Онлайн справочник - Вклад [ru]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555

2022-06-29T15:23:08Z

Valemak: /* Оборудование и материалы */

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-monostable-multivibrator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Monostable Multivibrator]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Одна батарея 9 В
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
*Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
*Часы с отображением секунд или секундомер
*Провод длиной от 1½ до 2 дюймов (от 3,8 до 5 мм), согнутый пополам (красный провод на иллюстрациях)
*ИС таймера U1 – 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*D2 – зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
*R1, R2 – резисторы 1 кОм ¼ Вт
*Rt – резистор 27 кОм, ¼ Вт
*Rt – резистор 270 кОм, ¼ Вт
*C1, C2 – конденсаторы 0,1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1069 или аналог)
*Ct – конденсатор 10 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*Ct – конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 13: «Конденсаторы» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Электрическое поле и ёмкость|Электрическое поле и ёмкость]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 13: «Конденсаторы» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Конденсаторы и дифференциальное исчисление|Конденсаторы и дифференциальное исчисление]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт напряжения и силы тока|Расчёт напряжения и силы тока]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт неизвестного времени|Расчёт неизвестного времени]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «Мультивибраторы» (раздел «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы/Моностабильные мультивибраторы|Моностабильные мультивибраторы]]»)

== Цели эксперимента ==

*Узнать, как работает моностабильный мультивибратор
*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Использовать таймер 555 в качестве моностабильного мультивибратора

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_4_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_4_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.]]

== Ход эксперимента ==

Это одна из самых основных схем с использованием 555. Эта схема является частью этого описания чипов, дополненного математикой, необходимой для проектирования в соответствии со спецификацией, и является одной из причин, по которой интегральную схему 555 называют именно таймером.

Показанный на рисунке зелёный светодиод загорается, когда на выходе 555 «высокий» уровень (т. е. переключение на '''VCC'''), а красный светодиод загорается, когда на выходе 555 «низкий» уровень (переключение на «землю»).

Этот конкретный ''моностабильный мультивибратор'' (также известный как ''таймер'') не является перезапускаемым.

Сие значит, что после запуска он будет игнорировать дальнейшие входные данные в течение временно́го цикла, за одним исключением, которое будет обсуждаться в следующем абзаце.

Таймер запускается, когда вход становится «низким» или переключается на уровень «земли», а выход становится «высоким».

Вы можете убедиться в этом, подключив красный провод, показанный на рисунке, между «землёй» и точкой '''B''', отсоединив его и снова подключив.

Это недопустимое условие для того, чтобы вход оставался «низким» для этой схемы по истечении тайм-аута.

По этой причине были добавлены резисторы '''R3''' и '''C1''' – для создания формирователя сигнала, который позволяет выполнять запуск только по фронту и предотвращает недопустимый ввод.

Вы можете убедиться в этом, подключив красный провод между «землёй» и точкой '''А'''.

Таймер запустится, когда провод будет вставлен в макетную плату между этими двумя точками, и проигнорирует дальнейшие контакты.

Если вы заставите вход таймера оставаться на «низком» уровне после тайм-аута, выход останется «высоким», даже если таймер завершит отсчёт. Как только это заземление будет удалено, таймер станет «низким».
'''Rt''' и '''Ct''' выбраны для хронометража продолжительностью 3 секунды. Вы можете проверить это с помощью часов, 3 секунды достаточно, чтобы мы, медлительные людишки, успели их измерить.

Попробуйте поменять местами '''Rt''' и '''Ct''' с резистором 27 кОм и конденсаторами на 100 мкФ. Поскольку ответ на формулу один и тот же, не должно быть никакой разницы в том, как она работает.

Затем попробуйте поменять местами '''Rt''' с резистором 270 кОм, поскольку постоянная времени RC теперь в 10 раз больше, вы должны приблизиться к 30 секундам.

Резистор и конденсатор, вероятно, имеют допуск 5% и 20% соответственно, поэтому расчётное время, которое вы измеряете, может отличаться на 25%, хотя обычно оно будет намного ближе.

Ещё одной приятной особенностью 555 является его невосприимчивость к напряжению питания.

Если вы замените батарею 9 В на батарею 6 В или 12 В, вы должны получить идентичные результаты, хотя интенсивность свечения светодиода изменится.

'''C2''' на самом деле не нужен. Интегральная схема 555 имеет эту опцию на случай, если таймер используется в среде с «шумами» в линии электропитания.

Вы можете удалить его и не заметить разницы. Сам 555 является источником «шума», поскольку существует очень короткий период времени, когда транзисторы с обеих сторон выхода проводят ток, создавая скачок напряжения (измеряемый в наносекундах) от источника питания.

== Теоретическое обоснование ==

Глядя на показанную функциональную схему, вы можете видеть, что контакт 7 – это транзистор, замыкающий «землю».

[[File:VI-8_4_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Контакт 7 замыкается на «землю».|alt=Рис. 3. Контакт 7 замыкается на «землю».]]

Этот транзистор – просто переключатель, который нормально работает до тех пор, пока на выводе 2 (который подключён через компаратор C1, питающий внутренний триггер) не появится «низкий» уровень, позволяя конденсатору '''Ct''' начать заряжаться.

Контакт 7 остаётся закрытым до тех пор, пока напряжение на '''Ct''' не поднимется до ⅔ напряжения источника питания, после чего время таймера истекает, и транзистор на контакте 7 снова включается, что является его нормальным состоянием в этой схеме.

На рисунке 4 ниже показана последовательность переключений, где красный цвет соответствует более высокому напряжению, а зелёный — заземлению (0 вольт), со спектром между ними, поскольку это в основном аналоговая схема.

[[File:VI-8_4_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Временны́е циклы 555 – показана кривая заряда через '''Ct'''.|alt=Рис. 4. Временны́е циклы 555 – показана кривая заряда через Ct.]]

[[File:VI-8_4_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Моностабильный мультивибратор 555 – функциональная принципиальная схема.|alt=Рис. 5. Моностабильный мультивибратор 555 – функциональная принципиальная схема.]]

На рисунке 5 выше показана начальная и конечная точка этой схемы, где она ожидает триггера для запуска временно́го цикла.

В этот момент транзистор на выводе 7 разомкнут, оставляя конденсатор Ct разряженным.

[[File:VI-8_4_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Моностабильный мультивибратор 555 (транзистор на выводе 7 разомкнут).|alt=Рис. 6. Моностабильный мультивибратор 555 (транзистор на выводе 7 разомкнут).]]

На рисунке 6 выше показано, что происходит, когда 555 получает триггер, запуская последовательность.

'''Ct''' не успел накопить напряжение, но зарядка началась.

[[File:VI-8_4_7.png|400px|center|thumb|Рис. 7. Моностабильный мультивибратор 555 (зарядка '''Ct''' началась).|alt=Рис. 7. Моностабильный мультивибратор 555 (зарядка Ct началась).
]]
На рисунке 7 выше показана зарядка конденсатора, в это время схема находится в устойчивой конфигурации и на выходе «высокий» уровень.

[[File:VI-8_4_8.png|400px|center|thumb|'''Рис. 8.''' Моностабильный мультивибратор 555 (устойчивая конфигурация, «высокий» выход).|alt=Рис. 8. Моностабильный мультивибратор 555 (устойчивая конфигурация, «высокий» выход).]]

На рисунке 8 выше показана схема в середине выключения по истечении тайм-аута.

Конденсатор зарядился до 67%, верхнего предела схемы 555, что привело к переключению состояний его внутреннего триггера.

Как показано, транзистор ещё не переключился, и при этом разрядится '''Ct'''.

[[File:VI-8_4_9.png|400px|center|thumb|'''Рис. 9.''' Моностабильный мультивибратор 555 ('''Ct''' разряжен).|alt=Рис. 9. Моностабильный мультивибратор 555 (Ct разряжен).]]

На рисунке 9 выше показана схема после того, как она пришла в равновесие, это практически то же состояние что и на рисунке 5.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555

2022-06-29T15:22:52Z

Valemak: /* Оборудование и материалы */

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-monostable-multivibrator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Monostable Multivibrator]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Одна батарея 9 В
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
*Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
*Часы с отображением секунд или секундомер
*Провод длиной от 1½ до 2 дюймов (от 3,8 до 5 мм), согнутый пополам (красный провод на иллюстрациях)
*ИС таймера U1 – 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*D2 – зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
*R1, R2 – резисторы 1 кОм ¼ Вт
*Rt – резистор 27 кОм, ¼ Вт
*Rt – резистор 270 кОм, ¼ Вт
*C1, C2 – конденсаторы 0,1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1069 или аналог)
*Ct – конденсатор 10 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*Ct – конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 13: «Конденсаторы» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Электрическое поле и ёмкость|Электрическое поле и ёмкость]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 13: «Конденсаторы» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Конденсаторы и дифференциальное исчисление|Конденсаторы и дифференциальное исчисление]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт напряжения и силы тока|Расчёт напряжения и силы тока]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт неизвестного времени|Расчёт неизвестного времени]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «Мультивибраторы» (раздел «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы/Моностабильные мультивибраторы|Моностабильные мультивибраторы]]»)

== Цели эксперимента ==

*Узнать, как работает моностабильный мультивибратор
*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Использовать таймер 555 в качестве моностабильного мультивибратора

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_4_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_4_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.]]

== Ход эксперимента ==

Это одна из самых основных схем с использованием 555. Эта схема является частью этого описания чипов, дополненного математикой, необходимой для проектирования в соответствии со спецификацией, и является одной из причин, по которой интегральную схему 555 называют именно таймером.

Показанный на рисунке зелёный светодиод загорается, когда на выходе 555 «высокий» уровень (т. е. переключение на '''VCC'''), а красный светодиод загорается, когда на выходе 555 «низкий» уровень (переключение на «землю»).

Этот конкретный ''моностабильный мультивибратор'' (также известный как ''таймер'') не является перезапускаемым.

Сие значит, что после запуска он будет игнорировать дальнейшие входные данные в течение временно́го цикла, за одним исключением, которое будет обсуждаться в следующем абзаце.

Таймер запускается, когда вход становится «низким» или переключается на уровень «земли», а выход становится «высоким».

Вы можете убедиться в этом, подключив красный провод, показанный на рисунке, между «землёй» и точкой '''B''', отсоединив его и снова подключив.

Это недопустимое условие для того, чтобы вход оставался «низким» для этой схемы по истечении тайм-аута.

По этой причине были добавлены резисторы '''R3''' и '''C1''' – для создания формирователя сигнала, который позволяет выполнять запуск только по фронту и предотвращает недопустимый ввод.

Вы можете убедиться в этом, подключив красный провод между «землёй» и точкой '''А'''.

