Post on 29-Mar-2019
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
IC. Timer #555 Circuit
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
IC. Timer #555 Circuit
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
IC. Timer #555 Circuit
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
IC. Timer #555 Circuit
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
การออกแบบวงจร
เมื่อแรงดันตกครอมตัวเกบ็ประจุ vC = 2VCC/3 ทาํให VRA = VCC/3
ดังนั้นตัวตานทาน RA จะมีคาเทากบั
( )( )A min
A min
CCA C TH
C
VR ; I 100I3I
= ≥
11
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรโมโนสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
การจัดวงจรอะสเตเบิล มัลติไวเบรเตอร
1 2 3 4
5678
AR
ACI
BR
AC
ov
CCV
2C
14
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
การออกแบบวงจร
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
การออกแบบวงจร
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
การออกแบบวงจร
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
การปรับปรุงวงจรใหมี Duty cycle 50%
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
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
IC. Timer #555 Circuit
วงจร IC#555 : วงจรอะสเตเบลิ มัลติไวเบรเตอร
การปรับปรุงวงจรใหสามารถปรับความถี่ได
7 6AC
BR
AR
7 6
AC R
ก. การปรับความถี่โดยเปลี่ยนคา CA ข. การปรับความถี่โดยเปลี่ยนคา RB
A BR R