فئات: مقالات مميزة » إلكترونيات عملية
مرات المشاهدة: 113767
تعليقات على المقال: 5
توقيت متكامل NE555 - التاريخ والتصميم والتشغيل
تاريخ إنشاء شريحة شعبية جدا ووصف هيكلها الداخلي
واحدة من أساطير الالكترونيات رقاقة الدوائر المتكاملة NE555. تم تطويره في عام 1972. طول العمر هذا أبعد ما يكون عن كل شريحة ، ولا حتى كل الترانزستور يمكن أن يفخر به. إذن ما الذي يميز هذه الدائرة المصغرة ، التي لديها ثلاث خمسات في علاماتها؟
Signetics تطلق سلسلة إنتاج رقاقة NE555 بالضبط بعد سنة واحدة تم تطويره من قبل هانز ر. كامينسيند. الأمر الأكثر إثارة للدهشة في هذه القصة هو أنه في ذلك الوقت كان كامينسيند عاطلاً عن العمل: لقد استقال من شركة PR Mallory ، لكنه لم يتمكن من الوصول إلى أي مكان. في الواقع ، كان "الواجب المنزلي".
وشهدت الرقاقة النور اليوم واكتسبت شهرة كبيرة وشعبية بفضل الجهود التي بذلها مدير Signetics Art Fury ، الذي كان بالطبع صديقًا لشركة Kamensind. اعتاد أن يعمل لدى شركة جنرال إلكتريك ، لذلك عرف سوق الإلكترونيات بما هو مطلوب هناك وكيف يجذب انتباه المشتري المحتمل.
وفقا لمذكرات Kamensinda A. Fury كان متحمسا حقيقيا وعشيق من حرفته. في المنزل ، كان لديه مختبر كامل مليء بالمكونات اللاسلكية ، حيث أجرى العديد من الدراسات والتجارب. هذا جعل من الممكن تجميع خبرة عملية واسعة وتعميق المعرفة النظرية.
في ذلك الوقت ، كانت منتجات Signetics تسمى "5 **" ، وقررت شركة A. Fury ذات الخبرة ، والتي كان لديها إحساس خارق بسوق الإلكترونيات ، أن وضع علامة 555 (ثلاث خمسات) سيكون موضع ترحيب كبير في الشريحة الجديدة. ولم يكن مخطئًا: لقد بدت الدائرة المصغرة مثل الكعك الساخن ، وربما أصبحت الأكثر ضخامة في تاريخ إنشاء الدوائر الصغيرة. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن الدائرة الصغيرة لم تفقد أهميتها حتى يومنا هذا.
في وقت لاحق إلى حد ما ، ظهرت رسالتان في وسم الدائرة الصغيرة ، وأصبحت تعرف باسم NE555. ولكن نظرًا لوجود فوضى تامة في نظام براءات الاختراع في تلك الأيام ، سارع الموقت المدمج إلى إطلاق سراح كل شخص ليس كسولًا ، ومن الطبيعي أن يضع ثلاثة أحرف (اقرأ) أمام ثلاث خمسات. لاحقًا ، استنادًا إلى جهاز ضبط الوقت 555 ، تم تطوير أجهزة ضبط الوقت المزدوجة (IN556N) ورباعية (IN558N) ، بالطبع ، في حالات متعددة السنون. ولكن الأساس لا يزال هو نفسه NE555.
التين. 1. توقيت متكامل NE555
555 في الاتحاد السوفياتي
ظهر أول وصف لـ 555 في الأدب الإذاعي الفني المحلي في عام 1975 في مجلة Electronics. أشار مؤلفو المقال إلى حقيقة أن هذه الشريحة سوف تتمتع بشعبية لا تقل عن مكبرات الصوت التشغيلية المعروفة على نطاق واسع في ذلك الوقت. ولم يكونوا مخطئين على الإطلاق. مكنت الدائرة الصغيرة من تصميم تصميمات بسيطة للغاية ، وبدأت جميعها تقريبًا العمل على الفور ، دون تعديل مؤلم. ولكن من المعروف أن تكرار التصميم في المنزل يزداد بما يتناسب مع مربع "بساطته".
في الاتحاد السوفياتي في أواخر الثمانينات ، تم تطوير تناظرية كاملة من 555 KR1006VI1. كان أول تطبيق صناعي للتماثلية المحلية في مسجل الفيديو VCR12 Electronics.
المصنعين رقاقة NE555:
رقاقة الجهاز الداخلي NE555
قبل الاستيلاء على الحديد لحام والبدء في تجميع الهيكل على توقيت متكامل ، دعونا أولا معرفة ما هو في الداخل وكيف يعمل كل شيء. بعد ذلك ، سيكون من الأسهل بكثير فهم كيفية عمل مخطط عملي معين.
