Mach Da Hai 555(same)

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung

Chöông V(tt)

MAÏCH ÑA HAØI SÖÛ DUÏNG VI MAÏCH 555 Sô ñoà beân trong cuûa IC555

•

8 VCC

5 2 6 4

4

7 Discharge

3

1

2

3 Output

•

Veà cô baûn, 555 goàm 2 maïch so saùnh ñieàu khieån traïng thaùi cuûa FF, töø ñoù laùi transistor xaû (discharge) vaø taàng ra.

•

Chöùc naêng moät soá chaân

Q

4

S

QN Reset

R

6

7

+

3

-

2 2 Trigger

3 7

LM555C/TO

6

7

6 Threshold

Comparator I

OUT DIS

+

2

-

5

CON TRIG THRES RST

Comparator II

1 GND 4 Reset

ñöôïc moâ taû nhö sau: -

-

2001

Chaân 1: Ground (GND), chaân ñaát (mass).

1 VCC . Khi ñieän aùp ôû chaân 3 naøy döôùi 1/3 VCC thì ngoõ ra Q cuûa FF xuoáng [0], gaây cho chaân 3 taïo moät traïng thaùi cao. Chaân 2: TRIGGER (kích khôûi), ñieåm nhaïy möùc vôùi

-

Chaân 3: OUTPUT (ra) thöôøng ôû möùc thaáp vaø chuyeån thaønh möùc cao trong khoaûng thôøi gian ñònh thì. Vì taàng ra tích cöïc ôû caû 2 chieàu, noù coù theå caáp hoaëc huùt doøng ñeán 200mA

-

Chaân 4: RESET khi ñieän aùp ôû chaân naøy nhoû hôn 0,4V: chu kyø ñònh thì bò ngaét, ñöa 555 veà traïng thaùi khoâng coù kích. Ñaây laø chöùc naêng öu tieân ñeå 555 khoâng theå bò kích tröø khi RESET ñöôïc giaûi phoùng (>1,0V). Khi khoâng söû duïng noái chaân 4 leân VCC.

-

Chaân 5: CONTROL VOLTAGE (ñieän aùp ñieàu khieån), beân trong laø ñieåm 2 VCC . Moät ñieän trôû noái ñaát hoaëc ñieän aùp ngoaøi coù theå ñöôïc noái vaøo chaân 5 ñeå 3 Trang

Traàn Duy Cöôøng

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung

thay ñoåi caùc ñieåm tham khaûo (chuaån) cuûa comparator. Khi khoâng söû duïng cho muïc ñích naøy, neân gaén 1 tuï noái ñaát ≥ 0.01μF cho taát caû caùc öùng duïng nhaèm ñeå loïc caùc xung ñænh nhieãu nguoàn caáp ñieän.

-

Chaân 6: THRESHOLD (ngöôõng) ñieåm nhaïy möùc vôùi chaân naøy >

•

2 VCC . Khi ñieän aùp ôû 3

2 VCC . FF Reset laøm cho chaân 3 ôû traïng thaùi thaáp. 3

-

Chaân 7: DISCHARGE (Xaû) cöïc thu cuûa transistor, thöôøng ñöôïc duøng ñeå xaû tuï ñònh thì. Vì doøng collector bò giôùi haïn, noù coù theå duøng vôùi caùc tuï raát lôùn ( > 1000 μF ) khoâng bò hö.

-

Chaân 8: VCC ñieän aùp caáp nguoàn coù theå töø 3V ñeán 18V so vôùi chaân mass vaø doøng ñieän ra ñeán 200mA (loaïi maïch BJT) hay 100mA (loaïi CMOS). Vieäc ñònh thì töông ñoái ñoäc laäp vôùi ñieän aùp naøy. Sai soá ñònh thì do thay ñoåi nguoàn ñieän tieâu bieåu < 0.05% /V

Maïch dao ñoäng ñôn giaûn duøng LM555C

7 R2

6 2

8

2 VCC 3

U33 Output

Discharge

CV

Reset

R1

Vcc

4

+5V

3 5

Vtuï(t)

