Building 555 Timer IC 기반 비안정 멀티바이브레이터
외부 트리거를 사용하지 않고도 555 타이머 IC는 두 가지 상태를 번갈아 사용할 수 있습니다. 추가 외부 부품 3개, 저항기 2개(R 1 그리고 R 2 ), 커패시터(C)를 IC(555)에 추가하여 불안정한 멀티바이브레이터 회로로 변환할 수 있다. 아래 회로는 세 개의 외부 부품과 함께 IC 555를 불안정 멀티바이브레이터로 사용하는 것을 보여줍니다.
핀 6과 2가 이미 연결되어 있으므로 장치는 자동으로 활성화되어 외부 트리거 펄스 없이도 오실레이터로 작동합니다. V CC 공급 입력 전압은 핀 8에 연결됩니다. 위 회로의 핀 3은 출력 터미널이므로 여기에서 출력을 가져올 수 있습니다. 외부 리셋 핀은 회로의 핀 4이며 이 핀은 타이머를 다시 시작할 수 있지만 일반적으로 핀 4는 V에 연결됩니다. CC 재설정 기능을 사용하지 않을 때.
임계 전압 레벨은 핀 5에 제공되는 제어 전압에 따라 변동됩니다. 이와 대조적으로 핀 5는 터미널에서 외부 노이즈를 필터링하는 커패시터를 통해 접지에 연결되는 경우가 많습니다. 접지 단자는 핀 1입니다. R 1 , R 2 , C는 출력 펄스의 폭을 제어하는 타이밍 회로를 구성합니다.
작동원리
IC 555의 내부 회로는 R과 함께 불안정 모드로 표시됩니다. 1 , R 2 , C는 모두 RC 타이밍 회로의 일부입니다.
플립플롭은 전원에 연결될 때 처음으로 재설정되며 이로 인해 타이머의 출력이 낮은 상태로 전환됩니다. Q'에 결합된 결과, 방전 트랜지스터는 포화점으로 밀려납니다. 트랜지스터는 IC 555의 핀 7에 연결된 타이밍 회로의 커패시터 C가 방전되도록 합니다. 타이머의 출력은 이제 무시할 수 있습니다. 이 경우 트리거 전압은 커패시터에 존재하는 유일한 전압입니다. 결과적으로 커패시터 전압이 1/3V 이하로 떨어지면 CC , 비교기 번호를 활성화하는 기준 전압입니다. 2, 비교기 번호의 출력. 2는 방전 중에 높아집니다. 결과적으로 플립플롭이 설정되어 핀 3의 타이머에 대해 HIGH 출력이 생성됩니다.
이 높은 출력으로 인해 트랜지스터가 꺼집니다. 결과적으로 저항 R을 통해 1 그리고 R 2 , 커패시터 C가 충전됩니다. 핀 6은 커패시터와 저항이 만나는 접합점에 연결되므로 커패시터의 전압은 이제 임계 전압과 같습니다. 커패시터가 충전됨에 따라 전압은 V를 향해 기하급수적으로 상승합니다. CC ; 2/3V에 도달하면 CC , 임계값 비교기의 기준 전압(비교기 1), 출력 스파이크.
따라서 플립플롭은 RESET됩니다. 타이머의 출력이 LOW로 감소합니다. 이 낮은 출력은 트랜지스터를 다시 시작하여 커패시터에 방전 경로를 제공합니다. 결과적으로 저항 R 2 커패시터 C가 방전되도록 허용합니다. 따라서주기가 계속됩니다.
결과적으로 커패시터가 충전되는 동안 핀 3의 출력 전압이 높고 커패시터 주변의 전압이 급격히 증가합니다. 이와 유사하게 핀 3의 출력 전압은 낮으며 커패시터가 방전됨에 따라 핀의 전압은 기하급수적으로 떨어집니다. 출력 파형은 일련의 직사각형 펄스처럼 보입니다.
커패시터 전압 및 출력 전압의 파형
그 결과, R 1 + R 2 는 충전 채널의 총 저항을 나타내고, C는 충전 시간 상수를 나타냅니다. 커패시터가 저항 R을 통과할 때만 2 방전 중에 방전됩니다. 아르 자형 2 C는 결과적으로 방전 시상수이다.
듀티 사이클
저항 R 1 그리고 R 2 충전 및 방전 시간 상수에 영향을 미칩니다. 시정수의 변화는 일반적으로 방전 시상수보다 큽니다. 결과적으로 HIGH 출력은 LOW 출력보다 오랜 기간 동안 계속 발생하며 출력 파형은 대칭이 아니므로 T가 한 사이클의 지속 시간이고 TON이 더 높은 출력에 대한 시간이면 듀티 사이클은 다음과 같습니다. :
따라서 듀티 사이클(%)은 다음과 같습니다.