توقيت متكامل يحتوي على أكثر من عشرين الترانزستوراتاتصال الذي هو مبين في الشكل - https://electro-ar.tomathouse.com/555ic.jpg
كما ترون ، فإن مخطط الدارة معقد تمامًا ، ويتم تقديمه هنا فقط للحصول على معلومات عامة.بعد كل شيء ، لا يمكنك الدخول إليه بمكواة لحام على أي حال ، لن تكون قادرًا على إصلاحه. في الواقع ، هذا هو بالضبط ما تبدو عليه كل الدوائر الصغيرة الأخرى ، الرقمية والتناظرية ، من الداخل (انظر - رقائق التناظرية الأسطورية). هذه هي التكنولوجيا لإنتاج الدوائر المتكاملة. لن يكون من الممكن أيضًا فهم منطق الجهاز ككل من خلال مثل هذا المخطط ، وبالتالي يتم عرض المخطط الوظيفي أدناه ويرد وصفه.
البيانات الفنية
ولكن ، قبل أن تتعامل مع منطق الشريحة ، من المحتمل أن تحضر المعلمات الكهربائية. مجموعة الفولتية العرض واسعة بما يكفي 4.5 ... 18V ، ويمكن أن تصل إلى الانتاج الحالي 200mA ، مما يسمح باستخدام مرحلات منخفضة الطاقة كحمولة. الشريحة نفسها تستهلك القليل جدًا: فقط 3 ... 6 مللي أمبير يضاف إلى الحمل الحالي. في الوقت نفسه ، فإن دقة الموقت نفسه مستقلة عملياً عن جهد التيار الكهربائي ، - 1 في المائة فقط من القيمة المحسوبة. الانجراف هو فقط 0.1 ٪ / فولت. درجة حرارة الانجراف صغيرة أيضًا - فقط 0 ، 005٪ / ° C. كما ترون ، كل شيء مستقر للغاية.
الرسم البياني الوظيفي لل NE555 (KR1006VI1)
كما ذكرنا أعلاه ، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية قاموا بعمل تمثيلي للبرجوازيين NE555 وأطلقوا عليه KR1006VI1. تبين أن التماثلية كان ناجحًا جدًا ، ليس أسوأ من الأصل ، بحيث يمكنك استخدامه دون أي خوف أو شك. يوضح الشكل 3 المخطط الوظيفي للوقت الموقت المدمج KR1006VI1. إنه متوافق تمامًا مع شريحة NE555.
الشكل 3. رسم تخطيطي وظيفي للالموقت متكامل KR1006VI1
الشريحة نفسها ليست كبيرة - فهي متوفرة في حزمة DIP8 ذات ثمانية أسنان ، وكذلك في SOIC8 صغير الحجم. تشير الأخيرة إلى أنه يمكن استخدام 555 لتحرير SMD ، بمعنى آخر ، لا يزال للمطورين مصلحة في ذلك.
هناك أيضا عناصر قليلة داخل الدائرة الصغيرة. الرئيسية هي RS الأكثر شيوعا هو الزناد DD1. عندما يتم تغذية وحدة منطقية على الإدخال R ، يتم إعادة تعيين المشغل إلى صفر ، وعندما يتم تغذية وحدة منطقية على الإدخال S ، يتم ضبطها بشكل طبيعي على وحدة. لتوليد إشارات التحكم على RS - المدخلات دائرة خاصة على المقارنة، والتي سوف تناقش في وقت لاحق قليلا.
تعتمد المستويات الفيزيائية للوحدة المنطقية ، بطبيعة الحال ، على جهد التيار الكهربائي المستخدم وتتراوح عمليا من Upit / 2 إلى Upit الكامل تقريبا. يتم ملاحظة نفس النسبة تقريبًا للدوائر الدقيقة المنطقية لهيكل CMOS. الصفر المنطقي ، كالعادة ، ضمن 0 ... 0.4V. لكن هذه المستويات موجودة داخل الدائرة الصغيرة ، لا يمكنك تخمينها سوى ، ولكن لا يمكنك أن تشعر بها بيديك ، ولا يمكنك رؤيتها بعيونك.
مرحلة الانتاج
لزيادة سعة تحميل الرقاقة ، وهي مرحلة إخراج قوية على الترانزستورات VT1 ، يتم توصيل VT2 بمخرج المشغل.
إذا تم إعادة تعيين RS - المشغل ، فإن الإخراج (دبوس 3) يحتوي على جهد صفر منطقي ، أي فتح الترانزستور VT2. في حالة تثبيت المشغل في الإخراج ، يكون مستوى الوحدة المنطقية أيضًا.