Таймер запустится, когда провод будет вставлен в макетную плату между этими двумя точками, и проигнорирует дальнейшие контакты.

Если вы заставите вход таймера оставаться на «низком» уровне после тайм-аута, выход останется «высоким», даже если таймер завершит отсчёт. Как только это заземление будет удалено, таймер станет «низким».
'''Rt''' и '''Ct''' выбраны для хронометража продолжительностью 3 секунды. Вы можете проверить это с помощью часов, 3 секунды достаточно, чтобы мы, медлительные людишки, успели их измерить.

Попробуйте поменять местами '''Rt''' и '''Ct''' с резистором 27 кОм и конденсаторами на 100 мкФ. Поскольку ответ на формулу один и тот же, не должно быть никакой разницы в том, как она работает.

Затем попробуйте поменять местами '''Rt''' с резистором 270 кОм, поскольку постоянная времени RC теперь в 10 раз больше, вы должны приблизиться к 30 секундам.

Резистор и конденсатор, вероятно, имеют допуск 5% и 20% соответственно, поэтому расчётное время, которое вы измеряете, может отличаться на 25%, хотя обычно оно будет намного ближе.

Ещё одной приятной особенностью 555 является его невосприимчивость к напряжению питания.

Если вы замените батарею 9 В на батарею 6 В или 12 В, вы должны получить идентичные результаты, хотя интенсивность свечения светодиода изменится.

'''C2''' на самом деле не нужен. Интегральная схема 555 имеет эту опцию на случай, если таймер используется в среде с «шумами» в линии электропитания.

Вы можете удалить его и не заметить разницы. Сам 555 является источником «шума», поскольку существует очень короткий период времени, когда транзисторы с обеих сторон выхода проводят ток, создавая скачок напряжения (измеряемый в наносекундах) от источника питания.

== Теоретическое обоснование ==

Глядя на показанную функциональную схему, вы можете видеть, что контакт 7 – это транзистор, замыкающий «землю».

[[File:VI-8_4_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Контакт 7 замыкается на «землю».|alt=Рис. 3. Контакт 7 замыкается на «землю».]]

Этот транзистор – просто переключатель, который нормально работает до тех пор, пока на выводе 2 (который подключён через компаратор C1, питающий внутренний триггер) не появится «низкий» уровень, позволяя конденсатору '''Ct''' начать заряжаться.

Контакт 7 остаётся закрытым до тех пор, пока напряжение на '''Ct''' не поднимется до ⅔ напряжения источника питания, после чего время таймера истекает, и транзистор на контакте 7 снова включается, что является его нормальным состоянием в этой схеме.

На рисунке 4 ниже показана последовательность переключений, где красный цвет соответствует более высокому напряжению, а зелёный — заземлению (0 вольт), со спектром между ними, поскольку это в основном аналоговая схема.

[[File:VI-8_4_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Временны́е циклы 555 – показана кривая заряда через '''Ct'''.|alt=Рис. 4. Временны́е циклы 555 – показана кривая заряда через Ct.]]

[[File:VI-8_4_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Моностабильный мультивибратор 555 – функциональная принципиальная схема.|alt=Рис. 5. Моностабильный мультивибратор 555 – функциональная принципиальная схема.]]

На рисунке 5 выше показана начальная и конечная точка этой схемы, где она ожидает триггера для запуска временно́го цикла.

В этот момент транзистор на выводе 7 разомкнут, оставляя конденсатор Ct разряженным.

[[File:VI-8_4_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Моностабильный мультивибратор 555 (транзистор на выводе 7 разомкнут).|alt=Рис. 6. Моностабильный мультивибратор 555 (транзистор на выводе 7 разомкнут).]]

На рисунке 6 выше показано, что происходит, когда 555 получает триггер, запуская последовательность.

'''Ct''' не успел накопить напряжение, но зарядка началась.

[[File:VI-8_4_7.png|400px|center|thumb|Рис. 7. Моностабильный мультивибратор 555 (зарядка '''Ct''' началась).|alt=Рис. 7. Моностабильный мультивибратор 555 (зарядка Ct началась).
]]
На рисунке 7 выше показана зарядка конденсатора, в это время схема находится в устойчивой конфигурации и на выходе «высокий» уровень.

[[File:VI-8_4_8.png|400px|center|thumb|'''Рис. 8.''' Моностабильный мультивибратор 555 (устойчивая конфигурация, «высокий» выход).|alt=Рис. 8. Моностабильный мультивибратор 555 (устойчивая конфигурация, «высокий» выход).]]

На рисунке 8 выше показана схема в середине выключения по истечении тайм-аута.

Конденсатор зарядился до 67%, верхнего предела схемы 555, что привело к переключению состояний его внутреннего триггера.

Как показано, транзистор ещё не переключился, и при этом разрядится '''Ct'''.

[[File:VI-8_4_9.png|400px|center|thumb|'''Рис. 9.''' Моностабильный мультивибратор 555 ('''Ct''' разряжен).|alt=Рис. 9. Моностабильный мультивибратор 555 (Ct разряжен).]]

На рисунке 9 выше показана схема после того, как она пришла в равновесие, это практически то же состояние что и на рисунке 5.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555

2022-06-29T15:22:02Z

Valemak:

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-hysteretic-oscillator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Hysteretic Oscillator]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Одна батарея 9 В
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
*Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
*ИС таймер U1 – 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*D2 — зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
*R1, R2 – резисторы 1 кОм, ¼ Вт
*R3 — резистор 10 Ом, ¼ Вт
*R4 — 10 кОм, 15-оборотный потенциометр (каталог Radio Shack №271-343)
*C1 — конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1434 или аналог)
*C1 — конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях|Постоянные времени в RC и L/R цепях]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 8: «Операционные усилители» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Операционные усилители/Положительная обратная связь|Положительная обратная связь]]»)

== Цели эксперимента ==

*Использование триггера Шмитта для простого RC-генератора
*Практическое применение постоянной времени RC
*Изучение одной из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с интегральным таймером 555

== Схематическая диаграмма ==

Вот один из вариантов схемы:

[[File:VI-8_3_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Принципиальная схема гистерезисного генератора на таймере 555.|alt=Рис. 1. Принципиальная схема гистерезисного генератора на таймере 555.]]

Как упоминалось [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Триггер Шмитта на интегральном таймере 555|в предыдущем эксперименте]], существует ещё одно стандартное соглашение для схем:

[[File:VI-8_3_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Принципиальная схема гистерезисного генератора (триггер Шмитта показан стандартным способом).|alt=Рис. 2. Принципиальная схема гистерезисного генератора (триггер Шмитта показан стандартным способом).]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_3_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 1).|alt=Рис. 3. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 1).]]

[[File:VI-8_3_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 2).|alt=Рис. 4. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 2).]]

== Ход эксперимента ==

Это один из самых простых RC-генераторов. Всё просто и предсказуемо. В этой конструкции будет работать любой инвертирующий триггер Шмитта, хотя частота будет несколько сдвигаться в зависимости от гистерезиса затвора.

Эта схема имеет нижнюю конечную частоту 0,7 Гц, что означает, что каждый светодиод будет чередоваться и гореть чуть меньше секунды. Когда вы поворачиваете потенциометр против часовой стрелки, частота будет увеличиваться, приближаясь к диапазону высоких частот. Вы можете проверить это с помощью аудиодетектора ([[Электроника:Эксперименты/Дискретные полупроводниковые схемы/Аудио осциллограф|мы разбирались]], как его можно сделать своими руками) или пьезоэлектрического динамика, поскольку вы продолжаете поворачивать потенциометр, высота звука будет повышаться. Вы можете увеличить частоту в 100 раз, заменив конденсатор на другой номиналом 1 мкФ, что поднимет максимальную частоту до ультразвукового диапазона, около 70 кГц.

Таймер 555 не переходит от одной шины к другой (он не совсем достигает верхнего напряжения питания) из-за его выходных транзисторов Дарлингтона, и это приводит к тому, что прямоугольная волна генераторов не совсем симметрична. Вы замечаете это, глядя на светодиоды? Чем выше напряжение питания, тем менее выражена эта асимметрия, а при более низких напряжениях питания она усугубляется. Если наблюдается «высокий» выход «от рельса к рельсу», это 50% прямоугольная волна, которую можно получить, если использовать версию 555 с КМОП, такую как TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718).

'''R3''' был добавлен для предотвращения короткого замыкания выхода ИС через '''C1''', так как конденсатор закорачивает часть переменного тока выхода 555 на «землю». На разряженной батарее это не заметно, а вот со свежими 9-вольтовыми ИС 555 будет сильно греться. Если вы удалите резистор и настроите '''R4''' на максимальную частоту, вы можете проверить это. Это плохо для батареи или 555, но кратковременный тест они перенесут.

== Теоретическое обоснование ==

Это гистерезисный осциллятор, который является разновидностью генератора релаксационных колебаний. Также является нестабильным мультивибратором. Это логическое ответвление [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Триггер Шмитта на интегральном таймере 555|показанного ранее эксперимента]] с триггером Шмитта 555.

Формула для расчёта частоты с этой конфигурацией с использованием таймера 555:

[[File:VI-8_3_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Формула для частоты.|alt=Рис. 5. Формула для частоты.]]

Гистерезис в 555 зависит от напряжения питания, поэтому частота генератора была бы относительно независима от напряжения питания, если бы не отсутствие выхода от шины к шине.

Выход 555 либо уходит на «землю», либо относительно близко к плюсовому напряжению. Это позволяет резистору и конденсатору заряжаться и разряжаться через выходной контакт. Так как это сигнал цифрового типа, светодиоды очень мало взаимодействуют при его работе. Первый импульс, генерируемый генератором, немного длиннее остальных. Это и кривые заряда/разряда показаны на следующей иллюстрации, которая также показывает, почему создается асимметричная прямоугольная волна.

[[File:VI-8_3_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Сигналы осциллографа на таймере 555.|alt=Рис. 6. Сигналы осциллографа на таймере 555.]]

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

2022-06-29T06:46:20Z

Valemak: /* Ход эксперимента */

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-red-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Red LED Flasher]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)
*U1 – микросхема таймера КМОП TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*Q1 – 2N3906 PNP-транзистор, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1604 или аналог
*Q2 – транзистор 2N2222 NPN, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1617 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*R3 – резистор 2,2 кОм, ¼ Вт, 5%
*R4 – резистор 27 Ом, ¼ Вт, 5 % (или проследите, чтобы выбрать лучшее значение)
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях|Постоянные времени в RC и L/R цепях]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 4: «[[Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы|Биполярные транзисторы]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Освоить концепцию рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду
*Научиться использовать транзисторы для улучшения усиления по току
*Научиться правильно рассчитывать номинал резистора для светодиода

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_8_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_8_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах]]
.
== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Схема, показанная [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], имеет один большой недостаток — отсутствие контроля тока светодиода. В этом эксперименте используется та же базовая схема 555 и добавлены транзисторные драйверы, чтобы исправить это.