여기서 T는 충전 및 방전 시간의 합계이고, T는 에 그리고 티 끄다 , 다음 방정식은 T의 값을 제공합니다 에 또는 충전 시간 T 씨 :
방전 시간 T 디 , 종종 T로 알려져 있음 끄다 는 다음과 같이 주어진다:
결과적으로 한 사이클 T의 지속 시간에 대한 공식은 다음과 같습니다.
% 듀티 사이클 공식으로 대체:
빈도는 다음과 같이 주어진다:
응용 – 구형파 생성
불안정한 멀티바이브레이터의 듀티 사이클은 일반적으로 50%보다 높습니다. 듀티 사이클이 정확히 50%일 때 불안정한 멀티바이브레이터는 출력으로 구형파를 생성합니다. 앞서 언급한 것처럼 불안정한 멀티바이브레이터 역할을 하는 IC 555로는 50% 또는 그보다 낮은 듀티 사이클을 달성하기 어렵습니다. 회로는 몇 가지 변화를 거쳐야 합니다.
두 개의 다이오드가 추가됩니다. 하나는 저항 R과 병렬로 연결됩니다. 2 다른 하나는 저항 R과 직렬로 연결되어 있습니다. 2 캐소드가 커패시터에 연결된 상태에서. 저항 R을 변경함으로써 1 그리고 R 2 , 5%~95% 범위 내에서 듀티 사이클을 생성하는 것이 가능합니다. 구형파 출력을 생성하는 회로는 다음과 같이 구성할 수 있습니다.
이 회로에서 커패시터는 R을 통해 전류를 전달하는 동안 충전됩니다. 1 ,디 1 및 R 2 충전 중. D를 통해 방전됩니다. 2 그리고 R 2 방전할 때.
충전 시간 상수, T 에 = 티 씨 , 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
그리고 이것이 방전 시간 상수 T를 얻는 방법입니다. 끄다 = 티 디 :
결과적으로 듀티 사이클 D는 다음과 같이 결정됩니다.
R 만들기 1 그리고 R 2 값이 동일하면 듀티 사이클이 50%인 구형파가 생성됩니다.
R이 50% 미만인 듀티 사이클에 도달합니다. 1 의 저항은 R보다 낮습니다. 2 ’ 일반적으로 R 1 그리고 R 2 이를 달성하기 위해 전위차계로 대체될 수 있습니다. 다이오드를 사용하지 않고 불안정한 멀티바이브레이터를 사용하여 또 다른 구형파 발생기 회로를 구축할 수 있습니다. 아르 자형 2 핀 3과 2 또는 출력 단자와 트리거 단자 사이에 연결됩니다. 아래는 회로도입니다.
이 회로의 충전 및 방전 과정은 모두 저항 R을 통해서만 발생합니다. 2 . 저항 R로 충전할 때 커패시터가 외부 연결에 노출되어서는 안 됩니다. 1 , 높은 값으로 설정해야 합니다. 또한 이는 커패시터가 최대 전위(V)까지 충전되도록 보장하는 역할을 합니다. CC ).
응용 – 펄스 위치 변화
2개의 555 타이머 IC(그 중 하나는 불안정 모드에서 실행되고 반대는 단안정 모드에서 실행)는 펄스 위치 변조를 제공합니다. 첫째, IC 555는 불안정 모드에 있고 변조 신호는 핀 5에 적용되며 IC 555는 펄스 폭 변조파를 출력으로 생성합니다. 단안정 모드에서 실행되는 다음 IC 555의 트리거링 입력은 이 PWM 신호를 수신합니다. 두 번째 IC 555의 출력 펄스 위치는 다시 한번 변조 신호에 의존하는 PWM 신호에 따라 달라집니다.
다음은 두 개의 555 타이머 집적 회로를 사용하는 펄스 위치 변조기의 회로 구성입니다.
제1 IC(555)의 최소 전압 또는 임계값 레벨을 결정하는 제어 전압을 조정하여 UTL(Upper Threshold Level)을 생성한다.
적용되는 변조 신호에 따라 임계 전압이 변하면 펄스 폭과 시간 지연도 변합니다. 이 PWM 신호가 두 번째 IC를 트리거하기 위해 적용되면 변경되는 유일한 것은 출력 펄스의 위치뿐이며 진폭이나 폭도 변경되지 않습니다.
결론
555 타이머 IC는 추가 구성 요소와 결합할 때 자유 실행 발진기 또는 불안정한 멀티바이브레이터로 작동할 수 있습니다. 불안정 모드의 555 타이머 IC는 펄스열 생성, 변조 및 구형파 생성에 이르는 다양한 애플리케이션에 사용됩니다.