Chapter 7 IC Timer Circuit - web.rmutt.ac.th · IC. Timer #555 Circuit วงจร IC#555...

1

IC. Timer #555 Circuit

วงจร IC#555

เพื่อศกึษาถึงคุณลักษณะของ IC Timer # 555

- โครงสรางภายในของ IC Timer # 555

- วงจรโมโนสเตเบิล มัลตไิวเบรเตอรที่ใช IC Timer # 555

- การออกแบบและปรับปรุงวงจร

- วงจรอะสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร IC Timer # 555

- การออกแบบและปรับปรุงวงจร

2


วงจร IC#555 : โครงสรางของ IC

Features

• High Current Drive Capability (200mA)

• Adjustable Duty Cycle

• Temperature Stability of 0.005%/°C

• Timing From μsec to Hours

• Turn off Time Less Than 2 μsec

Applications

• Precision Timing

• Pulse Generation

• Time Delay Generation

• Sequential Timing

IC # LM555/NE555/SA555Single Timer

3


วงจร IC#555 : วงจรสมมูลของโครงสรางของ IC

Output tate S

REFV

2T

1T

Comparator1

Comparator2

+

1R

2R

3R−

8 7 6 5

1 2 3 4

Discharge ThresholdControlVoltageCCV

Ground Trigger Output Reset

Invertor

R Q

S Q

+

−

- เบอร CA555, LM555 ปอนแรงดัน 4.5 ~ 18 โวลต

- เบอร CA555C, LM555C, NE555 ปอนแรงดัน 4.5 ~ 15 โวลต

1 2 3R R R= =

3

3R CC

1 2 3

CC

RV VR R R1 V3

=+ +

=

2 3

2 3(R R ) CC

1 2 3

CC

R RV VR R R2 V3

+

+=

+ +

=

4


วงจร IC#555 : โครงสรางของ IC

อินพุต เอาตพุต ลําดับที่

R S Q Q หมายเหต ุ

1 0 0 NC NC ไมเปลีย่นแปลง

2 0 1 1 0 เซต็

3 1 0 0 1 รีเซต็

4 1 1 - - กําหนดไมได

ตารางความจริงของ R-S ฟลิปฟลอป

5


วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร

inv

1 2 3 4

5678

ov

AR

ACI

AC

CCV+การจัดวงจรโมโนสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร

แบงออกเปน 3 ขั้นตอน

1. สถานะกอนการจุดชนวน (Initial State)

2. สถานะขณะที่มีการจุดชนวน (Trigged State)

3. สถานะสุดทายหลังจากมีการจุดชนวน (Final State)

6



สถานะกอนการจุดชนวน (Initial State)

Trigger

0V

0V

0V

Output

t

CC2 V3

ACv

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

AR

AC

ovinv

CCV

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

CCV=

0 V

L

H

L

0 V=

ON

7



Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

AR

AC

ovinv

CCV

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

0 V>

L

L

CCV= 0 V=

H

OFF

Trigger

0V

0V

0V

Output

t

CC2 V3

ACv

สถานะขณะที่มีการจุดชนวน (Trigged State)

8



Trigger

0V

0V

0V

Output

t

CC2 V3

ACv

สถานะสุดทายหลังจากมีการจุดชนวน (Final State)

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

AR

AC

ovinv

CCV

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

CCV=

( )CC2V / 3 V≥

L

L

0 V=

ONH

HL

9



การออกแบบวงจร

เวลา t ที ่CA ใชสะสมประจุจาก 0 ~ 2VCC/3 โวลต คือความกวางของพัลส

ที่เอาตพุต สามารถหาคาไดจากสมการดังนี้

( )

