555 timer (5 / 8 stap)

Stap 5: 555 Timer: Astable modus

In de astable modus is de output van de 555 timer een continue impuls golfvorm van een specifieke frequentie die afhankelijk van de waarden van de twee weerstanden (R_A en R_B) en (C) gebruikt in het circuit (fig 1) volgens de onderstaande vergelijking condensator. Astable modus is nauw verwant aan monostabiele mode (besproken in stap 2), dat kunt u zien dat het schema bijna hetzelfde is. Het belangrijke verschil is dat in de astable modus, de trigger-pin is aangesloten op de pin van de drempel; Dit zorgt ervoor dat de uitvoer naar het continu schakelen tussen de boven- en onderlimieten Staten.

Frequentie van de uitgang = 1 / [0.7* (R_A+ 2 * R_B) * C].
(maak je geen zorgen, ik zal aantonen hoe ik deze vergelijking snel afgeleid)

De opeenvolging van gebeurtenissen is enigszins complex, dus ik heb het opgesplitst in 5 stappen:

1. in eerste instantie is er geen last van de condensator C, dus de spanning over de condensator nul is. De spanning over de condensator C is gelijk aan de spanning op de pinnen 6 (drempel pin) en 2 (trigger pin) omdat ze allemaal zijn aangesloten. Dus in eerste instantie zijn de drempel en trigger pinnen zowel op nul volt ook. Dit drijft de hoge output.

2. zoals beschreven in stap 2 van dit Instructable, wanneer de trigger pin slinkt rendert de kwijting pin niet in staat om het uitlekken van de lading uit de condensator. Aangezien de condensator die c in serie met R_A en R_B en Vcc is wordt toegepast, huidige zal stromen door de weerstanden en beginnen te accumuleren heffing op de condensator. Dit zorgt ervoor dat de spanning over de condensator C toe volgens de volgende vergelijking:

(Spanning over de condensator) = (Vcc - V₀) * (1-e^{-t / [(R_A+ R_B) * C]})
waar "Spanning over de condensator" is de huidige spanning over de condensator op tijdstip t, V₀ is de eerste spanning over de condensator, Vcc is de totale spanning toegepast op de weerstanden R_AR_Ben de condensator C

3. Wanneer de spanning over de condensator C gelijk is aan 2/3Vcc hierdoor de drempel pin te registreren zo hoog (zoals uitgelegd in stap 1 van dit instructable, klapt dit de comparator gekoppeld aan de pin van de drempel binnen de 555). Dit drijft de uitgang laag en laat de geen kwijting pin. De tijd die nodig is voor een spanning van 2/3Vcc op de condensator wordt gegeven door:

2/3 * Vcc (Vcc - V₀) = * (1-e^{-t / [(R_A+ R_B) * C]})
2/3 * Vcc / (Vcc - V₀) = 1- e^{-t / [(R_A+R_B)*C]}
1/3* Vcc / (Vcc - V,₀) = e^{-t / [(R_A+R_B)*C]}
ln[1/3*Vcc/(Vcc - V₀)] = -t / [(R_A+R_B)*C]
t =-(R_A+ R_B) * C * ln [1/3 * Vcc / (Vcc - V₀)]

voor V₀ = 0V, dit komt uit op:
t = 1.1* (R_A+ R_B) * C seconden

4. met de geen kwijting pin ingeschakeld, last begint te stromen uit de condensator, door R_B, en in de pin van de geen kwijting van de 555. Dit verlaagt de spanning over de condensator, zoals beschreven door de onderstaande vergelijking:

(Spanning over de condensator) = (piek spanning over de condensator) * (e^{-t / (R_B* C)})
waar de piek spanning over de condensator was de spanning net voordat de geen kwijting pin was ingeschakeld: 2/3Vcc
(Spanning over de condensator) = 2/3 * Vcc * (e^{-t / (R_B* C)})

5. Zodra de spanning over de condensator (en de spanning aan de trigger-pin) gelijk is aan 1/3Vcc, de trigger pin registreert zo laag (zoals uitgelegd in stap 1 van dit instructable, klapt dit de comparator gekoppeld aan de trigger pin binnen de 555). De tijd die nodig is om dit te bereiken wordt opgelost hieronder. Dit drijft de hoge output en brengt ons terug naar stap 2 (zie hierboven). Vanaf hier stappen 2-5 herhalen voor eeuwig en de uitvoer wordt geschakeld tussen de boven- en onderlimieten Staten tot een continue impuls golf. De tijd die nodig is om zich te kwijten van hij wordt condensator van 2/3Vcc tot 1/3Vcc hieronder gegeven:

1/3 * Vcc = 2/3 * Vcc * (e^{-t / (R_B* C)})
1/2 = e^{-t /(R_B*C)}
ln(1/2) = -t / (R_B* C)
t = R -_B-*C*ln(1/2)
t = 0,7 * R_B* Cseconden

Voor het berekenen van de frequentie van deze trilling berekenen we eerst de tijd dat het de output is in de boven- en onderlimieten Staten. De uitvoer is in de hoge Braziliaanse terwijl de kosten van de condensator van 1/3Vcc voor 2/3Vcc. Duurt het opladen van de condensator van spanning V₀ naar 2/3Vcc wordt herhaald hieronder:

de output is hoog voor:
t =-(R_A+ R_B) * C * ln [1/3 * Vcc / (Vcc - V₀)]
in stap 3 (boven) kozen we V₀ = 0 als onze aanvankelijke voorwaarden, maar dit geldt alleen voor de eerste cyclus voor astable mode. Voor alle daaropvolgende cycli zal de condensator alleen kwijting aan 1/3Vcc voordat de geen kwijting pin is uitgeschakeld en last begint te bouwen op de condensator opnieuw. Dus we de eerste spanning ingesteld op 1/3Vcc:
t =-(R_A+ R_B) * C * ln [1/3 * Vcc / (Vcc - 1/3Vcc)]
t = -(R_A+R_B)*C*ln(1/2)
t = 0.7*(R_A+R_B)*C seconden

Zoals we hierboven berekend, is de output laag voor:
t = 0,7 * R_B* C seconden

Dus is de totale duur van zowel de boven- en onderlimieten Staten van de uitvoer:
0.7*(R_A+R_B)*C + 0.7*R_B*C
0.7*(R_A+2*R_B)*C seconden

De frequentie wordt vervolgens als volgt berekend:
Frequentie van de uitgang = 1 / [0.7* (R_A+ 2 * R_B) * C]

We kunnen dus door het veranderen van de waarden van de weerstanden R_A en R_B en de condensator C, de frequentie van de output controleren. Daarnaast kunnen we de controle van de pulsbreedte van de output (de duur van hoog in vergelijking met de duur van de laag) omdat de duur van de hoge Braziliaanse hangt zowel R_A en R_B, terwijl de duur van de lage staat hangt alleen af van R_B. In de volgende stap introduceer ik een monster circuit voor astable mode.