Детали, используемые для этого транзисторного драйвера, не являются критическими. Он предназначен для минимальной загрузки TLC555 и полного включения '''Q2'''. Это важно, так как при приближении напряжения батареи к 2 В драйв от TLC555 снижается до минимальных значений. Биполярные транзисторы могут быть хорошими переключателями.

Поскольку светодиоды могут иметь очень много вариаций, '''R4''' следует настроить в соответствии с конкретным используемым светодиодом. Ток ограничен 18,5 мА при 27 Ом и '''Vf''' (прямое падение напряжения светодиода) 2,5 В, светодиод '''Vf''' 2,1 В потребляет 33 мА, а светодиод '''Vf''' 1,5 потребляет 56 мА. Последний случай имеет слишком большой ток, не говоря уже о том, что это может сказаться на сроке службы батареи. Чтобы исправить это, используйте 47 Ом, если '''Vf''' составляет 2,1 В, и 75 Ом, если '''Vf''' составляет 1,5 В, предполагая, что целевой ток составляет 20 мА.

Вы можете измерить '''Vf''', используя перемычку, показанную красным на рисунке, которая будет постоянно включать светодиод. Вы можете рассчитать значение '''R4''', используя уравнение:

{| class="wikitable"
|-
| '''R4''' = (3 В - '''Vf''') / 0,02 А
|}

[[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|В предыдущем эксперименте]] упоминалось, что конденсатор '''С2''' продлевает срок службы батарей. Интересный эксперимент – периодически снимать эту часть и смотреть, что получится. Сначала вы заметите, что угас светодиод, а через неделю-две схема сдохнет без него, однако через пару секунд возобновит работу при его замене. Этот «маячок» будет работать в течение 3 месяцев от свежих щелочных батареек типа ААА.

== Теоретическое обоснование ==

Генератор КМОП 555 был полностью объяснён [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], поэтому драйвер транзистора будет в центре этого объяснения.

Драйвер транзистора сочетает в себе элементы конфигурации с общим коллектором на транзисторе '''Q1''' и схемы с общим эмиттером на транзисторе '''Q2'''. Это обеспечивает очень высокое входное сопротивление, позволяя '''Q2''' полностью открыться. Входное сопротивление транзистора равно '''β''' (коэффициент усиления) транзистора, умноженному на сопротивление эмиттера. Если коэффициент усиления '''Q1''' равен 50 (минимальное значение), драйвер нагружает TLC555 более чем 100 кОм. Транзисторы могут иметь большие различия в коэффициенте усиления даже в пределах одного семейства.

Когда '''Q1''' включается, 1 мА отправляется на '''Q2'''. Этого более чем достаточно, чтобы полностью включить '''Q2''', что называется ''насыщением''. '''Q2''' используется как простой переключатель для светодиода.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

2022-06-29T06:44:34Z

Valemak: /* Ссылки по теме */

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-red-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Red LED Flasher]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)
*U1 – микросхема таймера КМОП TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*Q1 – 2N3906 PNP-транзистор, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1604 или аналог
*Q2 – транзистор 2N2222 NPN, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1617 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*R3 – резистор 2,2 кОм, ¼ Вт, 5%
*R4 – резистор 27 Ом, ¼ Вт, 5 % (или проследите, чтобы выбрать лучшее значение)
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях|Постоянные времени в RC и L/R цепях]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 4: «[[Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы|Биполярные транзисторы]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Освоить концепцию рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду
*Научиться использовать транзисторы для улучшения усиления по току
*Научиться правильно рассчитывать номинал резистора для светодиода

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_8_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_8_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах]]
.
== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Схема, показанная [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], имеет один большой недостаток — отсутствие контроля тока светодиода. В этом эксперименте используется та же базовая схема 555 и добавлены транзисторные драйверы, чтобы исправить это.

Детали, используемые для этого транзисторного драйвера, не являются критическими. Он предназначен для минимальной загрузки TLC555 и полного включения Q2. Это важно, так как при приближении напряжения батареи к 2 В драйв от TLC555 снижается до минимальных значений. Биполярные транзисторы могут быть хорошими переключателями.

Поскольку светодиоды могут иметь очень много вариаций, R4 следует настроить в соответствии с конкретным используемым светодиодом. Ток ограничен 18,5 мА при 27 Ом и Vf (прямое падение напряжения светодиода) 2,5 В, светодиод Vf 2,1 В потребляет 33 мА, а светодиод Vf 1,5 потребляет 56 мА. Последний случай имеет слишком большой ток, не говоря уже о том, что это может сказаться на сроке службы батареи. Чтобы исправить это, используйте 47 Ом, если Vf составляет 2,1 В, и 75 Ом, если Vf составляет 1,5 В, предполагая, что целевой ток составляет 20 мА.

Вы можете измерить Vf, используя перемычку, показанную красным на рисунке, которая будет постоянно включать светодиод. Вы можете рассчитать значение R4, используя уравнение:

{| class="wikitable"
|-
| '''R4''' = (3 В - '''Vf''') / 0,02 А
|}

[[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|В предыдущем эксперименте]] упоминалось, что конденсатор '''С2''' продлевает срок службы батарей. Интересный эксперимент – периодически снимать эту часть и смотреть, что получится. Сначала вы заметите, что угас светодиод, а через неделю-две схема сдохнет без него, однако через пару секунд возобновит работу при его замене. Этот «маячок» будет работать в течение 3 месяцев от свежих щелочных батареек типа ААА.

== Теоретическое обоснование ==

Генератор КМОП 555 был полностью объяснён [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], поэтому драйвер транзистора будет в центре этого объяснения.

Драйвер транзистора сочетает в себе элементы конфигурации с общим коллектором на транзисторе '''Q1''' и схемы с общим эмиттером на транзисторе '''Q2'''. Это обеспечивает очень высокое входное сопротивление, позволяя '''Q2''' полностью открыться. Входное сопротивление транзистора равно '''β''' (коэффициент усиления) транзистора, умноженному на сопротивление эмиттера. Если коэффициент усиления '''Q1''' равен 50 (минимальное значение), драйвер нагружает TLC555 более чем 100 кОм. Транзисторы могут иметь большие различия в коэффициенте усиления даже в пределах одного семейства.

Когда '''Q1''' включается, 1 мА отправляется на '''Q2'''. Этого более чем достаточно, чтобы полностью включить '''Q2''', что называется ''насыщением''. '''Q2''' используется как простой переключатель для светодиода.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

2022-06-29T06:44:08Z

Valemak:

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-red-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Red LED Flasher]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)
*U1 – микросхема таймера КМОП TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*Q1 – 2N3906 PNP-транзистор, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1604 или аналог
*Q2 – транзистор 2N2222 NPN, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1617 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*R3 – резистор 2,2 кОм, ¼ Вт, 5%
*R4 – резистор 27 Ом, ¼ Вт, 5 % (или проследите, чтобы выбрать лучшее значение)
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях|Постоянные времени в RC и L/R цепях]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 4: «[[Электроника:Полупроводники/Биполярные транзистор|Биполярные транзисторы]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Освоить концепцию рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду
*Научиться использовать транзисторы для улучшения усиления по току
*Научиться правильно рассчитывать номинал резистора для светодиода

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_8_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_8_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах]]
.
== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Схема, показанная [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], имеет один большой недостаток — отсутствие контроля тока светодиода. В этом эксперименте используется та же базовая схема 555 и добавлены транзисторные драйверы, чтобы исправить это.

Детали, используемые для этого транзисторного драйвера, не являются критическими. Он предназначен для минимальной загрузки TLC555 и полного включения Q2. Это важно, так как при приближении напряжения батареи к 2 В драйв от TLC555 снижается до минимальных значений. Биполярные транзисторы могут быть хорошими переключателями.

Поскольку светодиоды могут иметь очень много вариаций, R4 следует настроить в соответствии с конкретным используемым светодиодом. Ток ограничен 18,5 мА при 27 Ом и Vf (прямое падение напряжения светодиода) 2,5 В, светодиод Vf 2,1 В потребляет 33 мА, а светодиод Vf 1,5 потребляет 56 мА. Последний случай имеет слишком большой ток, не говоря уже о том, что это может сказаться на сроке службы батареи. Чтобы исправить это, используйте 47 Ом, если Vf составляет 2,1 В, и 75 Ом, если Vf составляет 1,5 В, предполагая, что целевой ток составляет 20 мА.

Вы можете измерить Vf, используя перемычку, показанную красным на рисунке, которая будет постоянно включать светодиод. Вы можете рассчитать значение R4, используя уравнение:

{| class="wikitable"
|-
| '''R4''' = (3 В - '''Vf''') / 0,02 А
|}

[[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|В предыдущем эксперименте]] упоминалось, что конденсатор '''С2''' продлевает срок службы батарей. Интересный эксперимент – периодически снимать эту часть и смотреть, что получится. Сначала вы заметите, что угас светодиод, а через неделю-две схема сдохнет без него, однако через пару секунд возобновит работу при его замене. Этот «маячок» будет работать в течение 3 месяцев от свежих щелочных батареек типа ААА.

== Теоретическое обоснование ==

Генератор КМОП 555 был полностью объяснён [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], поэтому драйвер транзистора будет в центре этого объяснения.

Драйвер транзистора сочетает в себе элементы конфигурации с общим коллектором на транзисторе '''Q1''' и схемы с общим эмиттером на транзисторе '''Q2'''. Это обеспечивает очень высокое входное сопротивление, позволяя '''Q2''' полностью открыться. Входное сопротивление транзистора равно '''β''' (коэффициент усиления) транзистора, умноженному на сопротивление эмиттера. Если коэффициент усиления '''Q1''' равен 50 (минимальное значение), драйвер нагружает TLC555 более чем 100 кОм. Транзисторы могут иметь большие различия в коэффициенте усиления даже в пределах одного семейства.