( ) A A

A A

A A

tRC

C CC CC oc

tR C

CC CC CC

tR C

tR C

v V V V e

2 V V V 0 e3

2 1 e3

1 e3

−

−

−

−

= − ±

= − ±

= −

= A A

A A

A A

take ln :t ln 0.333

R Ct 1.1

Rt .1R C

C1=

− =

− = −

10




เมื่อแรงดันตกครอมตัวเกบ็ประจุ vC = 2VCC/3 ทาํให VRA = VCC/3

ดังนั้นตัวตานทาน RA จะมีคาเทากบั

( )( )A min

A min

CCA C TH

C

VR ; I 100I3I

= ≥

11



ตัวอยางที่ 1 จงออกแบบวงจรโมโนสเตเบิลทีใ่ช IC# 555 ใหมี

ขนาดความกวางของสัญญาณเอาตพุต 1 ms และ VCC = 15 โวลตกําหนดให

ITH = 250nA

inv

1 2 3 4

5678

ov

AR

ACI

AC

CCV+

( )

CCA

CA min

VR3I

15V 3 100 250nA

200 k

=

=× ×

= Ω

AA

3

tC1.1R

1 10 s 1.1 200k

4.5 nF 4.7 nF

−

=

×=

× Ω= ≅ Ans

Soln

12



การปรับปรุงวงจรโมโนสเตเบลิ

555

8 67

4321

5

1D

BRCR AR

LR

AC

LROV2C

0.1 Fμ

1C

CCV+

Triggerinput

t

CCV

Triggerinput

input at

terminal 2

CapacitorVoltage

OV

AC

CCV

CC2 V3

AB C

RR R10

= =

TRIG in1

in

I tCv

=Δ

13


วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร

การจัดวงจรอะสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร

1 2 3 4

5678

AR

ACI

BR

AC

ov

CCV

2C

14



Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1

V3

CC2 V3

AR

AC

ov

CCV

BR

2C

การจัดวงจรอะสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร

15



เมื่อ vCA < VCC/3

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

AR

AC

ov

CCV

LOFF

BR

2C

0 V

0 V

H

L

H

CCV

CC2 V3

ACv

ov

pt st

CC1 V3

16



เมื่อ vCA = VCC/3

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

AR

AC

ov

CCV

BR

2C

( )CCV /3 V

H( )CCV /3 V

LOFF

H

L

L

L

( )CCV /3 V

CCV

CC2 V3

ACv

ov

pt st

CC1 V3

17



เมื่อ vCA ≥ 2VCC/3

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

AR

AC

ov

CCV

BR

2C

( )CC2V /3 V

( )CC2V / 3 V

( )CC2V / 3 V

LON

H

L

L

H

L

CCV

CC2 V3

ACv

ov

pt st

CC1 V3

18



เมื่อ vCA ≤ 2VCC/3

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

AR

AC

ov

CCV

BR

2C

( )CC2V /3 V<

L( )CC2V / 3 V<

( )CC2V / 3 V<

LON

H

L

HH

CCV

CC2 V3

ACv

ov

pt st

CC1 V3

19



เมื่อ vCA ≤ VCC/3

Outputstate

REFV

2T1T

Comparator 1

Comparator 2

1R

2R

3R

5

+

−

+

−

6

Q

S

R

Q

1 2 3 4

8 7

CC1 V3

CC2 V3

AR

AC

ov

CCV

BR

2C

H( )CCV / 3 V≤

LOFF

HL

L

( )CCV / 3 V≤

( )CCV / 3 V≤

H

CCV

CC2 V3

ACv

ov

pt st

CC1 V3

20



ความกวางของพัลสที่เอาตพุตเวลา tp หาคาไดจากสมการดังนี้

( )

( )

p

A

p A B

B

A

A

p

A B A

take ln :t

ln 0.5R R C

t0.693

Rt 0.693(R

R CR )C

− =

= +

+

− = −+

( )

( )

( )

( )

p

A B A

p

A B A

p

A B A

tRC

C CC CC oc

tR R C

CC CC CC CC

tR R C

tR R C

v V V V e

2 1V V V V e3 3

2 21 e3 3

1 3e3 2

−

−+

−+

−+

= − ±

⎛ ⎞= − −⎜ ⎟⎝ ⎠

= −

= ×

CC CC1 2V ~ V3 3

ชวง

21



ชองวางระหวางพัลสที่เอาตพุตเวลา ts หาคาไดจากสมการดังนี้

s

B A

s

B A

tRC

C oc

tR C

CC CC

tR C

s

B A

s B A

v V e

1 2V V e3 3

1 2 e3 3

take ln :t ln

t 0.6

0.