تتكون مرحلة الإخراج من خلال دائرة الدفع والسحب ، والتي تسمح لك بتوصيل الحمل بين الإخراج والسلك المشترك (المحطات الطرفية 3.1) أو ناقل الطاقة (المحطات 3.8).
ملاحظة صغيرة على مرحلة الانتاج. عند إصلاح الأجهزة وضبطها على الدوائر الرقمية الدقيقة ، تتمثل إحدى طرق فحص الدائرة في توفير إشارة منخفضة المستوى لمدخلات الدوائر الكهربائية ونواتجها. وكقاعدة عامة ، يتم ذلك عن طريق التقليل من السلك المشترك لهذه المدخلات والمخرجات بمساعدة إبرة الخياطة ، مع عدم التسبب في أي ضرر على الدائرة الدقيقة.
في بعض الدوائر ، يكون مزود الطاقة NE555 هو 5 فولت ، لذلك يبدو أن هذا هو المنطق الرقمي ويمكنك القيام بذلك بحرية تامة أيضًا. ولكن في الواقع هذا ليس كذلك. في حالة الشريحة 555 ، أو بالأحرى ، مع إخراج الدفع والسحب ، لا يمكن إجراء مثل هذه "التجارب": إذا كان الترانزستور الناتج VT1 مفتوحًا في هذه اللحظة ، فستتحول دائرة قصيرة وينتهي الترانزستور ببساطة. وإذا كان الجهد الكهربائي قريبًا من الحد الأقصى ، فإن النهاية المؤسفة أمر لا مفر منه.
الترانزستور الإضافي (دبوس 7)
بالإضافة إلى الترانزستورات المذكورة ، هناك أيضا الترانزستور VT3. يتم توصيل جامع هذا الترانزستور إلى إخراج الشريحة 7 "التفريغ". والغرض منه هو تفريغ مكثف ضبط الوقت عند استخدام الدائرة الدقيقة كمولد نبض. يحدث تفريغ المكثف عند إعادة تعيين المشغل DD1. إذا استدعينا وصف المشغل ، عند الناتج العكسي (المشار إليه بواسطة دائرة في الرسم التخطيطي) في هذه اللحظة ، هناك وحدة منطقية تؤدي إلى فتح الترانزستور VT3.
حول إشارة إعادة تعيين (دبوس 4)
يمكنك إعادة تعيين المشغل في أي وقت - إشارة "إعادة الضبط" لها أولوية عالية. للقيام بذلك ، هناك مدخلات خاصة R (دبوس 4) ، المشار إليها في الشكل باسم Usbr. كما يمكن فهمه من الشكل ، ستحدث إعادة التعيين إذا تم تطبيق نبض منخفض المستوى لا يزيد عن 0.7 فولت على الخرج الرابع. في الوقت نفسه ، سيظهر جهد منخفض المستوى عند إخراج الدائرة الدقيقة (رقم 3).
في الحالات التي لا يتم فيها استخدام هذا الإدخال ، يتم تطبيق مستوى منطقي للوحدة للتخلص من الضوضاء النبضية. أسهل طريقة للقيام بذلك هي عن طريق توصيل دبوس 4 مباشرة إلى ناقل الطاقة. في أي حال من الأحوال يجب أن تتركها ، كما يقولون ، في "الهواء". بعد ذلك سيتعين عليك أن تتساءل وتفكر لفترة طويلة ، ولماذا تعمل الدائرة بشكل غير مستقر؟
ملاحظات الزناد العامة
حتى لا يتم الخلط تمامًا بشأن حالة المشغل ، تجدر الإشارة إلى أنه في المناقشات حول المشغل ، يتم دائمًا مراعاة حالة الخروج المباشر. حسنًا ، إذا قيل إن المشغل "مثبت" ، فعند الخرج المباشر لحالة الوحدة المنطقية. إذا قالوا أن المشغل هو "إعادة ضبط" ، فإن الناتج المباشر سيكون له بالتأكيد حالة من الصفر المنطقي.
في المخرجات العكسية (المميزة بدائرة صغيرة) ، سيكون كل شيء عكس ذلك تمامًا ، لذلك غالبًا ما يطلق على ناتج الزناد paraphase. حتى لا نخلط بين كل شيء مرة أخرى ، لن نتحدث عن هذا بعد الآن.
قد يسأل أي شخص قرأ هذا المكان بعناية: "إسمح لي ، إنه مجرد محفز له سلسلة ترانزستور قوية في الخرج. وأين هو الموقت نفسه؟ " وسوف يكون على حق ، لأن الأمر لم يصل بعد إلى الموقت. للحصول على جهاز توقيت ، اخترع والده ، خالق هانز ر. كامينسيند ، طريقة أصلية للتحكم في هذا الزناد. خدعة هذه الطريقة هي تشكيل إشارات التحكم.
