555 микросхема генератора: Генератор прямоугольных импульсов на NE555

Схемы на все случаи жизни » Высоковольтный генератор на NE555

Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня я хотел бы предложить Вам схему простого высоковольтного генератора на микросхеме NE555.

На просторах интернета очень много схем посвящено данной тематике и подобным конструкциям. Как правило они не лишены одного своего серьёзного недостатка, все они не имеют системы защиты от обратного напряжения. В большинстве случаев это приводит к печальным последствиям: выгоранию выходных транзисторов и пробою таймера NE555.

Испытывая одну из подобных конструкций я сам спалил пару микросхем NE555 и несколько выходных ключей. Тогда и возникла идея доработки данной схемы и добавления простейшей, но надежной защиты. После проведённой доработки больше при работе не возникало никаких проблем и не сгорело ни одного элемента. Итак, рассмотрим работу устройства, представленного на фото ниже подробнее.

Основу данной схемы составляет генератор прямоугольных импульсов на интегральном таймере NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1). Частота генератора задаётся цепочкой R1-R2-C1. При данных номиналах частота генератора составляет приблизительно 30 килогерц. С выхода генератора через токоограничительный резистор R3 выходной сигнал поступает на вход составного транзистора Т1-Т2. В коллектор транзистора Т2 включена первичная обмотка повышающего выходного трансформатора. Диод VD1 служит для защиты устройства от броска обратного напряжения при закрытии транзистора. Супрессорный диод VD2 защищает транзистор Т2 от пробоя и выбирается по максимальному напряжению коллектор-эмиттер Т2. Супрессорный диод VD3 защищает микросхему DD1 от пробоя. Так как максимальное напряжение питания микросхемы составляет 15 вольт, супрессорный диод следует выбрать на напряжение открывания не более этого значения или немного выше. При работе на вторичной обмотке трансформатора напряжение приблизительно 5-6 киловольт. Это напряжение поступает на вход умножителя УН-9/27. С выхода данного умножителя и снимается высокое напряжение.

Таким образом доработка схемы заключается в установке диода VD1 и супрессорных диодов VD2 и VD3. Несмотря на всю простоту защиты, она дала отличные результаты и надёжную защиту схемы от бросков обратного напряжения.

Следует отметить интересный факт, что генератор собранный по данной схеме имеет так называемый электронный ветер — поток отрицательно заряженных электронов у высоковольтного провода. Его можно обнаружить по холодку при приближении руки к высоковольтному проводу. Поэтому данная схема и используется очень часто при построении ионизаторов воздуха. Кроме того замечен ещё один интересный факт: высокое напряжение с данной установки способно растекаться по поверхности диэлектрических материалов (стеклу, дереву, бумаге, фарфору, пластмассе…), по поверхности тела человека (при достаточной частоте не причиняя никакого вреда), электризует вокруг себя лежащую бумагу (до того что при проведении рукой по газете, лежащей рядом с установкой по ней пробегают искры). Ни с одной другой схемой (без умножителя, с переменным напряжением на выходе) таких эффектов не было обнаружено. В подборке фото ниже представлены фото с испытаний данного генератора.

Внимание!!! Любое проведение экспериментов по пропусканию тока по поверхности человеческого тела, а так же все подобные эксперименты, опасны для жизни!!! При неверном расчёте схемы, каких либо неполадках, недостаточности квалификации в этой области, Вам грозит поражение электрическим током, вплоть до летального исхода… Не проводите подобные опыты не имея достаточного опыта!!! Соблюдайте строго технику безопасности! Запомните: Электрический ток — это хороший слуга, но плохой хозяин!!!

Список использованных радиодеталей

• DD1 — NE555 (КР1006ВИ1)
• VD1 — КД213
• VD2 — 1.5КЕ100СА
• VD3 — 1.5КЕ18СА
• C1 — 0.01 мкФ
• C2 — 0.01 мкФ
• R1 — 680 Ом
• R2 — 2К
• R3 — 100 Ом
• Т1 — КТ815А
• Т2 — КТ8101А (С радиатором)

Трансформатор Tr1 — это переделанный строчный трансформатор от старого лампового телевизора. Для его переделки снимаем первичную обмотку и мотаем свою. Первичная обмотка содержит 8 витков провода ПЭЛ-1.5. Вторичная обмотка (высоковольтная, залитая пластмассой) остается штатной, после чего трансформатор собирается. При сборке между половинок сердечника следует сделать зазор около 1 мм из тонкого гетинакса или стеклотекстолита.