93R

5R C

C

−

−

−

=

=

=

=

− =

CC CC2 1V ~ V3 3

ชวง

22




ตัวอยางที่ 2 จงออกแบบวงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอรที่สามารถกําเนิด

สัญญาณพัลสรูปสี่เหลี่ยม ความถี่ 2kHz มี %Duty cycle = 66% ใชแหลงจาย

แรงดัน 16 V และกําหนดให ICA(min) = 1 mA

หาคา prt, tp, ts ของสัญญาณเอาตพุต

z

p s

1prt2kH

500 s t t

=

= μ= +

( )

p

s p

t (Duty cycle)(prt)

66 500 s 100

t prt t

500 33

33

0

0 s

170s

s

=

= × μ

== −

= − μ

=

μ

μ

Soln

23




หาคาของตัวเกบ็ประจุ CA

( )A min

CCA B

C

pA

A B

VR R 3I

16 V 3 1mA

t

C 0.693 ( R R )

330 s 0.693 5.33

5.33 k

90

k 89

nF.28 nF

+ =

=×

=

=+

μ=

× Ω=≅

Ω

หาคาของ RA, RB

( )

sB

A

A A B B

2.

tR0.693 C

170 s 0.693 90nF

2.73 k R R R R

5.33k 2.7k 2.63 k

7 k

2.7 k

Ω

=

μ=

×= Ω≅

= + −

= Ω − Ω= Ω≅ Ω

Ans

24




ตัวอยางที่ 3 จากการออกแบบวงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร

ในตัวอยางที ่2 จงคํานวณคาความถี่จริงๆ ทีเ่กดิขึ้นจากวงจร

( )

( )

p

s

p s

t 0.693 2.7k 2.7k 90nF

t 0.693 2.7k 90nF

prt t t

336.8 168.4 s

336.8 s

168.4 s

505 .2 s

= × Ω + Ω ×

== × Ω×== +

= μ

μ

+

=

μ

μ

z

p

1prfprt

1 505.2 s

t

%Duty cycle 100%prt336.8 s 100%505.2 s

1.98 kH

66.66 %

=

=μ

=

= ×

μ= ×

μ= Ans

Soln

25


การปรับปรุงวงจรใหมี Duty cycle 50%


7 6

2D

AC

BR

ARCh arg ingcurrent Disch arg ing

current

ccv

1D p A

s B A

A

t 0.

t 0.693R

693R C

C

=

=

26



การปรับปรุงวงจรใหปรับ Duty cycle ได

7 6

1D

2D

AC

BR

AR1R

2R

3R

4R

A 1 2

B 3 4

p A A

1 2 A

s B A

3 4 A

R R RR R R

t 0.693R C

0.693(R R )C

t 0.693R C 0.693(R R )C

= += +

=

= +

=

= +

27



การปรับปรุงวงจรใหสามารถปรับความถี่ได

7 6AC

BR

AR

7 6

AC R

ก. การปรับความถี่โดยเปลี่ยนคา CA ข. การปรับความถี่โดยเปลี่ยนคา RB

A BR R

28



การปรับปรุงวงจรใหสามารถปรับความถี่ได

การปรับความถี่โดยเปลี่ยนคา RC

7 6AC

BR

AR

CR

( )

( )

p A

B Cs A

A C

t 0.69

t 0.693C

R

R

3C

R

R

= +

+=

Chapter 7 IC Timer Circuit - web.rmutt.ac.th · IC. Timer #555 Circuit วงจร IC#555...

Documents

Transcript of Chapter 7 IC Timer Circuit - web.rmutt.ac.th · IC. Timer #555 Circuit วงจร IC#555...