Когда '''Q1''' включается, 1 мА отправляется на '''Q2'''. Этого более чем достаточно, чтобы полностью включить '''Q2''', что называется ''насыщением''. '''Q2''' используется как простой переключатель для светодиода.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

2022-06-29T06:41:19Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-red-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Red LED Flasher]</ref>= == Об...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-red-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Red LED Flasher]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)
*U1 – микросхема таймера КМОП TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*Q1 – 2N3906 PNP-транзистор, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1604 или аналог
*Q2 – транзистор 2N2222 NPN, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1617 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*R3 – резистор 2,2 кОм, ¼ Вт, 5%
*R4 – резистор 27 Ом, ¼ Вт, 5 % (или проследите, чтобы выбрать лучшее значение)
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 4: «Биполярные транзисторы»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «Электростатический разряд»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «Мультивибраторы»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Освоить концепцию рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду
*Научиться использовать транзисторы для улучшения усиления по току
*Научиться правильно рассчитывать номинал резистора для светодиода

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_8_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор на синих светодиодах.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_8_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор на синих светодиодах]]
.
== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Схема, показанная [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], имеет один большой недостаток — отсутствие контроля тока светодиода. В этом эксперименте используется та же базовая схема 555 и добавлены транзисторные драйверы, чтобы исправить это.

Детали, используемые для этого транзисторного драйвера, не являются критическими. Он предназначен для минимальной загрузки TLC555 и полного включения Q2. Это важно, так как при приближении напряжения батареи к 2 В драйв от TLC555 снижается до минимальных значений. Биполярные транзисторы могут быть хорошими переключателями.

Поскольку светодиоды могут иметь очень много вариаций, R4 следует настроить в соответствии с конкретным используемым светодиодом. Ток ограничен 18,5 мА при 27 Ом и Vf (прямое падение напряжения светодиода) 2,5 В, светодиод Vf 2,1 В потребляет 33 мА, а светодиод Vf 1,5 потребляет 56 мА. Последний случай имеет слишком большой ток, не говоря уже о том, что это может сказаться на сроке службы батареи. Чтобы исправить это, используйте 47 Ом, если Vf составляет 2,1 В, и 75 Ом, если Vf составляет 1,5 В, предполагая, что целевой ток составляет 20 мА.

Вы можете измерить Vf, используя перемычку, показанную красным на рисунке, которая будет постоянно включать светодиод. Вы можете рассчитать значение R4, используя уравнение:

{| class="wikitable"
|-
| '''R4''' = (3 В - '''Vf''') / 0,02 А
|}

[[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|В предыдущем эксперименте]] упоминалось, что конденсатор '''С2''' продлевает срок службы батарей. Интересный эксперимент – периодически снимать эту часть и смотреть, что получится. Сначала вы заметите, что угас светодиод, а через неделю-две схема сдохнет без него, однако через пару секунд возобновит работу при его замене. Этот «маячок» будет работать в течение 3 месяцев от свежих щелочных батареек типа ААА.

== Теоретическое обоснование ==

Генератор КМОП 555 был полностью объяснён [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода|в предыдущем эксперименте]], поэтому драйвер транзистора будет в центре этого объяснения.

Драйвер транзистора сочетает в себе элементы конфигурации с общим коллектором на транзисторе '''Q1''' и схемы с общим эмиттером на транзисторе '''Q2'''. Это обеспечивает очень высокое входное сопротивление, позволяя '''Q2''' полностью открыться. Входное сопротивление транзистора равно '''β''' (коэффициент усиления) транзистора, умноженному на сопротивление эмиттера. Если коэффициент усиления '''Q1''' равен 50 (минимальное значение), драйвер нагружает TLC555 более чем 100 кОм. Транзисторы могут иметь большие различия в коэффициенте усиления даже в пределах одного семейства.

Когда '''Q1''' включается, 1 мА отправляется на '''Q2'''. Этого более чем достаточно, чтобы полностью включить '''Q2''', что называется ''насыщением''. '''Q2''' используется как простой переключатель для светодиода.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 8 2.png

2022-06-29T06:40:24Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 8 1.png

2022-06-29T06:40:22Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода

2022-06-29T06:32:11Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-flyback-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Flyback LED Flas...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-flyback-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Flyback LED Flasher]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*U1, U2 – микросхема таймера CMOS TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*Q1 – 2N3906 PNP-транзистор, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1604 или аналог)
*Q2 – транзистор 2N2222 NPN, 15 шт. в упаковке (каталог Radio Shack №276-1617 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*D2 – синий светодиод (каталог Radio Shack №276-311 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*R3, R5 – резистор 10 кОм, ¼ Вт, 5%
*R4 – резистор 1 Мом, ¼ Вт, 5%
*R6 – 100 кОм, ¼ Вт, 5%
*R7 – резистор 1 кОм, ¼ Вт, 5%
*C1 – танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – керамический дисковый конденсатор 100 пФ (каталог Radio Shack №272-123)
*C3 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)
*L1 – индуктор или дроссель 200 мкГн (точное значение не критично, см. в конце главы)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях|Постоянные времени в RC и L/R цепях]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 4: «Биполярные транзисторы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы/Усилительный каскад с общим эмиттером|Усилительный каскад с общим эмиттером]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «Мультивибраторы» (раздел «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы/Моностабильные мультивибраторы|Моностабильные мультивибраторы]]»)

== Цели эксперимента ==

Научиться …

*… новому режиму работы для интегрального таймера 555
*… обращаться с электростатическими деталями
*… использовать транзистор для простого затвора (резисторно-транзисторный инвертор)
*… преобразовыванию энергии с помощью обратного хода катушки индуктивности
*… создавать индуктор

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_7_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор длительного действия на светодиодах обратного хода.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор длительного действия на светодиодах обратного хода.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_7_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор длительного действия на светодиодах обратного хода.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор длительного действия на светодиодах обратного хода.]]

== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Этот конкретный эксперимент основан на [[Электроника:Эксперименты/Дискретные полупроводниковые схемы/Коммутирующий диод|другом эксперименте]] (том VI «Эксперименты», глава «Дискретные полупроводниковые схемы», раздел «Коммутирующий диод»). Прежде чем продолжить», стоит просмотреть тот раздел.

Это последний эксперимент из серии создания светодиодных «мигалок» с длительным сроком службы. Они показали, как использовать КМОП 555 для мерцающего светодиода и как повысить напряжение батарей, чтобы можно было использовать светодиод с бо́льшим падением напряжения, чем у батареи. Здесь мы делаем то же самое, но используем катушку индуктивности вместо конденсатора.

Основная концепция заимствована из другого изобретения, похитителя джоулей. ''Похититель джоулей'' – это простой генератор на транзисторах, который также использует ''индуктивная отдача'', чтобы зажечь белый светодиод от батареи 1½ В. А ведь для того, чтобы светодиод начал проводить ток, требуется не менее 3,6 вольт! Как и в случае с похитителем джоулей, можно использовать 1½ вольта, чтобы заставить эту схему работать. Однако, поскольку КМОП 555 рассчитан на 2 вольта, минимум 1½ вольта не рекомендуется, но мы можем воспользоваться чрезвычайной эффективностью этой схемы. Если вы хотите узнать больше о похитителе джоулей, в Интернете можно найти много информации.

Эта схема также может управлять последовательностями из более чем 1-2 светодиода. По мере увеличения количества светодиодов способность батарей работать в течение длительного времени снижается, поскольку величина напряжения, которое может генерировать индуктор, в некоторой степени зависит от напряжения батареи. Для целей этого эксперимента использовались два разных светодиода, чтобы продемонстрировать его независимость от падения напряжения светодиода. Высокая интенсивность синего светодиода затмевает красный светодиод, но если приглядеться, то можно обнаружить, что как раз красный светодиод имеет максимальную яркость. Вы можете выбрать практически любой цвет светодиодов для этого эксперимента.

Как правило, необходимо устранить высокое напряжение, создаваемое индуктивной отдачей. Эта схема использует его, но, если вы ошибётесь с полярностью светодиодов, синий светодиод, который более чувствителен к электростатическому разряду, скорее всего, выйдет из строя (поверьте мне на слово). Неконтролируемый импульс от катушки напоминает электростатический разряд. Транзистор и TLC555 также могут быть в опасности.

Катушка индуктивности в этой схеме, вероятно, является наименее важной частью конструкции. Термин индуктивная катушка является обобщённым, вы также можете найти этот компонент, называемый индуктором, дросселем или просто катушкой. Соленоидная катушка также подойдёт, так как это тоже тип индуктора. Так же сгодится и катушка от реле. Из всех компонентов, которые я использовал, это, вероятно, наименее критичное. Действительно, катушки, вероятно, являются наиболее практичным компонентом, который вы можете сделать самостоятельно из существующих. Я ниже расскажу, как сделать катушку, которая будет работать в этой конструкции, но часть, показанная на иллюстрации, представляет собой дроссель на 200 мкГн, который я купил в местном магазине электроники.

== Теоретическое обоснование ==

И конденсаторы, и катушки индуктивности накапливают энергию. Конденсаторы пытаются поддерживать постоянное напряжение, тогда как катушки индуктивности пытаются поддерживать постоянный ток. Оба сопротивляются изменению своего соответствующего аспекта. Это основа для трансформатора обратного хода, который является обычной схемой, используемой в старых схемах ЭЛТ и других устройствах, где требуется высокое напряжение с минимумом усилий. Когда вы заряжаете катушку, вокруг неё расширяется магнитное поле, в основном это электромагнит, а магнитное поле накапливает энергию. Когда ток прекращается, это магнитное поле разрушается, создавая электричество, когда поле пересекает провода в катушке.

В этой схеме используются два нестабильных мультивибратора. Первый мультивибратор управляет вторым. Оба рассчитаны на минимальный ток, как и инвертор, выполненный на '''Q1'''. Оба генератора очень похожи, первый был рассмотрен в предыдущих экспериментах этой главы. Проблема в том, что он остаётся включённым («высоким») в 97% случаев. В предыдущих схемах мы использовали «низкое» состояние для включения светодиода, в данном случае «высокое» – это то, что включает второй мультивибратор. Использование простого транзисторного инвертора, рассчитанного на сверхнизкий ток, решает эту проблему. На самом деле это очень старое семейство логики, ''РТЛ'' (сокращение от '''''р'''езисторно-'''т'''ранзисторной '''л'''огики'').

Второй мультивибратор колеблется на частоте 68,6 кГц с прямоугольной волной около 50%. В этой схеме используются точно такие же принципы, как и [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Минимальное количество комплектующих для КМОП 555 прибора на красных светодиодах|в эксперименте с минимальным количеством деталей]]. Опять же, самые большие практические резисторы используются для минимизации тока, а это означает действительно небольшой конденсатор для '''C2'''. Эта высокочастотная прямоугольная волна используется для включения и выключения '''Q2''' в качестве простого переключателя.

На рисунке 3 ниже показано, что происходит, когда '''Q2''' находится в проводящем состоянии, и катушка начинает заряжаться. Если '''Q2''' останется включённым, это приведёт к эффективному короткому замыканию батарей, но поскольку это часть генератора, этого не произойдёт. Прежде чем катушка достигнет максимального тока, '''Q2''' переключается, и переключатель размыкается.