На этом на сегодня всё. До новых встреч. С уважением, Андрей Савченко.

P.S. Обновление на 19.03.2020: Данный высоковольтный генератор собирался летом 2012 года т.е. как раз после окончания мной 2-ого курса ОмГТУ. Мне уже тогда были достаточно интересны эксперименты с высоким напряжением (впрочем, сейчас мало что изменилось и к подобным экспериментам я время от времени возвращаюсь). Данная схема является одной из самых простых схем данного класса (проще, наверное, только различные типы блокинг-генераторов…).

Если Вы решите собирать высоковольтный генератор по выше приведённой схеме, то в качестве модернизации рекомендую Вам использовать в выходном каскаде вместо составного транзистора драйвер на комплементарной паре транзисторов, предназначенный для управления mosfet транзисторами в связке с самим mosfet транзистором (эта рекомендация будет мной дана ещё несколько раз в подобных статьях).   При этом все остальные цепи генератора остаются без изменения (хотя защитные цепи транзистора можно выполнить по схеме, описанной в статье Вторая жизнь ионофона на NE555, но при этом, скорее всего, придётся пересчитать параметры гасящей RC-цепи под используемую частоту генератора. В этой же статье описан выходной каскад, выполненный, как раз, по предложенным модернизациям). Mosfet транзистор по току стока, напряжению сток-исток, а так же рассеиваемой мощности должен быть не хуже, чем транзистор Т2 в исходной схеме. Данная замена повысит качество работы предложенного высоковольтного генератора. 

Генератор прямоугольного сигнала 100КГц на микросхеме 555

аудио

• ·2012-04-09
• ·serge

Содержание

• 1 Зачем так сложно?
• 2 Микросхема таймера 555
• 3 Простота — залог успеха
• 4 Все частоты хороши — выбирай на вкус
• 5 Собираем — Проверяем
• 6 Прямоугольники
  • 6. 1 Прочитал — передай другу

[Read in English] 

Музыкальный сигнал совсем не похож на меандр. Частотный диапазон, воспринимаемый средним взрослым человеком редко превышает 17КГц. Поэтому я считаю, что эмоциональные обсуждения того, как тот или иной усилитель справляется с «прямоугольником» 100КГц — не слишком убедительны. Но как инженер-электронщик могу подтвердить, что «просвистеть» усилитель меандром 100КГц может помочь обнаружить проблемы в конструкции, совсем неочевидные при тестировании сигналами в звуковом диапазоне частот. Например выбросы перерегулирования петлевой ООС, влияние (преимущественно входных и миллеровских) емкостных нагрузок и т.п.

Зачем так сложно?

Прежде, чем собрать данный генератор на КМОП 555 таймере, я опробовал К561ЛА7, К561ЛН2, 74HC04 и 74HCT04, а так же обычный 555 — в различных вариантах схем релаксационных генераторов. Они все звенят ужастно. Так что из моего опыта получилось лишь два приемлимых бюджетных варианта:

1. не пользоваться хорошим осциллографом чтобы не видеть ВЧ звона (шутка)
2. использовать КМОП 555 таймер.

Микросхема таймера 555

Важно: в данной конструкции необходимо использовать только качественный КМОП вариант 555 таймера. Обычные биполярные 555, к которым относится и КР1006ВИ1, работают плохо. Пример хорошего КМОП таймера: TLC555 datasheet от TI.

На мой взгляд, одна из наиболее наглядных отрисовок блок-схемы микросхемы 555:

1. GND — Ground = «Земля», отрицательный вывод питания
2. TRIG — Trigger = Триггер
3. OUT — Output = Выход
4. RESET = Сброс
5. CONT — Control voltage = Управляющее напряжение
6. THRES — Threshold = Порог
7. DISCH — Discharge = Разряд
8. VDD — Positive supply voltage = Положительное напряжение питания

Апологеты микроконтроллеров могут смеяться. Впрочем, я и сам подумывал, отчего бы не замутить универсальный генератор на ATmega-8, который к тому же всегда под рукой. Потом стало лень программить, да и намучался я уже с присвистами ото всех этих цифровых штуковин. Для проверки качественного аудио аппарата хотелось иметь и качественный же тестовый сигнал 😉

Простота — залог успеха

Надеюсь, что описывая конструкцию по схеме практически из datasheet’ов, всё же помогу кому-нибудь из моих читателей сэкономить немного времени и собрать сразу удобный генератор тестовых сигналов, при этом избежав нескольких ненужных проб и ошибок.