1 VCC 3

Threshold Trigger

0.1 uF 555

C1

Vo

Khi hoaït ñoäng bình thöôøng, tuï naïp töø

1 2 VCC ñeán VCC 3 3

Phöông trình naïp cuûa tuï C1 laø t − ⎞ ⎛ 2 ( R1 + R 2 ) C1 ⎟ ⎜ VC1 (t ) = VCC 1 − e ⎟ ⎜ 3 ⎠ ⎝

theá

1 VCC cho VC1(t) ñöôïc tnaïp 3 tnaïp=0.693(R1+R2)C1

2001

Trang

Traàn Duy Cöôøng

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung

Tuï xaû qua R2 vaø transistor xaû ñöôïc noái vôùi chaân 7 cho ñeán khi ñieän aùp cuûa noù coøn

1 VCC . Phöông trình tuï xaû 3 t − ⎞ ⎛ 2 R2C1 ⎟ ⎜ VC1 (t ) = VCC 1 − e ⎟ ⎜ 3 ⎠ ⎝

theá

1 VCC cho VC1(t) ñöôïc txaû 3 txaû=0.693R2C1

Chu kyø dao ñoäng baèng toång cuûa thôøi gian naïp xaû TOSC = tnaïp + txaû = 0.693 (R1+2R2)C1 Taàn soá dao ñoäng cuûa maïch laø

f OSC =

1 0.693( R1 + 2 R2 )C1

Chu kyø laøm vieäc D = thôøi gian ON chia cho chu kyø dao ñoäng T D=

t nap

=

TOSC

R 1 + R2 R1 + 2 R2

1) Maïch ñôn oån söû duïng IC555. 8 VCC

7 Discharge

R

5

2/3Vcc 2

4

Comparator I

6

3 + 7

6 Threshold

Vcc C

+

R

QN Reset

S

4

1

2

T 3 Output

Q

2 2 Trigger

0

6

1/3Vcc

3 + 7

Comparator II

1 GND

Vcc Nguyeân taéc hoaït ñoäng: Khi ñoùng ñieän, do taùc ñoäng cuûa nguoàn phaân aùp, ta coù caùc giaù trò: 1 2 V3+ ( SS 2) = VCC V2 − ( SS 1) = VCC 3 3 ÔÛ cheá ñoä bình thöôøng, chaân 2 trigger ôû möùc cao [Vcc] Vôùi caùc qui öôùc, caùc giaù trò: [0]: möùc thaáp. [1]: möùc gaàn baèng Vcc (möùc cao). 4 Reset

2001

Trang

Traàn Duy Cöôøng

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung

1 thì Vpin2 ôû möùc [1] > V3( + ) = VCC 3 Ñieän aùp ra cuûa boä so saùnh II: Vra SS-II = 0V= [0]. Khi môùi môû ñieän ñieän aùp qua tuï, coù ñieän aùp ban ñaàu laø 0V, cuõng laø ñieän aùp ngoõ vaøo coäng cuûa boä so saùnh I: Vcap(0) = 0V = V(+) SS-I Ñieän aùp ngoõ vaøo tröø (-): V(-) SS-I = 2/3Vcc > V(+) SS-I ==> Vra SS-I =[0] Khi ñoùng ñieän Pr = [1] neân taïi RS-FF ta coù: __

Q = [0] vaø Q = [1] laøm cho Transistor Q1 daãn baõo hoøa ngaén maïch chaân (6) vôùi ñaát laøm cho Vc(t) = 0V. __