[[File:VI-8_7_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' '''Q2''' переключается, переключатель размыкается.|alt=Рис. 3. Q2 переключается, переключатель размыкается.]]

На рисунке 4 ниже показан '''Q2''', когда он разомкнут и катушка заряжена. Катушка пытается поддерживать ток, но при отсутствии пути разряда она не может этого сделать. Если бы не было пути разряда, катушка создавала бы импульс высокого напряжения, стремясь поддерживать ток, протекающий через неё, и это напряжение было бы достаточно высоким. Однако у нас есть пара светодиодов на пути разряда, поэтому импульс катушек быстро переходит к падению напряжения объединённых светодиодов, а затем сбрасывает остаток своего заряда в виде тока. В результате не генерируется высокое напряжение, а происходит преобразование в напряжение, необходимое для зажигания светодиодов.

[[File:VI-8_7_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' '''Q2''' разомкнут, катушка заряжена.|alt=Рис. 4. Q2 разомкнут, катушка заряжена.]]

Светодиоды работают в импульсном режиме, а кривая интенсивности света довольно точно повторяет кривую разряда катушки. Однако человеческий глаз усредняет этот световой поток до того, что мы воспринимаем как непрерывный свет.

== Оборудование и материалы (для создания катушки индуктивности) ==

*26 футов (≈ 8 метров) магнитного провода 26AWG (каталог Radio Shack №278-1345 или аналог)
*Винт 6/32×1,5 дюйма, винт M4×30 мм или гвоздь аналогичного диаметра, обрезанный по размеру, из стали или железа (но не из нержавеющей стали).
*Соответствующая стопорная гайка
*Прозрачная лента (необходима при использовании винтов)
*Суперклей
*Паяльник и припой

Как уже упоминалось ранее, это не прецизионная деталь. Катушки индуктивности в целом могут иметь большую дисперсию для многих приложений, и конкретно это может быть сильно завышено. Цель здесь больше 220 мкГн.

Если вы используете винт, используйте один слой прозрачной ленты между резьбой и проволокой. Это делается для того, чтобы резьба винта не врезалась в провод и не закоротила катушку. Если вы используете стопорную гайку, наденьте её на винт на расстоянии 1 дюйм (≈ 25 мм) от головки винта. Начиная примерно в 1 дюйме от одного конца проволоки, используйте клей, чтобы прикрепить проволоку к шляпке гвоздя или винта, как показано на рисунке 5 ниже. Дайте клею схватиться.

[[File:VI-8_7_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Используйте клей, чтобы прикрепить проволоку к шляпке гвоздя.|alt=Рис. 5. Используйте клей, чтобы прикрепить проволоку к шляпке гвоздя.]]

Аккуратно и туго намотайте проволоку на 1 дюйм длины, снова прикрепив её суперклеем (рисунок 5 выше). Вы можете использовать дрель с переменной скоростью, чтобы помочь с этим, только действуйте осторожно. Как и любой электроприбор, дрель может вас «укусить». Крепко держите проволоку, пока клей не схватится, затем начинайте наматывать второй слой поверх первого. Продолжайте этот процесс, пока не будет использована вся проволока, кроме последнего дюйма, время от времени обрабатывая проволоку клеем. Расположите провод на последнем слое так, чтобы второй вывод катушки индуктивности находился на другом конце винта в стороне от первого. Прикрепите это в последний раз с помощью клея. Дайте полностью высохнуть.

Аккуратно возьмите острое лезвие и соскребите эмаль с каждого конца двух проводов. Лудим открытую медь с помощью паяльника и припоя, и теперь у вас есть действующий индуктор, который можно использовать в этом эксперименте.

Вот как выглядел тот индуктор, который я сделал сам:

[[File:VI-8_7_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Самостоятельно сделанная катушка индуктивности для эксперимента.|alt=Рис. 6. Самостоятельно сделанная катушка индуктивности для эксперимента.]]

Показанные соединения используются для измерения индуктивности, которая оказалась довольно близкой к 220 мкГн.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 7 6.png

2022-06-29T06:29:35Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 7 5.png

2022-06-29T06:29:27Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 7 4.png

2022-06-29T06:29:24Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 7 3.png

2022-06-29T06:29:23Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 7 2.png

2022-06-29T06:29:21Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 7 1.png

2022-06-29T06:29:19Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Минимальное количество комплектующих для КМОП 555 прибора на красных светодиодах

2022-06-29T06:16:15Z

Valemak:

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Минимальное количество комплектующих для КМОП 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-minimum-parts-red-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Minimum Parts Red LED Flasher]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)
*U1 – ИС таймера T-One КМОП TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack 276-041 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт напряжения и силы тока|Расчёт напряжения и силы тока]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт неизвестного времени|Расчёт неизвестного времени]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Ознакомиться с концепцией рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_5_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_5_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.]]

== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Модель 555 не отличается особой мощностью, но это детище 1970-х годов (если конкретнее – создана в 1971 году). Она истощает батарею за дни, если не часы. К счастью, конструкция была заново переизобретена с использованием технологии КМОП. Новая реализация не идеальна, так как ей не хватает того отличнейшего привода по току, как было в оригинале, но для КМОП-устройства выходной ток по-прежнему очень хорош. К основным преимуществам можно отнести более широкий диапазон питающих напряжений (характеристики блока питания от 2 В до 18 В, будет работать от батареи 1½ В) и малое энергопотребление. В этом проекте используется TLC555, разработка компании «Texas Instruments». Существуют и другие КМОП-схемы 555, почти такие же, но кое-какие отличия есть. Эти чипы предназначены для быстрой замены и работают очень хорошо, пока выход не сильно загружен.

Эта конструкция превращает недостаток в преимущество, так как ток привода ухудшается только при более низких напряжениях питания, его характеристики не более 3 мА для 2 В постоянного тока. Этот дизайн пытается продлить срок службы батарей, используя несколько различных подходов. Микросхема КМОП имеет чрезвычайно низкий ток и посылает светодиоду импульс длительностью 30 мс (это весьма короткое время, но оно заметно для человеческого глаза), а также использует медленную частоту мигания (через каждую секунду) с использованием действительно больших резисторов для минимизации тока. При рабочем цикле 3% эта схема проводит бо́льшую часть времени в выключенном состоянии, и (при условии, что для светодиода 20 мА) средний ток составляет 0,6 мА. Большая проблема заключается в использовании встроенного ограничения тока этой ИС, поскольку она не рассчитана на определённый ток, а ток светодиода может сильно различаться между различными КМОП.

С электролитическими конденсаторами могут возникнуть проблемы при работе с очень низкими токами (в данном случае 2 мкА), поскольку утечка может быть чрезмерной, что является пограничным состоянием отказа. Если в вашем эксперименте, вроде бы, это происходит, это можно исправить, зарядив батарею, а затем разрядив конденсатор '''C1''' через любой проводник несколько раз.

Когда вы замкнёте эту схему, светодиод должен начать мигать и будет продолжать это делать в течение нескольких месяцев. Если вы используете батареи большего размера, такие как элементы '''D''', эта и без того немалая продолжительность резко увеличится.

Чтобы измерить потребляемый ток, питающий светодиод, подключите (+) у '''C1''' к '''VCC''' с помощью перемычки (показана красным цветом на рисунке 2), которая включит TLC555. Измерьте силу тока, протекающую от батареи к цепи. Целевой ток составляет 20 мА, я измерил от 9 мА до 24 мА, используя разные КМОП 555. Это не критично, но влияет на срок службы батареи.

== Теоретическое обоснование ==

Наблюдательный читатель заметит, что это в основном та же самая схема, которая использовалась в эксперименте с аудио осциллографом на базе 555. Многие дизайны используют одни и те же фундаментальные принципы и концепции по-разному, это как раз такой случай. Обычная микросхема 555 могла бы работать в этой конструкции, если бы источник питания не был таким низковольтным и использовался резистор, ограничивающий ток светодиода. За исключением типа используемых транзисторов, блок-схема, показанная на рисунке 3 ниже, в основном такая же, как у обычного 555.

[[File:VI-8_5_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Схема функциональности TLC555.|alt=Рис. 3. Схема функциональности TLC555.]]

Этот конкретный генератор зависит от транзистора на выводе 7, как и моностабильный мультивибратор 555, показанный в более раннем эксперименте. Условия запуска: конденсатор разряжен, «высокий» уровень на выходе и выключенный транзистор на выводе 7. Конденсатор начинает заряжаться, как показано на рисунке 4 ниже.

[[File:VI-8_5_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Конденсатор на TLC555 начинает заряжаться.|alt=Рис. 4. Конденсатор на TLC555 начинает заряжаться.]]

Когда напряжение на контактах 2 и 6 достигает ⅔ напряжения питания, триггер сбрасывается через внутренний компаратор C1, который включает транзистор на контакте 7 и запускает разрядку конденсатора '''C1''' через '''R2''', как показано на рисунке 5 ниже. Ток показанный через '''R1''', является случайным и не имеет значения, кроме того, что он разряжает батарею. Вот почему значение этого резистора такое большое.

[[File:VI-8_5_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Сброс триггера на TLC555 запускает включение транзистора и разрядку конденсатор.|alt=Рис. 5. Сброс триггера на TLC555 запускает включение транзистора и разрядку конденсатор.]]

Когда напряжение на контактах 2 и 6 достигает ⅓ напряжения питания, триггер устанавливается через внутренний компаратор '''C2''', когда выключает транзистор на контакте 7, позволяя конденсатору снова начать заряжаться через '''R1''' и '''R2''', как показано на рисунке 5 выше. Данный цикл повторяется.

Конденсатор '''С2''' продлевает срок службы батарей, так как он сохраняет напряжение в течение 97% времени, когда цепь выключена, и обеспечивает ток в течение 3% времени, когда она включена. Это простое дополнение значительно продлевает срок службы батарей.

При проведении этого эксперимента был задействован механизм обратной связи, которого я не ожидал. Выходной ток TLC555 непропорционален, поскольку напряжение питания падает, выходной ток уменьшается намного больше. Моего «маячка» хватило на полгода, прежде чем я прекратил эксперимент. Он всё ещё мигал, но был совсем тусклым.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах

2022-06-29T06:13:52Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-blue-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Blue LED Flasher]</ref>= Обору...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/cmos-555-long-duration-blue-led-flasher/ www.allaboutcircuits.com - CMOS 555 Long Duration Blue LED Flasher]</ref>=

Оборудование и материалы
*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*U1 – микросхема таймера 1CMOS TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*Q1 – 2N3906 PNP-транзистор, упаковка из 15 шт. (каталог Radio Shack №276-1604 или аналог)
*Q2 – транзистор 2N2222 NPN, упаковка из 15 шт. (каталог Radio Shack №276-1617 или аналог)
*CR1 – диод 1N914, упаковка из 10 шт. (каталог Radio Shack №276-1122 или аналогичный, см. инструкции)
*D1 – синий светодиод (каталог Radio Shack №276-311 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*R3 – резистор 2,2 кОм, ¼ Вт, 5%
*R4 – резистор 620 Ом, ¼ Вт, 5%
*R5 – резистор 82 Ом, ¼ Вт, 5%
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)
*C3 – электролитический конденсатор 470 мкФ (каталог Radio Shack №272-1030 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт напряжения и силы тока|Расчёт напряжения и силы тока]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт неизвестного времени|Расчёт неизвестного времени]]»)
* «Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 4: «[[Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы|Биполярные транзисторы]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
* «Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Освоить концепцию рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду
*Научиться использовать транзисторы для улучшения усиления по току
*Научиться использовать конденсатор для удвоения напряжения с помощью переключателя

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_6_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: 555-конфигурация мультивибратора с нестабильным таймером.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: 555-конфигурация мультивибратора с нестабильным таймером.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_6_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: 555-конфигурация мультивибратора с нестабильным таймером.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: 555-конфигурация мультивибратора с нестабильным таймером.]]

== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Эта схема основана на двух предыдущих экспериментах (первый, второй), используя их особенности и дополняя их. Синие и белые светодиоды имеют более высокое '''Vf''' (прямое падение напряжения), чем большинство, оно составляет около 3,6 В. 3-вольтовые батареи не могут управлять ими без посторонней помощи, поэтому требуется дополнительная схема.

Как и в предыдущих схемах, на светодиод подаётся импульс длительностью 0,03 секунды (30 мс). '''C3''' используется для удвоения напряжения этого импульса, но он может делать это только на короткое время. Измерение тока через светодиод нецелесообразно с этой схемой из-за короткой продолжительности, но синие светодиоды, как правило, более предсказуемы, потому что они были изобретены позже.

Эта конкретная конструкция также может использоваться с одной батареей 1½ В. Базовая концепция была создана с использованием уже устаревшей ИС LM3909, в которой использовались красный светодиод, микросхема и конденсатор. Как и в случае с этой схемой, она могла мигать красным светодиодом более года с одной D-ячейкой. Когда новые красные светодиоды увеличили свое '''Vf''' с 1,5 В до 2,5 В, этот старый чип перестал быть практичным, и многие любители до сих пор его не замечают. Если вы хотите попробовать батарею 1½ В, замените R5 на 10 Ом и используйте красный светодиод с лучшим '''CR1''' (см. следующий абзац).

'''CR1''' не лучший выбор для этого компонента, он был выбран потому, что это общая деталь и она работает. Почти любой диод будет работать в этом приложении. Диоды Шоттки и германиевые диоды падают гораздо меньше, кремниевый диод падает 0,6—0,7 В, а диод Шоттки падает 0,1—0,2 В, а германиевый диод падает 0,2—0,3 В. Если использовать эти компоненты, уменьшенное падение напряжения приведёт к увеличению яркости светодиодов, поскольку эффективность схемы увеличится.

== Теоретическое обоснование ==

'''Q2''' – это переключатель, который используется в этой схеме. Когда '''Q2''' выключен, '''C3''' заряжается до напряжения батареи за вычетом падения напряжения на диоде, как показано на рисунке 3 ниже. Поскольку напряжение синего светодиода '''Vf''' составляет от 3,4 до 3,6 В, он эффективно отключён от цепи.

[[File:VI-8_6_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Синий светодиода '''Vf''' эффективно отключён от цепи.|alt=Рис. 3. Синий светодиода Vf эффективно отключён от цепи.]]

На рисунке 4 ниже показано, что происходит, когда '''Q2''' включается. Сторона (+) конденсатора '''C3''' заземлена, что переводит сторону (-) на -2,4 В. Диод '''CR1''' теперь смещён в обратном направлении и не включён в цепь. -2,4 В разряжается через '''R5''' и '''D1''' на +3,0 В аккумуляторов. 5,4 В обеспечивает много дополнительного напряжения для освещения синего светодиода. Задолго до того, как '''C3''' разряжается, цепь переключается в обратный режим, и '''C3''' снова начинает заряжаться.

[[File:VI-8_6_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Цепь переключается, '''C3''' снова заряжается.|alt=Рис. 4. Цепь переключается, C3 снова заряжается.]]

В LM3909 '''CR1''' был резистором. Диод использовался для минимизации тока, позволяя R4 иметь максимальное значение. Вы можете заметить тусклое синее свечение синего светодиода, когда он выключен. Это демонстрирует разницу между теорией и практикой: 3 В достаточно, чтобы вызвать некоторую утечку через синий светодиод, даже если он не проводит ток. Если бы вы измерили этот ток, он был бы крайне мал.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 6 4.png

2022-06-29T06:11:57Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 6 3.png

2022-06-29T06:11:56Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 6 2.png

2022-06-29T06:11:54Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 6 1.png

2022-06-29T06:11:50Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Минимальное количество комплектующих для КМОП 555 прибора на красных светодиодах

2022-06-29T05:59:59Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Минимальное количество комплектующих для КМОП 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[ www.allaboutcircuits.com - ]</ref>= == Оборудование и материалы == *Две батарейк...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Минимальное количество комплектующих для КМОП 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах<ref>[ www.allaboutcircuits.com - ]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Две батарейки ААА
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-398B)
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)
*U1 – ИС таймера T-One КМОП TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718 или аналог)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack 276-041 или аналог)
*R1 – резистор 1,5 Мом, ¼ Вт, 5%
*R2 – резистор 47 кОм, ¼ Вт, 5%
*C1 – танталовый конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*C2 – электролитический конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт напряжения и силы тока|Расчёт напряжения и силы тока]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт неизвестного времени|Расчёт неизвестного времени]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 9: «Практические аналоговые полупроводниковые схемы» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Практические аналоговые полупроводниковые схемы/Электростатический разряд|Электростатический разряд]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»

== Цели эксперимента ==

*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Изучить одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555
*Ознакомиться с концепцией рабочего цикла
*Научиться обращаться с деталями, чувствительными к электростатическому разряду

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_5_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_5_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: проблесковый прибор длительного действия на красных светодиодах.]]

== Ход эксперимента ==

{{Блок/Инфо4|Осторожно!|В этом проекте используется чувствительная к статическому электричеству схема КМОП 555. Если вы не используете защиту (как описано в томе III «Полупроводники», глава 9 «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», раздел «Электростатический разряд») то это может привести к её разрушению.}}

Модель 555 не отличается особой мощностью, но это детище 1970-х годов (если конкретнее – создана в 1971 году). Она истощает батарею за дни, если не часы. К счастью, конструкция была заново переизобретена с использованием технологии КМОП. Новая реализация не идеальна, так как ей не хватает того отличнейшего привода по току, как было в оригинале, но для КМОП-устройства выходной ток по-прежнему очень хорош. К основным преимуществам можно отнести более широкий диапазон питающих напряжений (характеристики блока питания от 2 В до 18 В, будет работать от батареи 1½ В) и малое энергопотребление. В этом проекте используется TLC555, разработка компании «Texas Instruments». Существуют и другие КМОП-схемы 555, почти такие же, но кое-какие отличия есть. Эти чипы предназначены для быстрой замены и работают очень хорошо, пока выход не сильно загружен.

Эта конструкция превращает недостаток в преимущество, так как ток привода ухудшается только при более низких напряжениях питания, его характеристики не более 3 мА для 2 В постоянного тока. Этот дизайн пытается продлить срок службы батарей, используя несколько различных подходов. Микросхема КМОП имеет чрезвычайно низкий ток и посылает светодиоду импульс длительностью 30 мс (это весьма короткое время, но оно заметно для человеческого глаза), а также использует медленную частоту мигания (через каждую секунду) с использованием действительно больших резисторов для минимизации тока. При рабочем цикле 3% эта схема проводит бо́льшую часть времени в выключенном состоянии, и (при условии, что для светодиода 20 мА) средний ток составляет 0,6 мА. Большая проблема заключается в использовании встроенного ограничения тока этой ИС, поскольку она не рассчитана на определённый ток, а ток светодиода может сильно различаться между различными КМОП.

С электролитическими конденсаторами могут возникнуть проблемы при работе с очень низкими токами (в данном случае 2 мкА), поскольку утечка может быть чрезмерной, что является пограничным состоянием отказа. Если в вашем эксперименте, вроде бы, это происходит, это можно исправить, зарядив батарею, а затем разрядив конденсатор '''C1''' через любой проводник несколько раз.

Когда вы замкнёте эту схему, светодиод должен начать мигать и будет продолжать это делать в течение нескольких месяцев. Если вы используете батареи большего размера, такие как элементы '''D''', эта и без того немалая продолжительность резко увеличится.

Чтобы измерить потребляемый ток, питающий светодиод, подключите (+) у '''C1''' к '''VCC''' с помощью перемычки (показана красным цветом на рисунке 2), которая включит TLC555. Измерьте силу тока, протекающую от батареи к цепи. Целевой ток составляет 20 мА, я измерил от 9 мА до 24 мА, используя разные КМОП 555. Это не критично, но влияет на срок службы батареи.

== Теоретическое обоснование ==

Наблюдательный читатель заметит, что это в основном та же самая схема, которая использовалась в эксперименте с аудио осциллографом на базе 555. Многие дизайны используют одни и те же фундаментальные принципы и концепции по-разному, это как раз такой случай. Обычная микросхема 555 могла бы работать в этой конструкции, если бы источник питания не был таким низковольтным и использовался резистор, ограничивающий ток светодиода. За исключением типа используемых транзисторов, блок-схема, показанная на рисунке 3 ниже, в основном такая же, как у обычного 555.

[[File:VI-8_5_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Схема функциональности TLC555.|alt=Рис. 3. Схема функциональности TLC555.]]

Этот конкретный генератор зависит от транзистора на выводе 7, как и моностабильный мультивибратор 555, показанный в более раннем эксперименте. Условия запуска: конденсатор разряжен, «высокий» уровень на выходе и выключенный транзистор на выводе 7. Конденсатор начинает заряжаться, как показано на рисунке 4 ниже.

[[File:VI-8_5_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Конденсатор на TLC555 начинает заряжаться.|alt=Рис. 4. Конденсатор на TLC555 начинает заряжаться.]]