• C1 = 1 нФ
• R1 = 6.2 кОм
• R2 = 1 кОм
• R3 = 300 Ом
• R4 = 5 кОм
• C2 = 1 мкФ
• C3 = 10 мкФ 25 В
• C4, C5 = 0.1 мкФ

Для тестирования аудио-конструкций удобно иметь источник сигнала центрированный относительно земли. Но и «смещённый» (с ощутимой постоянной состовляющей) сигнал бывает полезен, к примеру чтобы проверить работу серво-цепи, обеспечивающей нулевое смещение по выходу. Так что предлагаю предусмотреть возможность закорачивать проходной конденсатор на выходе генератора.

Все частоты хороши — выбирай на вкус

Раз уж греть паяльник — почему бы не обеспечить возможность выбора частоты генерируемого сигнала? Рядок DIP-переключателей, несколько дополнительных емкостей и резисторов, небольшой потенциометр — и генератор на все случаи жизни готов 🙂

В теории частоту на выходе генератора можно прикинуть как:

f = 0.72 / (R1 * C1)

На практике частота получается чуть ниже рассчётной, особенно на высоких частотах.

Я ограничился следующим набором емкостей и резисторов:

• C1: 1 нФ, 10 нФ, 0.1 мкФ, 1 мкФ
• R1: 2.2 кОм, 6.2 кОм, 150 кОм, подстроечник 220 кОм

Удобные комбинации R1 и C1:

• 250 кГц — 1 нФ 2.2 кОм
• 100 кГц — 1 нФ 6.2 кОм
• 30 кГц — 10 нФ 2,2 кОм
• 10 кГц —  10 нФ 6,2 кОм
• 3.1 кГц — 0.1 мкФ 2.2 кОм
• 1.1 кГц — 0.1 мкФ 6.2 кОм
• 465 Гц — 10 нФ 150 кОм
• 46 Гц — 0. 1 мкФ 150 кОм
• 4.5 Гц — 1 мкФ 150 кОм

Конечно, частоты даны очень приблизительно, всё зависит от применённых компонентов.

Собираем — Проверяем

Данную конструкцию удобно запитывать от батареек или маленького сетевого блока с обычным трансформатором и выпрямителем прямо в коробочке-вилке. Во избежание выжигания столь любимых мною КМОП 555 таймеров защита от переполюсовки тут весьма уместна.

Картинки «кликабельны»

Прямоугольники

Прочитал — передай другу

Тривиальная схемка, несложная конструкция, но очень полезна в быту электронщика. Подумай, вдруг такой простой генератор меандра поможет одному из твоих друзей вконтакте или фейсбуке? Поделись с друзьями прямо здесь и сейчас!

EE101, лабораторная работа 6. Разработка генератора функций TTL с использованием таймера 555

EE101, лаборатория 6. Разработка генератора функций TTL с использованием таймера 555

Вы должны принести свою тетрадь для занятий и делать хорошие заметки, введение в эту лабораторную работу сложное, и вам нужно будет знать информацию для вашего официального отчета.

Используя общую схему, показанную на рис. 1, спроектируйте схему, которая будет производить сигнал, совместимый с ТТЛ. Сигнал ТТЛ представляет собой постоянное напряжение, которое включается и выключается с постоянной скоростью, как и источник импульсов, который мы использовали в лабораторной работе 4. Вы должны спроектировать схему таким образом, чтобы выходной сигнал ТТЛ имел частотный диапазон от 1 Гц до 10 Гц. Этот сигнал будет управлять двумя светодиодами, которые будут попеременно мигать, показывая высокое и низкое (включено и выключено) состояние выхода (на выводе 3 компонента таймера 555 «LM555CN»).

Параметры дизайна:

• Ваш бизнес-менеджер сообщил вам, что в вашей компании есть излишки потенциометров на 10 кОм и конденсаторов на 150 мкФ. Поэтому выберите Rvar и C1, чтобы вы могли использовать эти части.
• При разработке схемы для резисторов R1, R2, R3, LED1 и LED2 обратите внимание на следующее:
  1. Светодиоды имеют номинальный ток 20 мА, но мы хотели бы, чтобы он был значительно меньше. Вы должны выбрать R ₂ и R ₃ таким образом, чтобы ток светодиода не превышал рекомендуемого максимума, в этом случае мы будем стремиться к 9 мА.
  2. Приемлемой является конструкция, в которой нижний и верхний пределы частоты
     находятся в пределах 10% от указанных значений.

  3. Доступны специальные номиналы резисторов от 1 кОм до 1 МОм.
  4. Выходной ТТЛ-сигнал имеет частоту, равную f = 1,44 / ((R1 + 2R4)C1) Герц.

После того, как мы вместе спроектировали вашу схему во введении к лаборатории, вам нужно самостоятельно выполнить некоторые расчеты. Определите выходную частоту для каждого случая, когда Rvar = 0 Ом, 3 кОм, 6 кОм и 10 кОм. Максимальное и минимальное значения для R4 должны соответствовать вашим низким и высоким значениям для частотного диапазона соответственно.

Ваша предварительная лабораторная работа должна включать завершенную схему со значениями всех элементов схемы, а также математические расчеты, которые вы использовали для проектирования всех аспектов вашей схемы.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ: В предварительной лабораторной работе мы обсудим, как более точно реализовать частотный диапазон с помощью параллельного резистора для ограничения максимального значения потенциометра. Рассчитайте необходимый резистор, добавьте его в свою схему и проверьте один из частотных диапазонов, чтобы увидеть, помогло ли это. Рассчитайте значения для предварительной лаборатории, используя эти данные и резистор при построении схемы. На следующей неделе мы воспользуемся дополнительным резистором, чтобы получить экспериментальные данные для той же схемы.

Рисунок 1

ЕЕ 101

Лабораторное задание 6. Таймер 555

В этом лабораторном упражнении вы выполните первый этап вашего семестрового проекта EE101. Позже в этом семестре вам понадобятся схема и результаты сегодняшней лабораторной работы. Поэтому важно, чтобы вы хранили всю эту сегодняшнюю работу в безопасном, легкодоступном месте. Настоятельно рекомендуется создать для этой лабораторной работы отдельный подкаталог на сетевом диске. Вы также можете сделать резервную копию этой работы на USB-накопителе, когда у вас будет такая возможность.

 В этой лабораторной работе вы будете использовать Multisim для имитации вашего проекта и
чтобы убедиться, что ваш дизайн действителен. Крайне важно, чтобы вы получили рабочий проект сегодня, потому что эта схема будет использоваться позже для создания печатной платы для вашего окончательного проекта. Согласие на нерабочий дизайн сегодня приведет к созданию нефункционального окончательного проекта!

Вот отличная анимация работы таймера 555. Обязательно проверьте это и посмотрите, сможете ли вы соотнести анимированное поведение с материалом, который мы рассмотрели в лекции перед лабораторией. [Дополнения Политехнического института Ренсселера www.rpi.edu]

Часть I. Разработка схемы в Multisim

1. Если вы еще этого не сделали, завершите расчеты на последнем этапе предварительной лабораторной работы.
2. Используя программу захвата схем Multisim, введите схему, которую вы
   разработан в предварительной лаборатории. Обратитесь к рисунку 1, чтобы помочь вам с размещением деталей.
   и атрибуты. Ниже приведены некоторые пункты, которые помогут вам определить определенные элементы вашего
   цепь:
1. Источник напряжения относится к группе Источники , семейству Источники питания и называется DC_POWER . Поместите его и дважды щелкните по нему, чтобы назначить правильное значение 9v.
2. Заземление находится в той же группе, что и источник питания, и называется ЗАЗЕМЛЕНИЕ
3. Микросхема таймера 555 относится к группе Mixed , семейству TIMER . Выберите LM555CN (убедитесь, что вы получили точное соответствие).
4. Резисторы и конденсаторы можно найти в группе Basic . Не забудьте выбрать правильное значение для каждого. Как правило, рекомендуется размещать их в том порядке, в котором они пронумерованы на схеме, чтобы вам не пришлось менять их позже.
   • Два конденсатора принадлежат к разным семействам. В списке Family используйте CAP_ELECTROLYT для конденсатора 150 мкФ (C ₁ ). Обратите внимание, что он имеет индикатор полярности. Используйте конденсатор для цоколя 0,1 мкФ (C ₂ ), у которого нет индикатора полярности.
   • Обычные резисторы относятся к семейству Резистор .
   • Для потенциометра (R ₄ ) используйте семейство Потенциометр и выберите нужное значение из списка. Обратите внимание, что после того, как вы поместите его, при наведении на него курсора мыши появится ползунок, который вы можете использовать для настройки его значения в процентах от его максимального сопротивления. Мы будем использовать это позже для моделирования схемы для различных значений R ₄ . Чтобы потенциометр работал должным образом, необходимо подключить его к соответствующим клеммам. Обязательно используйте дворник (терминал, который становится стрелкой) и боковой контакт, на который указывает дворник. Если вы подключитесь к другой стороне, процентная регулировка будет иметь противоположный эффект. Чтобы сориентировать потенциометр, как показано на рисунке 1, он был перевернут горизонтально (после того, как вы поместите его, щелкните его правой кнопкой мыши и выберите «отразить по горизонтали»).

   9Светодиоды 0020

5. относятся к группе диодов , семейству светодиодов . Используйте LED_red для индикации выхода OFF и LED_green для индикации выхода ON. Да, вам придется подумать об этом, чтобы сделать это правильно.
3. Прежде чем вы решите, что закончили, убедитесь, что вы немного перетащили каждый компонент, чтобы убедиться, что он действительно подключен к проводу узла. Провод должен оставаться подключенным и тянуться вместе с компонентом. Если это не так, вам нужно соединить компонент с узлом проводом.
4. Распечатайте копию схематической диаграммы для своей лабораторной книги (К этому времени мы не должны говорить вам об этом, верно? Это важная часть документирования вашего эксперимента.) Обязательно настройте параметры печати так, чтобы она печаталась в разумных пределах. размер.

 

Часть II. Моделирование вашего дизайна

1. Выполните проверку электрических правил в вашей цепи. Если это сообщает о каких-либо ошибках,
   исправить их в это время.
2. Нам нужно увидеть, как напряжение конденсатора влияет на выходное напряжение, поэтому мы изобразим оба этих напряжения в моделировании. Трудный способ сделать это — просмотреть отчет о списке соединений, чтобы определить, как Multisim назвал эти узлы, и запомнить эту информацию позже, когда вы находитесь на экране настройки анализа переходных процессов. Самый простой способ — добавить датчики к этим узлам, чтобы они отображались в узнаваемой форме на экране настройки.

   На правом краю рабочей области Multisim есть панель инструментов. На нем найдите кнопку с желтой стрелкой, на которой есть крошечная цифра «1,4». Нажмите эту кнопку и наведите указатель мыши на первый узел, который вы хотите построить (либо на выводе 3 таймера 555, либо на положительной стороне конденсатора 150 мкФ). Нажмите на узел/провод, и он прикрепит зеленую стрелку зонда. Убедитесь, что стрелка указывает направление падения напряжения, которое вы хотите измерить. Если это не так, щелкните по нему правой кнопкой мыши и выберите «Обратное направление зонда». Когда вы добавляете датчик, он также добавляет желтое поле данных. Перетащите его в пустую часть рабочего пространства, чтобы он не мешал. Теперь добавьте еще один зонд к другому узлу, который вы хотите построить. Чтобы удалить датчик, щелкните его желтое поле, чтобы выбрать его, и нажмите кнопку 9.0072 Удалить ключ .