Do Q = [1] neân qua maïch ñeäm ñaûo daáu ñieän aùp ôø ngoõ ra chaân (3) laø 0V hay [0]. Khi baét ñaàu kích, cho moät xung coù caïnh xuoáng vaøo chaân kích (chaân 2) vôùi caïnh xuoáng (Vcc Æ 0V) neân Taïi boä so saùnh II: V(+) SS-II = 1/3Vcc > V(-) SS-II = Vpin 2 = 0V neân ngoõ ra boä so saùnh II ôû möùc cao Vra SS-II = [1]. Taïi boä so saùnh I: V(+) SS-I = Vc (0+) = 0V < V(-) SS-I =2/3Vcc, neân ñieän aùp ra Vra SS-I =[0] möùc thaáp. Taïi RS-FF ta coù: Vra SS-II = [1] = S Vra SS-I = [0] = R __

Do ñoù Q =1 vaø Q = [0] neân ñieän aùp ra qua boä ñeäm ñaûo seõ ôû möùc cao [1]. Vaø BJT taét, hôû maïch, tuï baét ñaàu naïp ñieän vôùi phöông trình: Vc(t) = Vcc (1-e-t/RC). Khi ñoù taïi chaân 2, ñieän aùp kích sau khi giaûm veà [0] taêng trôû laïi Vcc Vcc 0 2 Vaäy khi Vc (t) ñaït giaù trò: Vc (t) ≥ Vcc 3 Taïi boä so saùnh II: V(+) SS-II = 1/3Vcc V(-) SS-II = Vcc neân ngoõ ra boä so saùnh II ôû möùc thaáp Vra SS-II = [0]. Taïi boä so saùnh I: 2 V(+) SS-I = Vc (t) ≥ Vcc 3 V(-) SS-I =2/3Vcc, neân ñieän aùp ra Vra SS-I =[1] möùc cao. Taïi RS-FF ta coù: Vra SS-II = [0] = S Vra SS-I = [1] = R __

Do ñoù Q =0 vaø Q = [1] neân ñieän aùp ra qua boä ñeäm ñaûo seõ ôû möùc thaáp [0]. Vaø BJT daãn baõo hoøa, ngaén maïch tuï. Quaù trình taïo xung T keát thuùc maïch chôø ñôïi xung kích môùi, vaø ñieän aùp ra trôû laïi möùc cao (Vcc).

2001

Trang

Traàn Duy Cöôøng

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung

Tính thôøi gian toàn taïi xung T: Xeùt giaûn ñoà thôøi gian, vôùi giaû söû thôøi ñieåm kích xung töông öùng vôùi t=0. Vcc

Vc (t)

2/3Vcc t Vpin (3) Vcc

t T

Vcc

Vpin (2)

t Tìm ñoä roäng xung hay thôøi gian toàn taïi cuûa xung T: Ta coù phöông trình naïp ñieän cuûa tuï nhö sau: Vc (t ) = Vcc (1 − e − t / RC ) Taïi t=T ta coù: T − 2 RC VC (T ) = VCC = VCC (1 − e ) 3 T − 2 = (1 − e RC ) 3 T − 1 RC e = 3 T T = ln 3 ⇔ T = RC ln 3 = 1,1RC e RC = 3 hay RC

2001

Trang

Traàn Duy Cöôøng

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung 2) Maïch baát oån söû duïng IC555. 8 VCC

2/3Vcc 2 3

6

1

7

6 Threshold

Comparator I

R

2

3 Output

Q

4

S

QN Reset

R2

5

+

Cb

+

-

R1

4

7 Discharge

1/3Vcc

3

7

Trigger

6

+

2 2

-

C

+

Comparator II

1 GND 4 Reset

Vcc

Nguyeân taéc hoaït ñoäng:

Töông töï nhö trong tröôøng hôïp maïch baát oån, khi môùi ñoùng ñieän ta coù ngoõ ra laø 0V. Nhöng trong maïch baát oån, tuï coù theå naïp ñieän (do khoâng bò ngaén maïch bôûi Q1) vôùi haèng soá thôøi gian τ nap = C ( R1 + R2 ) Ñieän aùp treân tuï taêng daàn cho ñeán khi ngoõ ra ôû muùc cao do: Taïi boä so saùnh I: 2 V( + ) = VC (t ) < V( − ) = Vcc ⇒ Vra − SSI = [0] 3 Taïi boä so saùnh II: 1 V( + ) = Vcc > VC (t ) = V( − ) ⇒ Vra − SSII = [1] 3 Taïi RS-FF: R = [0]⎫ ⎧⎪ Q = [1] Ñieän aùp ra qua maïch ñeäm ñaûo laø möùc [1], transistor Q1 taét. ⎬ ⇒ ⎨ __ S = [1] ⎭ ⎪⎩Q = [0] Khi VC(t) taêng VC(t) >2/3Vcc thì ta coù: Vra − SSI = R = [1] ⎫ ⎧⎪Q = [0] Ñieän aùp ra qua maïch ñeäm ñaûo laø möùc [0], transistor Q1 daãn baõo ⎬ ⇒ ⎨ __ V ra − SSII = S = [0]⎭ ⎪⎩ Q = [1] hoøa laøm tuï phoùng ñieän qua R2 vôùi thôøi haèng: τ phong = CR 2 Khi ñieän aùp qua tuï giaûm daàn cho ñeán khi VC(t) < 1/3Vcc V ra − SSI = R = [0]⎫ ⎧⎪ Q = [1] Ñieän aùp ra qua maïch ñeäm ñaûo laø möùc [1], transistor Q1 taét. ⎬ ⇒ ⎨ __ Vra − SSII = S = [1]⎭ ⎪⎩Q = [0] tuï naïp tieáp vôùi thôøi haèng: τ nap = C ( R1 + R2 ) . Quaù trình dieãn ra tieáp tuïc vaø ta coù ñieän aùp ngoõ ra laø chuoãi xung vuoâng 2001

Trang

Traàn Duy Cöôøng

Chöông 5. Maïch ña haøi

Baøi giaûng Kyõ thuaät Xung Tính chu kyø xung vaø taàn soá: Vcc

Vc (t)

2/3Vcc tuï naïp

1/3Vcc 0

Vpin (3)

t1

tuï xaû

T1 t2 T2 t3

t

Vcc

t

0

Trong khoaûng töø t1 ñeán t2 (T1) ta coù phöông trình naïp ñieän cuûa tuï: τ 1 = C ( R1 + R 2 ) VC (t ) = Vcc (1 − e −t / τ 1 ) taïi t=t1 Vc(t1)=1/3Vcc taïi t=t2 Vc(t2)=2/3Vcc Vieát laïi

⎧ Vcc − t1 / τ 1 ) ⎪ 3 = Vcc (1 − e ⎨ 2V ⎪ cc = Vcc (1 − e −t 2 / τ 1 ) ⎩ 3

hay

⎧2 − t1 / τ 1 (1) ⎪3 =e ⎨1 ⎪ = e −t 2 / τ 1 (2) ⎩3

chia (1) cho (2) : 2 = e ( t 2 −t1 ) / τ 1 = e T1 / τ 1

⇒ T1 = τ 1 ln 2 = 0.7.C ( R1 + R2 )

Trong khoaûng töø t2 ñeán t3 (T2) ta coù phöông trình xaû ñieän cuûa tu theo haøm muõ vôùi haèng soá thôøi gian: τ 2 = CR 2 2 VC (t ) = Vcc e −t / τ 2 3 taïi t=t2 Vc(t2)=2/3Vcc taïi t=t3 Vc(t3)=1/3Vcc Vieát laïi ⎧ 2Vcc 2 −t 2 / τ 2 ⎧ 1 = e −t 2 / τ 2 (3) ⎪ 3 = 3 Vcc e ⎪ hay ⎨ 1 chia (3) cho (4) : 2 = e ( t3 −t 2 ) / τ 2 = e T2 / τ 2 ⎨ V −t3 / τ 2 ( 4) ⎪ cc = Vcc e −t3 / τ 2 ) ⎪⎩ 2 = e ⎩ 3 ⇒ T2 = τ 2 ln 2 = 0,7.CR 2 Vaäy chu kyø T=T1 + T2 taàn soá laø: f= 1/T

2001

Trang

Traàn Duy Cöôøng