Когда напряжение на контактах 2 и 6 достигает ⅔ напряжения питания, триггер сбрасывается через внутренний компаратор C1, который включает транзистор на контакте 7 и запускает разрядку конденсатора '''C1''' через '''R2''', как показано на рисунке 5 ниже. Ток показанный через '''R1''', является случайным и не имеет значения, кроме того, что он разряжает батарею. Вот почему значение этого резистора такое большое.

[[File:VI-8_5_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Сброс триггера на TLC555 запускает включение транзистора и разрядку конденсатор.|alt=Рис. 5. Сброс триггера на TLC555 запускает включение транзистора и разрядку конденсатор.]]

Когда напряжение на контактах 2 и 6 достигает ⅓ напряжения питания, триггер устанавливается через внутренний компаратор '''C2''', когда выключает транзистор на контакте 7, позволяя конденсатору снова начать заряжаться через '''R1''' и '''R2''', как показано на рисунке 5 выше. Данный цикл повторяется.

Конденсатор '''С2''' продлевает срок службы батарей, так как он сохраняет напряжение в течение 97% времени, когда цепь выключена, и обеспечивает ток в течение 3% времени, когда она включена. Это простое дополнение значительно продлевает срок службы батарей.

При проведении этого эксперимента был задействован механизм обратной связи, которого я не ожидал. Выходной ток TLC555 непропорционален, поскольку напряжение питания падает, выходной ток уменьшается намного больше. Моего «маячка» хватило на полгода, прежде чем я прекратил эксперимент. Он всё ещё мигал, но был совсем тусклым.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 5 5.png

2022-06-29T05:58:19Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 5 4.png

2022-06-29T05:58:18Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 5 3.png

2022-06-29T05:58:16Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 5 2.png

2022-06-29T05:58:14Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 5 1.png

2022-06-29T05:58:10Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555

2022-06-29T05:48:23Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-monostable-multivibrator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Monostable Multivibrator]</ref>= == Оборудование и материалы == *Одна бат...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-monostable-multivibrator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Monostable Multivibrator]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Одна батарея 9 В
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
*Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
*Часы с отображением секунд или секундомер
*Провод длиной от 1½ до 2 дюймов (от 3,8 до 5 мм), согнутый пополам (красный провод на иллюстрациях)
*ИС таймера U1 – 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*D2 – зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
*R1, R2 – резисторы 1 кОм ¼ Вт
*Rt – резистор 27 кОм, ¼ Вт
*Rt – резистор 270 кОм, ¼ Вт
*C1, C2 – конденсаторы 0,1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1069 или аналог)
*Ct – конденсатор 10 мкФ (каталог Radio Shack №272-1025 или аналог)
*Ct – конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 13: «Конденсаторы» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Электрическое поле и ёмкость|Электрическое поле и ёмкость]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 13: «Конденсаторы» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Конденсаторы/Конденсаторы и дифференциальное исчисление|Конденсаторы и дифференциальное исчисление]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт напряжения и силы тока|Расчёт напряжения и силы тока]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «Постоянные времени в RC и L/R цепях» (раздел «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях/Расчёт неизвестного времени|Расчёт неизвестного времени]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «Мультивибраторы» (раздел «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы/Моностабильные мультивибраторы|Моностабильные мультивибраторы]]»)

== Цели эксперимента ==

*Узнать, как работает моностабильный мультивибратор
*Изучить практическое применение постоянной времени RC
*Использовать таймер 555 в качестве моностабильного мультивибратора

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_4_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_4_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Иллюстрация: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 2. Иллюстрация: моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555.]]

== Ход эксперимента ==

Это одна из самых основных схем с использованием 555. Эта схема является частью этого описания чипов, дополненного математикой, необходимой для проектирования в соответствии со спецификацией, и является одной из причин, по которой интегральную схему 555 называют именно таймером.

Показанный на рисунке зелёный светодиод загорается, когда на выходе 555 «высокий» уровень (т. е. переключение на '''VCC'''), а красный светодиод загорается, когда на выходе 555 «низкий» уровень (переключение на «землю»).

Этот конкретный ''моностабильный мультивибратор'' (также известный как ''таймер'') не является перезапускаемым.

Сие значит, что после запуска он будет игнорировать дальнейшие входные данные в течение временно́го цикла, за одним исключением, которое будет обсуждаться в следующем абзаце.

Таймер запускается, когда вход становится «низким» или переключается на уровень «земли», а выход становится «высоким».

Вы можете убедиться в этом, подключив красный провод, показанный на рисунке, между «землёй» и точкой '''B''', отсоединив его и снова подключив.

Это недопустимое условие для того, чтобы вход оставался «низким» для этой схемы по истечении тайм-аута.

По этой причине были добавлены резисторы '''R3''' и '''C1''' – для создания формирователя сигнала, который позволяет выполнять запуск только по фронту и предотвращает недопустимый ввод.

Вы можете убедиться в этом, подключив красный провод между «землёй» и точкой '''А'''.

Таймер запустится, когда провод будет вставлен в макетную плату между этими двумя точками, и проигнорирует дальнейшие контакты.

Если вы заставите вход таймера оставаться на «низком» уровне после тайм-аута, выход останется «высоким», даже если таймер завершит отсчёт. Как только это заземление будет удалено, таймер станет «низким».
'''Rt''' и '''Ct''' выбраны для хронометража продолжительностью 3 секунды. Вы можете проверить это с помощью часов, 3 секунды достаточно, чтобы мы, медлительные людишки, успели их измерить.

Попробуйте поменять местами '''Rt''' и '''Ct''' с резистором 27 кОм и конденсаторами на 100 мкФ. Поскольку ответ на формулу один и тот же, не должно быть никакой разницы в том, как она работает.

Затем попробуйте поменять местами '''Rt''' с резистором 270 кОм, поскольку постоянная времени RC теперь в 10 раз больше, вы должны приблизиться к 30 секундам.

Резистор и конденсатор, вероятно, имеют допуск 5% и 20% соответственно, поэтому расчётное время, которое вы измеряете, может отличаться на 25%, хотя обычно оно будет намного ближе.

Ещё одной приятной особенностью 555 является его невосприимчивость к напряжению питания.

Если вы замените батарею 9 В на батарею 6 В или 12 В, вы должны получить идентичные результаты, хотя интенсивность свечения светодиода изменится.

'''C2''' на самом деле не нужен. Интегральная схема 555 имеет эту опцию на случай, если таймер используется в среде с «шумами» в линии электропитания.

Вы можете удалить его и не заметить разницы. Сам 555 является источником «шума», поскольку существует очень короткий период времени, когда транзисторы с обеих сторон выхода проводят ток, создавая скачок напряжения (измеряемый в наносекундах) от источника питания.

== Теоретическое обоснование ==

Глядя на показанную функциональную схему, вы можете видеть, что контакт 7 – это транзистор, замыкающий «землю».

[[File:VI-8_4_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Контакт 7 замыкается на «землю».|alt=Рис. 3. Контакт 7 замыкается на «землю».]]

Этот транзистор – просто переключатель, который нормально работает до тех пор, пока на выводе 2 (который подключён через компаратор C1, питающий внутренний триггер) не появится «низкий» уровень, позволяя конденсатору '''Ct''' начать заряжаться.

Контакт 7 остаётся закрытым до тех пор, пока напряжение на '''Ct''' не поднимется до ⅔ напряжения источника питания, после чего время таймера истекает, и транзистор на контакте 7 снова включается, что является его нормальным состоянием в этой схеме.

На рисунке 4 ниже показана последовательность переключений, где красный цвет соответствует более высокому напряжению, а зелёный — заземлению (0 вольт), со спектром между ними, поскольку это в основном аналоговая схема.

[[File:VI-8_4_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Временны́е циклы 555 – показана кривая заряда через '''Ct'''.|alt=Рис. 4. Временны́е циклы 555 – показана кривая заряда через Ct.]]

[[File:VI-8_4_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Моностабильный мультивибратор 555 – функциональная принципиальная схема.|alt=Рис. 5. Моностабильный мультивибратор 555 – функциональная принципиальная схема.]]

На рисунке 5 выше показана начальная и конечная точка этой схемы, где она ожидает триггера для запуска временно́го цикла.

В этот момент транзистор на выводе 7 разомкнут, оставляя конденсатор Ct разряженным.

[[File:VI-8_4_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Моностабильный мультивибратор 555 (транзистор на выводе 7 разомкнут).|alt=Рис. 6. Моностабильный мультивибратор 555 (транзистор на выводе 7 разомкнут).]]

На рисунке 6 выше показано, что происходит, когда 555 получает триггер, запуская последовательность.

'''Ct''' не успел накопить напряжение, но зарядка началась.

[[File:VI-8_4_7.png|400px|center|thumb|Рис. 7. Моностабильный мультивибратор 555 (зарядка '''Ct''' началась).|alt=Рис. 7. Моностабильный мультивибратор 555 (зарядка Ct началась).
]]
На рисунке 7 выше показана зарядка конденсатора, в это время схема находится в устойчивой конфигурации и на выходе «высокий» уровень.

[[File:VI-8_4_8.png|400px|center|thumb|'''Рис. 8.''' Моностабильный мультивибратор 555 (устойчивая конфигурация, «высокий» выход).|alt=Рис. 8. Моностабильный мультивибратор 555 (устойчивая конфигурация, «высокий» выход).]]

На рисунке 8 выше показана схема в середине выключения по истечении тайм-аута.

Конденсатор зарядился до 67%, верхнего предела схемы 555, что привело к переключению состояний его внутреннего триггера.

Как показано, транзистор ещё не переключился, и при этом разрядится '''Ct'''.

[[File:VI-8_4_9.png|400px|center|thumb|'''Рис. 9.''' Моностабильный мультивибратор 555 ('''Ct''' разряжен).|alt=Рис. 9. Моностабильный мультивибратор 555 (Ct разряжен).]]

На рисунке 9 выше показана схема после того, как она пришла в равновесие, это практически то же состояние что и на рисунке 5.