3. Переходный анализ
   • Для первого моделирования мы установим минимальное значение R ₄ . Наведите указатель мыши на потенциометр, пока не появится ползунок. Двигайте его, пока индикатор не покажет 0%. Это устанавливает потенциометр на 0% от его максимального значения (0 Ом). Это должно дать нам максимальную выходную частоту (если вместо этого вы получите минимальную частоту, это означает, что вы подключили контакт 6 к неправильному концу потенциометра). Позже мы снова проведем моделирование для каждого из остальных R9.0024 4 значения, которые вы рассчитали в предварительной лабораторной работе.
   • В меню Simulate выберите Analyses: Transient Analysis
   • На вкладке Параметры анализа установите время окончания на 0,4 секунды. Поскольку мы ожидаем частоту 10 Гц для этого значения R ₄ , если мы моделируем четыре десятых секунды, то мы сможем увидеть чуть больше трех периодов формы волны в окне графика. Позже, когда вы повторите эти шаги с другими значениями R ₄ вам нужно будет настроить это время окончания для каждой симуляции на основе ожидаемой частоты так, чтобы отображалось около трех периодов. Да, вам придется подумать об этом, чтобы сделать это правильно. 🙂
   • На вкладке Outputs добавьте напряжения, которые вы хотите отобразить. Пробники, которые вы поместили на схему ранее, должны отображаться здесь как V(Probe1) и V(Probe2). Добавьте их в список выбранных переменных. Вы также можете сделать это без пробников, но для того, чтобы определить правильные напряжения узлов, вам придется искать их в отчете списка цепей или переименовывать их.
   • Когда вы закончите настройку анализа, нажмите кнопку Simulate . Откроется окно Transient Analysis с графиком изменения напряжения во времени. Обратите внимание, что на выходе высокий/включен (Vcc), когда конденсатор заряжается, и низкий/выключен (0), когда конденсатор разряжается. В случае высокой частоты разрядный участок будет казаться почти мгновенным и может просто выглядеть как вертикальная линия. Это связано с тем, что в этом случае R ₄ устанавливается равным нулю, поэтому постоянная времени для разрядной части чрезвычайно мала, и она разряжается очень быстро. По мере перехода к более низким частотам вы заметите, что время включения и время выключения становятся ближе к равным. Это потому, что R ₄ значение увеличивается, влияние исключения R ₁ из постоянной времени разряда оказывает все меньше и меньше влияния по сравнению с размером R ₄
   • Точно так же, как вы делали это в лаборатории конденсаторов, используйте курсоры для измерения одного полный период, затем рассчитайте частоту. Убедитесь, что вы не включили первый импульс в измерение, поскольку он имеет более длительное время зарядки (он должен заряжаться от 0 В вместо 1/3 от Vcc, что делает первый цикл более продолжительным). В некоторых случаях это будет немного сложно, потому что нижняя часть сигнала очень короткая на высоких частотах. Вы можете увеличить окно или увеличить масштаб, если это необходимо. Помните, что вы также можете установить другое время окончания симуляции, чтобы отображать больше или меньше времени в окне.
   • Сравните измеренную частоту с тем, что вы рассчитали в предварительной лабораторной работе. Вычислите разницу в процентах (но вы уже знали, что имелось в виду под «сравнить», верно?)
   • Распечатайте копию сигнала. Не забудьте распечатать четыре графика на странице для хорошего размера распечатки (Файл: Настройка печати: Свойства: 4 страницы на листе).
4. Чтобы посмотреть, как ваша схема ведет себя с разными значениями R ₄ , повторите третий шаг выше, каждый раз пробуя разные значения для R ₄ . Значения, которые вы хотите протестировать, — это те, для которых вы рассчитали теоретические значения в предварительной лаборатории: 0 Ом (что вы сделали выше), 3 кОм, 6 кОм и 10 кОм. Для этого вам нужно будет определить правильный процент от 10 кОм, который дает вам нужное значение. В первом случае вы использовали 0%. Используйте ползунок для настройки потенциометра и повторного моделирования для каждого значения R ₄ . Не забудьте также установить время окончания симуляции соответствующим образом для каждого прогона, чтобы отобразить около двух или трех периодов формы волны. Это позволит вам проводить точные измерения, при этом наблюдая достаточное количество циклов для четкого наблюдения за поведением.

   Сравните все результаты (для каждого случая Rvar, равного 0, 3K, 6K и 10K) с теми, которые вы рассчитали в предварительной лабораторной работе, и распечатайте осциллограммы для каждого из них.

На следующей неделе мы создадим эту схему в Analog Lab и проверим ее фактическую работу на осциллографе. Это обеспечит третий набор данных для сравнения (сегодня вы получили теоретические данные и данные моделирования, на следующей неделе мы получим экспериментальные данные и сравним их друг с другом).

Опять же, убедитесь, что эта схема успешно работает сегодня, потому что это первая из четырех лабораторных работ, которые вместе составляют ваш семестровый проект. Создание нерабочей схемы сегодня приведет к нефункциональному проекту позже! Также убедитесь, что вы сохранили эту работу, чтобы вы могли получить ее позже, она потребуется для создания файла изображения для печатной платы, которую вы будете использовать для сборки проекта.

---

Октябрь 2010 г. &nbsp|&nbsp © 2001, New Mexico Tech

Генератор ШИМ IC 555 — взгляд на схемы широтно-импульсной модуляции

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — важный метод проектирования электрических цепей. Он управляет передачей мощности между электрическими компонентами, быстро переключаясь между полной и нулевой передачей мощности. Итак, давайте рассмотрим все, что вам нужно знать о ШИМ-генераторе IC 555.

Что такое широтно-импульсная модуляция?

Рис. 1. Зеленая круглая плата диммера с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)

ШИМ уменьшает среднюю мощность электрического сигнала, разделяя его на дискретные сигналы ВКЛ и ВЫКЛ. Таким образом, он помогает регулировать или определять выходную мощность или напряжение нагрузки цепи в соответствии с требованиями приложения.

Среднее напряжение будет зависеть от коэффициента заполнения сигнала.

555 Цепь ШИМ-генератора таймера

Рис. 2: Схема выводов IC 555

Схема IC 555 в нестабильном режиме работы таймера

Таймер IC 555 можно использовать для различных схем, включая временные задержки, генерацию импульсов, осцилляцию и широтно-импульсную модуляцию. В этом разделе мы рассмотрим его использование в нестабильных мультивибраторах.

Автономный или нестабильный мультивибратор-генератор представляет собой колебательный контур без устойчивого состояния.

Вот его внутренняя схема.

Рис. 3: Принципиальная схема нестабильного режима таймера IC 555

Соединение контактов 2 и 6 устраняет необходимость во внешнем пусковом импульсе. Контакт 4 — это внешний контакт сброса, который, когда он не используется, должен относиться к Vcc.

Кроме того, отфильтруйте внешний шум, подключив контакт 5 к земле через конденсатор 0,01 мкФ. Затем вы сформируете схему синхронизации резисторов R1, R2 и R3 для определения ширины выходного импульса.

IC 555 PWM с использованием диодов

IC 555 PWM с использованием диодов работает как стандартный нестабильный мультивибратор с управлением периодом включения/выключения. IC 555 использует свойства диодной цепи и потенциометра для определения периода включения/выключения.

Рис. 4: IC 555 PWM с использованием диодов

Сначала вы начнете с подключения схемы, как показано на схеме выше.

Время включения — это время, необходимое для зарядки конденсатора цепи до 2/3 от Vcc. Точно так же время выключения — это период, в течение которого конденсатор разряжается до уровня ниже 1/3 от Vcc.

А вот как можно установить время ВКЛ/ВЫКЛ цепи

Во-первых, время ВКЛ/ВЫКЛ можно установить независимо или зафиксировать с помощью раздвоенных диодов и потенциометра. Подходящий боковой диод делит время включения схемы IC 555. Левый боковой диод, катод которого подключен к контакту 7, делит время выключения курса.

Во-вторых, вы можете использовать потенциометр для изменения сопротивления диодной цепи. Когда рычаг потенциометра скользит влево, это вызывает уменьшение времени разряда левого диода. Меньшее время разряда увеличивает время включения и уменьшает время выключения таймера IC 555.

Однако смещение рычага потенциометра вправо уменьшает время выключения и увеличивает время включения.

IC 555 PWM с использованием внешней модуляции

В приведенной ниже схеме мы подключили нашу IC 555 в режиме моностабильного мультивибратора. Для каждого отрицательного триггера на выводе 2 IC 555 генерирует положительный импульс на выводе 3. Кроме того, вывод 3 удерживает вибрацию в течение установленного периода, который зависит от значений C и Ra.

Рис. 5: IC 555 PWM с использованием внешней модуляции

Назначьте второй и пятый контакты как входы синхронизации и модуляции схемы соответственно. И, если вы правильно выбрали курс, вы должны получить выходной сигнал с контакта 3. 

И для нашей схемы нам нужно обеспечить тактовый вход или прямоугольный импульс на контакте 2. Это позволяет нам установить частоту выхода. Кроме того, подайте информацию на пятый контакт, уровень или амплитуда напряжения которого задает ширину импульса.

Таким образом, импульсы на контакте 2 генерируют чередующиеся треугольные волны на крючках 6/7. Здесь значения C и Ra определяют ширину треугольных сигналов.

Подача нескольких импульсов на контакт два и изменение напряжения на контакте пять устанавливает необходимые импульсы ШИМ на контакте 3.