Таймер 555, впервые представленный фирмой Signetics в 1972 г., является одноцикловым таймером, подобным по структуре и принципам действия экспоненциальной хронирующей схеме. Это таймер общего назначения, пригодный к моностабильному и астабильному режимам работы в широком диапазоне.
рис.1.
Функциональная блок-схема таймера 555 дана на рис. 1. Действие схемы следующее: резисторная цепочка делителя напряжения, включающая три одинаковых резистора, устанавливает пороговые напряжения верхнего и нижнего компараторов 2/3Vcc и 1/3Vcc соответственно. Хронирующий цикл схемы начинается с запускающего входного импульса ниже значения нижнего порога 1/3Vcc. Нижний компаратор изменяет состояние, и управляющий триггер переключает выход на его высокий уровень (который на 2Vbe и IR ниже Vсс) и запирает разряжающий транзистор Q1 . Это позволяет внешней емкости С заряжаться до Vсс ,через внешний резистор Ra. Когда напряжение внешней емкости достигнет верхнего порога напряжения компаратора 2/3Vcc верхний компаратор изменит состояние, что будет причиной для управляющего триггера вновь возвратиться к исходному положению. Выход таймера возвратится на нижний уровень, и транзистор Q1 отопрется для быстрого разряда внешней емкости.
Выход является высоким только во время цикла заряда емкости, который определяется значениями Ra и С. Принципиальная схема таймера 555 дана на рис. 2.
рис.2.
Резисторная цепочка делителя„ которая определяет пороговые напряжения, включает в себя 5-кОм резисторы R7, R8 и R9 и транзисторы смещения Q4 и Q13 верхнего и нижнего компараторов соответственно. Транзисторы Q1-Q8 составляют верхний компаратор. Транзисторы Q5-Q8 используются как активная нагрузка для увеличения коэффициента усиления компаратора. Входные дифференциальные каскады на транзисторах по схеме Дарлингтона, используемые в разработке компаратора, обеспечивают высокое входное полное сопротивление и низкий входной ток, что допускает широкий диапазон значений внешнего времязадающего резистора, используемого для конкретного применения.
Два выхода компараторов, взятые от коллекторов транзисторов Q6, Q10 и Q11, питают управляющий триггер, который состоит из Q16 и Q17. Транзисторы Q9 и Q19 являются транзисторами смещения для нижнего компаратора и триггера.
Выходной каскад таймера 555 — это универсальная двухтактная схема, состоящая из транзисторов Q20-Q24. Она может быть источником или приемником тока в 200 мА при напряжени питания 15 В и может управлять входами ТТЛ-кристаллов с питанием 5 В.
Работу схемы можно объяснить следующим образом. Запускающий входной импульс ниже, чем 1/3Vcc, поступивший на базу транзистора Q10 (вывод 2), отпирает транзисторы Q10 и Q11 и вызывает положительный перепад на выходе компаратора на резисторе R6. Это является причиной отпирания транзистора Q15 вызывающего снижение потенциала его коллектора, что устанавливает фиксацию триггера путем запирания Q16 и открывания Q17, которые затем ведут к понижению потенциала коллектора Q17 и, следовательно, к понижению выхода триггера. Для такого состояния триггера транзистор Q20 и разряжающий транзистор Q14 выключены и выход (вывод 3) высокий. Это установленное состояние фиксации останется до тех пор, пока схема не будет вновь возвращена к исходному положению.
Когда напряжение на выводе 6 достигнет верхнего порогового напряжения 2/3Vcc, потенциал на выходе Q6 повышается и включается Q16. Транзистор Q16 снимает питание базы Q17, выключает его и перебрасывает триггер. Альтернативный способ переброса триггера производится подачей низкого уровня на вход сброса (вывод 4), который соединен с базой транзистор сброса Q25. Это включает транзистор Q25, который затем выключает транзистор Q17 путем устранения питания его базы и изменяет на обратное смещение диода Q18. Независимо от используемого метода вновь установленное состояние выключает транзистор Q17 и выключает Q20. При этом высоком выходе триггер разряжающий транзистор Q14 и выходной токоприемный транзистор Q24 включены, а выход находится в своем низком состоянии, которое определяется величиной напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения Vce (нас). транзистора Q24.
Источник — Уильямс А. Применение интегральных схем. Практическое руководство. Том 1. (1987)
Загрузка...