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 4 9.png

2022-06-29T05:44:00Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 8.png

2022-06-29T05:43:58Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 7.png

2022-06-29T05:43:56Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 6.png

2022-06-29T05:43:54Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 5.png

2022-06-29T05:43:52Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 4.png

2022-06-29T05:43:50Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 3.png

2022-06-29T05:43:49Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 2.png

2022-06-29T05:43:48Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 4 1.png

2022-06-29T05:43:45Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555

2022-06-29T05:29:37Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-hysteretic-oscillator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Hysteretic Oscillator]</ref>= == Оборудование и материалы == *Одна батарея 9 В...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-hysteretic-oscillator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Hysteretic Oscillator]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Одна батарея 9 В
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
*Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
*ИС таймер U1 – 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
*D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*D2 — зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
*R1, R2 – резисторы 1 кОм, ¼ Вт
*R3 — резистор 10 Ом, ¼ Вт
*R4 — 10 кОм, 15-оборотный потенциометр (каталог Radio Shack №271-343)
*C1 — конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1434 или аналог)
*C1 — конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том I «Постоянный ток», глава 16: «[[Электроника:Постоянный ток/Постоянные времени в RC и L/R цепях|Постоянные времени в RC и L/R цепях]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «[[Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы|Мультивибраторы]]»
*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 8: «Операционные усилители» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Операционные усилители/Положительная обратная связь|Положительная обратная связь]]»)

== Цели эксперимента ==

*Использование триггера Шмитта для простого RC-генератора
*Практическое применение постоянной времени RC
*Изучение одной из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с интегральным таймером 555

== Схематическая диаграмма ==

Вот один из вариантов схемы:

[[File:VI-8_3_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Принципиальная схема гистерезисного генератора на таймере 555.|alt=Рис. 1. Принципиальная схема гистерезисного генератора на таймере 555.]]

Как упоминалось [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Триггер Шмитта на интегральном таймере 555|в предыдущем эксперименте]], существует ещё одно стандартное соглашение для схем:

[[File:VI-8_3_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Принципиальная схема гистерезисного генератора (триггер Шмитта показан стандартным способом).|alt=Рис. 2. Принципиальная схема гистерезисного генератора (триггер Шмитта показан стандартным способом).]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_3_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 1).|alt=Рис. 3. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 1).]]

[[File:VI-8_3_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 2).|alt=Рис. 4. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 2).]]

== Ход эксперимента ==

Это один из самых простых RC-генераторов. Всё просто и предсказуемо. В этой конструкции будет работать любой инвертирующий триггер Шмитта, хотя частота будет несколько сдвигаться в зависимости от гистерезиса затвора.

Эта схема имеет нижнюю конечную частоту 0,7 Гц, что означает, что каждый светодиод будет чередоваться и гореть чуть меньше секунды. Когда вы поворачиваете потенциометр против часовой стрелки, частота будет увеличиваться, приближаясь к диапазону высоких частот. Вы можете проверить это с помощью аудиодетектора ([[Электроника:Эксперименты/Дискретные полупроводниковые схемы/Аудио осциллограф|мы разбирались]], как его можно сделать своими руками) или пьезоэлектрического динамика, поскольку вы продолжаете поворачивать потенциометр, высота звука будет повышаться. Вы можете увеличить частоту в 100 раз, заменив конденсатор на другой номиналом 1 мкФ, что поднимет максимальную частоту до ультразвукового диапазона, около 70 кГц.

Таймер 555 не переходит от одной шины к другой (он не совсем достигает верхнего напряжения питания) из-за его выходных транзисторов Дарлингтона, и это приводит к тому, что прямоугольная волна генераторов не совсем симметрична. Вы замечаете это, глядя на светодиоды? Чем выше напряжение питания, тем менее выражена эта асимметрия, а при более низких напряжениях питания она усугубляется. Если наблюдается «высокий» выход «от рельса к рельсу», это 50% прямоугольная волна, которую можно получить, если использовать версию 555 с КМОП, такую как TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718).

'''R3''' был добавлен для предотвращения короткого замыкания выхода ИС через '''C1''', так как конденсатор закорачивает часть переменного тока выхода 555 на «землю». На разряженной батарее это не заметно, а вот со свежими 9-вольтовыми ИС 555 будет сильно греться. Если вы удалите резистор и настроите '''R4''' на максимальную частоту, вы можете проверить это. Это плохо для батареи или 555, но кратковременный тест они перенесут.

== Теоретическое обоснование ==

Это гистерезисный осциллятор, который является разновидностью генератора релаксационных колебаний. Также является нестабильным мультивибратором. Это логическое ответвление [[Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Триггер Шмитта на интегральном таймере 555|показанного ранее эксперимента]] с триггером Шмитта 555.

Формула для расчёта частоты с этой конфигурацией с использованием таймера 555:

[[File:VI-8_3_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Формула для частоты.|alt=Рис. 5. Формула для частоты.]]

Гистерезис в 555 зависит от напряжения питания, поэтому частота генератора была бы относительно независима от напряжения питания, если бы не отсутствие выхода от шины к шине.

Выход 555 либо уходит на «землю», либо относительно близко к плюсовому напряжению. Это позволяет резистору и конденсатору заряжаться и разряжаться через выходной контакт. Так как это сигнал цифрового типа, светодиоды очень мало взаимодействуют при его работе. Первый импульс, генерируемый генератором, немного длиннее остальных. Это и кривые заряда/разряда показаны на следующей иллюстрации, которая также показывает, почему создается асимметричная прямоугольная волна.

[[File:VI-8_3_6.png|400px|center|thumb|'''Рис. 6.''' Сигналы осциллографа на таймере 555.|alt=Рис. 6. Сигналы осциллографа на таймере 555.]]

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 3 2.png

2022-06-29T05:29:14Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 3 6.png

2022-06-29T05:26:51Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 3 5.png

2022-06-29T05:26:49Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 3 4.png

2022-06-29T05:26:48Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 3 3.png

2022-06-29T05:26:45Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 3 2..png

2022-06-29T05:26:41Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 3 1.png

2022-06-29T05:26:40Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Триггер Шмитта на интегральном таймере 555

2022-06-29T05:15:25Z

Valemak: Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Триггер Шмитта на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-schmitt-trigger/ www.allaboutcircuits.com - 555 Schmitt Trigger]</ref>= == Оборудование и материалы == *Одна батарея 9 В *Зажим для батареи...»

{{Панель управления/Электроника}}
{{Перевод от valemak}}
{{Myagkij-редактор}}

=Триггер Шмитта на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-schmitt-trigger/ www.allaboutcircuits.com - 555 Schmitt Trigger]</ref>=

== Оборудование и материалы ==

*Одна батарея 9 В
*Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
*Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
*Один потенциометр, 10 кОм, 15-оборотный (каталог Radio Shack №271-343)
*Одна таймерная микросхема 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
*Один красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
*Один зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
*Два резистора по 1 кОм
*Один мультиметр (постоянного или переменного тока)

== Ссылки по теме ==

*«Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 8: «Операционные усилители» (раздел «[[Электроника:Полупроводники/Операционные усилители/Положительная обратная связь|Положительная обратная связь]]»)
*«Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 3: «Логические вентили» (раздел «[[Электроника:Цифровая электроника/Логические вентили/Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов|Уровни напряжения логических сигналов]]»)

== Цели эксперимента ==

*Принципы работы триггера Шмитта
*Использование интегрального таймера 555 в качестве триггера Шмитта

== Схематическая диаграмма ==

[[File:VI-8_2_1.png|400px|center|thumb|'''Рис. 1.''' Схематическая диаграмма: триггер Шмитта на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 1. Схематическая диаграмма: триггер Шмитта на интегральном таймере 555.]]

Триггеры Шмитта имеют собственное стандартное обозначение на схемах, дабы показывать вентили, являющиеся именно триггерами Шмитта.

Та же самая схема, перерисованная с учётом этого стандарта:

[[File:VI-8_2_2.png|400px|center|thumb|'''Рис. 2.''' Стандартное обозначение триггера Шмитта.|alt=Рис. 2. Стандартное обозначение триггера Шмитта.]]

[[File:VI-8_2_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Стандартное обозначение триггера Шмитта на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 3. Стандартное обозначение триггера Шмитта на интегральном таймере 555.]]

== Иллюстрации ==

[[File:VI-8_2_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Иллюстрация: триггер Шмитта на интегральном таймере 555.|alt=Рис. 4. Иллюстрация: триггер Шмитта на интегральном таймере 555.]]

== Ход эксперимента ==

Интегральный таймер 555, пожалуй, – это один из наиболее универсальных чипов а-ля «чёрный ящик». Его 3-резисторный делитель напряжения, 2 компаратора и встроенный триггер установки/сброса подключены и конструктивно подходят для формирования триггера Шмитта.

Интересно отметить, что подобная конфигурация совсем не близка к конфигурации операционного усилителя, которую мы [[Электроника:Эксперименты/Дискретные полупроводниковые схемы/Простой операционный усилитель|разбирали раннее]], но конечный результат абсолютно тот же самый.
Попробуйте отрегулировать потенциометр так, чтобы индикаторы поменялись состояниями, затем измерьте напряжение.

Сравните это напряжение с напряжением питания. Отрегулируйте потенциометр в обратном порядке, пока светодиод снова не загорится, и измерьте напряжение.

Насколько близко к отметкам ⅓ и ⅔ вы приблизились?

Попробуйте заменить 9-вольтовую батарею на 6-вольтовую или две 6-вольтовые батареи и посмотрите, насколько близки пороги к соотношениям ⅓ и ⅔.

Триггеры Шмитта – это фундаментальная схема, имеющая несколько применений. Одним из них является обработка сигналов, они могут извлекать цифровые данные из некоторых чрезвычайно «шумных» сред.
Другие значимые применения покажем в следующих проектах, таких как чрезвычайно простой RC-генератор.

== Теоретическое обоснование ==

Определяющей характеристикой любого триггера Шмитта является его гистерезис. В данном случае это ⅓ и ⅔ напряжения питания, определяемого встроенным резисторным делителем напряжения на 555.
Встроенные компараторы '''C1''' и '''C2''' сравнивают входное напряжение с опорными значениями, обеспечиваемыми делителем напряжения, и используют сравнение для отключения встроенного триггера, который управляет выходным драйвером, что является ещё одной приятной особенностью 555.

Модель 555 может отводить ток до 200 мА с любой стороны шины питания, выходной драйвер создаёт путь с очень низкой проводимостью по обе стороны от соединений источника питания.
Цепь «закорачивает» каждую сторону цепи светодиода, оставляя другую сторону светящейся.

Резисторы 5 кОм не очень точны. Интересно отметить, что изготовление ИС, как правило, не позволяет использовать прецизионные резисторы, но резисторы по сравнению друг с другом очень близки по номиналу, что имеет решающее значение для работы схемы.

[[File:VI-8_2_5.png|400px|center|thumb|'''Рис. 5.''' Функциональная принципиальная схема триггера Шмитта на основе таймера 555.|alt=Рис. 5. Функциональная принципиальная схема триггера Шмитта на основе таймера 555.]]

=См.также=

{{ads}}

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Электроника}}
{{Навигационная таблица/Телепорт}}
[[Категория:SPICE]]

Файл:VI-8 2 5.png

2022-06-29T05:13:52Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 2 4.png

2022-06-29T05:13:51Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл:VI-8 2 3.png

2022-06-29T05:13:49Z

Valemak: Файл, загруженный с помощью MsUpload

Файл, загруженный с помощью MsUpload