توليد إشارة على RS - مدخلات الزناد
إذن ما الذي حصلنا عليه؟ يتحكم المشغل DD1 في كل شيء داخل الموقت: إذا تم ضبطه على واحد ، يكون جهد الخرج مرتفعًا ، وإذا تمت إعادة ضبطه ، يكون الناتج 3 منخفضًا ، كما يفتح الترانزستور VT3 أيضًا. الغرض من هذا الترانزستور هو تفريغ مكثف توقيت في دائرة ، على سبيل المثال ، مولد النبض.
يتم التحكم في مشغل DD1 باستخدام المقارنة DA1 و DA2. من أجل التحكم في تشغيل الزناد عند مخرجات المقارنة ، من الضروري الحصول على إشارات عالية المستوى R و S. يتم تطبيق الجهد المرجعي على أحد مدخلات كل المقارنة ، والتي يتم إنشاؤها بواسطة مقسم الدقة على المقاومات R1 ... R3. مقاومة المقاومات هي نفسها ، وبالتالي فإن الجهد المطبق عليها مقسم إلى 3 أجزاء متساوية.
الزناد السيطرة إشارة جيل
بداية الموقت
يتم تطبيق الجهد المباشر 1 / 3U على المدخلات المباشرة للمقارنة DA2 ، ويتم تطبيق الجهد البداية الخارجي للموقت Uzap من خلال دبوس 2 على المدخلات معكوس من المقارنة. من أجل العمل على مدخلات S من المشغل DD1 في إخراج هذا المقارنة ، فمن الضروري الحصول على مستوى عال. هذا ممكن إذا كان الجهد Ustap سيكون في حدود 0 ... 1 / 3U.
حتى النبض قصير المدى لمثل هذا الجهد سيؤدي إلى تشغيل مشغل DD1 وظهور مؤقت جهد عالي المستوى. إذا تم تعريض دخل Ucap للجهد الكهربي أعلى من 1 / 3U وحتى جهد التيار الكهربائي ، فلن تحدث أية تغييرات عند إخراج الدائرة المصغرة.
توقف الموقت
لإيقاف المؤقت ، تحتاج فقط إلى إعادة تعيين المشغل الداخلي DD1 ، ولهذا ، عند إخراج المقارنة DA1 ، قم بإنشاء إشارة عالية المستوى R. يتم تشغيل المقارنة DA1 بشكل مختلف قليلاً عن DA2.يتم تطبيق الجهد المرجعي 2 / 3U على الإدخال المقلوب ، ويتم تطبيق إشارة التحكم "عتبة الاستجابة" Ufor على الإدخال المباشر.
مع هذا التضمين ، لن يحدث مستوى عالٍ عند إخراج المقارنة DA1 إلا عندما يتجاوز الجهد الزائد عند المدخل المباشر الجهد المرجعي 2 / 3U على الوجه المقلوب. في هذه الحالة ، سيتم إعادة تعيين مشغل DD1 ، وسيتم إنشاء إشارة منخفضة المستوى عند إخراج الدائرة الصغيرة (رقم 3). أيضا ، سيتم فتح الترانزستور "التفريغ" VT3 ، والتي سوف تفريغ مكثف وضع الوقت.
إذا كان الجهد الكهربي للإدخال في حدود 1 / 3U ... 2 / 3U ، لن يعمل أحد المقارنات ، فلن يحدث تغيير في الحالة عند إخراج المؤقت. في التكنولوجيا الرقمية ، يسمى هذا الجهد "المستوى الرمادي". إذا قمت ببساطة بتوصيل السنين 2 و 6 ، فستحصل على مقارنة بمستويات الاستجابة 1 / 3U و 2 / 3U. وحتى من دون تفاصيل إضافية واحدة!
تغيير الجهد المرجعي
تم تصميم Pin 5 ، المعيّن كـ Uobr في الشكل ، للتحكم في مرجع الجهد أو تغييره باستخدام مقاومات إضافية. من الممكن أيضًا توفير جهد تحكم لهذا الإدخال ، بحيث يمكن الحصول على إشارة مضبوطة بالتردد أو الطور. ولكن في كثير من الأحيان لا يتم استخدام هذا الاستنتاج ، ولتقليل تأثير التداخل يرتبط بسلك شائع من خلال مكثف ذو سعة صغيرة.
يتم تشغيل الدائرة الصغيرة من خلال دبابيس 1 - GND ، 2 + U.
هنا هو الوصف الفعلي للوقت NE555 متكامل. جمع جهاز ضبط الوقت الكثير من جميع أنواع الدوائر ، والتي سيتم مناقشتها في المقالات التالية.
بوريس الأديشين
استمرار المقال: 555 تصاميم الموقت المتكاملة
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: