В этом материале подробно рассмотрим характеристики, схему подключения, распиновку и аналоги популярной микросхемы NE555. Аналоги полные — AN1555, MC1455, TA7555P, UPC1555, ICM7555, CA555E, UA555TC, M51841P, MC3455P, LM555N и отечественная микросхема 1006ВИ1.
А в качестве практики будем использовать её для создания генератора прямоугольных сигналов. В даташите на NE555 показано, как правильно подключить микросхему. Если не уверены в её работоспособности — вот схема тестера таких чипов-таймеров
Принципиальная схема генератора на NE555 из документации от производителя
Напряжение подаваемое в схему, должно быть в диапазоне от 5 до 15 В. Для экспериментов были выбраны аккумуляторы 12 В, поэтому чтобы иметь стабильное значение напряжения питания, используется стабилизатор напряжения +5 В.
Принципиальная схема генератора на чипе NE555 и LED
Теперь как работает схема. Конденсатор С заряжается током, протекающим через резисторы Ra и Rb. Когда он заряжен, 7-й вывод NE555 закорочен на землю (схема, показывающая внутреннюю структуру NE555 показывает, что он соединен с землей с помощью транзистора).
Внутренняя схема микросхемы NE555
Когда он разряжается до определенного уровня, ток перестает течь через вывод 7 NE555 и снова конденсатор заряжается током, протекающим через резисторы Ra и Rb. Цикл зарядки и разрядки конденсатора C влияет на форму волны напряжения, которую получаем на выходе чипа (ножка 3):
Форма выходного напряжения и напряжения на конденсаторе
Когда конденсатор заряжается, на выходе NE555 получаем напряжение, которое заставляет ток течь через транзистор BC547B, а после через светодиод, и он светится. При разрядке конденсатора на выходе напряжение составляет около 0 В, поэтому транзистор и светодиод остаются выключенными. Принцип работы поясняется следующими схемами:
Схемы, показывающие протекание тока в выбранных точках цепи во время а) зарядки; b) разрядки конденсатора С
Далее как выбрать значения отдельных компонентов в схеме. Начнем с резистора Rd. Предположим, что падение напряжения на светодиоде составляет 2 В, а ток протекающий через него составляет 20 мА.
Rd = (Vcc — Ud) / Id
Rd = (5 В — 2 В) / 20 мА
Rd = 150 Ом
Прежде чем приступить к вычислению сопротивления Rb, измерьте коэффициент усиления. Для данного случая это 330.
Ib = Ic / в
Ib = 20 мА / 330
Ib = 60 мкА
Rb = Vcc / Ib
Rb = 5 В / 60 мкА
Rb = 83 кОм
Выбираем резистор имеющийся в наборе, номиналом Rb = 100 кОм. Коллекторный ток немного изменится (уменьшится), но это не помешает правильной работе схемы и светодиод все равно останется хорошо виден.
Как выбрать резисторы Ra и Rb. В этом поможет документация на чип, где можем найти следующие закономерности:
— частота прямоугольной волны, полученной на выходе:
f = 1 / T = 1,44 / (Ra + Rb) C
— время зарядки конденсатора C (в это время выходной сигнал высокий)
th = 0,693 (Ra + Rb) C
— время разряда конденсатора C (в это время на выходе низкий уровень)
tl = 0,693 (Rb) C
Поскольку знаем формулы, то можем сделать некоторые предположения: если конденсатор C будет иметь емкость 100 мкФ, он будет заряжаться 4 секунды и разряжаться за 1 секунду.
tl = 0,693 (Rb) C
1s = 0,693 x Rb x 0,0001F
Rb = 1s / (0,693 x 0,0001F)
Rb = 14430 Ом
th = 0,693 (Ra + Rb) C
4s = 0,693 (Ra + 14430 Ом) 0,0001F
Ra = 43290 Ом
Вместо Ra будем использовать резистор 47 кОм, а вместо Rb — резисторы: 10 кОм, 4,7 кОм.
Частота меандра, полученная на выходе микросхемы NE555:
f = 1,44 / (Ra + Rb) C
f = 1,44 / (47 кОм + 14,7 кОм) 0,0001F
f = 0,18 Гц
Онлайн калькулятор
Введите значения и нажмите "Рассчитать"
ОК, с теорией достаточно, перейдём к сборке. Вот устройство собранное на макетной плате. Всё заработало сразу (конечно если собрать без ошибок).
Вид собранной схемы 555 на монтажной плате
Кроме того, предлагаем скачать полезную программу, которая рассчитает все параметры схемы.
Скриншот программы расчета элементов для микросхемы NE555
Простая программка для расчёта схем на таймере NE555, позволяет выполнять расчёт генераторов с различной скважностью и генераторов одиночных импульсов. Она очень проста в использовании, достаточно ввести значения в соответствующие поля и получим готовый результат.
