555-ajastin toimii epävakaassa tilassa (oskillaattoritilassa), kaiutin voidaan liittää sen lähtöön. Se kytketään kytkentäkondensaattorin jälkeen (esim. 100 µF) ja sen resistanssin on oltava vähintään 64 ohmia ajastimen lähdön rajoitetun maksimikuormitusvirran vuoksi. Kondensaattori on suunniteltu erottamaan signaalin tasavirtakomponentti ja se johtaa vain äänisignaalia.
Kaiutin, jonka kelan resistanssi on alle 64 ohmia, voidaan kytkeä joko pienemmän kapasitanssin (reaktanssin) kondensaattorin kautta, joka on lisävastus, tai käyttämällä vahvistinta. Vahvistimeen voi liittää myös tehokkaamman kaiuttimen.
Kuten kaikki integroidut piirit, NE555-ajastinlähtö, joka käyttää induktiivista kuormaa (rele), on suojattava sammutuksen aikana syntyviltä suurilta jännitepiikkeiltä. Diodi (esim. 1N4148) on aina kytketty rinnan relekäämin päinvastaiseen suuntaan.
NE555 vaatii kuitenkin toisen diodin sarjassa relekelan kanssa. Se rajoittaa ajastimen lähtöön 3 tulevaa pientä jännitettä ja estää releen vetäytymisen pienellä virralla.
Tällainen diodi voi olla esimerkiksi 1N4001 (1N4148 diodi ei sovellu) tai LED.
(lataukset: 3 774)