Multivibrateur astable basé sur un circuit intégré de minuterie Building 555
Sans utiliser de déclencheurs externes, le circuit intégré de minuterie 555 peut alterner entre ses deux états. Trois pièces externes supplémentaires, deux résistances (R 1 et R 2 ), et un condensateur (C) peut être ajouté au IC 555 pour le convertir en un circuit multivibrateur astable. Le circuit ci-dessous montre l'utilisation de l'IC 555 comme multivibrateur astable avec les trois parties externes.
Étant donné que les broches 6 et 2 sont déjà connectées, l'appareil s'activera automatiquement et fonctionnera comme un oscillateur sans avoir besoin d'une impulsion de déclenchement externe. V CC car une tension d'entrée d'alimentation est liée à la broche 8. Puisque la broche 3 du circuit ci-dessus est la borne de sortie, la sortie peut être tirée d'ici. La broche de réinitialisation externe est la broche 4 du circuit, et cette broche peut redémarrer la minuterie mais généralement, la broche 4 est connectée à V CC lorsque la fonction de réinitialisation n'est pas utilisée.
Le niveau de tension de seuil fluctue en fonction de la tension de commande fournie sur la broche 5. En revanche, la broche 5 est souvent reliée à la terre via un condensateur qui filtre le bruit externe du terminal. La borne de terre est la broche 1. R 1 , R 2 , et C constituent le circuit de synchronisation, qui contrôle la largeur de l'impulsion de sortie.
Principe de fonctionnement
Le circuit interne de l'IC 555 est affiché en mode astable, avec R 1 , R 2 , et C faisant tous partie du circuit de synchronisation RC.
La bascule est d'abord réinitialisée lorsqu'elle est connectée à l'alimentation, ce qui fait passer la sortie de la minuterie à un état bas. Du fait de son couplage à Q’, le transistor de décharge est poussé jusqu’au point de saturation. Le transistor permettra au condensateur C du circuit de synchronisation, qui est lié à la broche 7 du IC 555, de se décharger. La sortie de la minuterie est désormais négligeable. La tension de déclenchement est la seule tension présente aux bornes du condensateur dans ce cas. En conséquence, si la tension du condensateur tombe en dessous de 1/3 V CC , la tension de référence qui active le comparateur no. 2, la sortie du comparateur no. 2 deviendra élevé pendant la décharge. En conséquence, la bascule sera réglée, produisant une sortie ÉLEVÉE pour la minuterie sur la broche 3.
Le transistor sera désactivé par cette sortie élevée. En conséquence, à travers les résistances R 1 et R 2 , le condensateur C se charge. La broche 6 est connectée à la jonction où le condensateur et la résistance se rencontrent, donc la tension du condensateur est désormais égale à la tension de seuil. Au fur et à mesure que le condensateur se charge, sa tension augmente de façon exponentielle vers V CC ; quand il atteint 2/3 V CC , la tension de référence du comparateur de seuil (comparateur 1), ses pointes de sortie.
La bascule est donc RESET. La sortie de la minuterie diminue à FAIBLE. Cette sortie faible redémarrera le transistor, ce qui donne au condensateur une voie de décharge. En conséquence, la résistance R 2 permettra au condensateur C de se décharger. Ainsi, le cycle continue.
Par conséquent, pendant que le condensateur se charge, la tension de sortie est élevée au niveau de la broche 3 et la tension autour du condensateur augmente de manière agressive. De la même manière, la tension de sortie de la broche 3 est faible et, à mesure que le condensateur se décharge, sa tension à ses bornes diminue de façon exponentielle. La forme d'onde de sortie ressemble à une série d'impulsions rectangulaires.
Formes d'onde de la tension du condensateur et de la tension de sortie
En conséquence, R 1 +R 2 représente la résistance totale dans le canal de charge et C représente la constante de temps de charge. Uniquement lorsque le condensateur traverse la résistance R 2 pendant la décharge, il se décharge. R. 2 C est la constante de temps de décharge qui en résulte.
Cycle de service
Les résistances R 1 et R 2 affectent les constantes de temps de charge ainsi que de décharge. La variation de la constante de temps est généralement supérieure à la constante de temps de décharge. En conséquence, la sortie HIGH continue de se produire pendant une période plus longue que la sortie LOW, et la forme d'onde de sortie n'est pas symétrique, donc si T est la durée d'un cycle et TON est le temps pour une sortie plus élevée, alors le rapport cyclique est donné par :
Ainsi, le Duty Cycle en pourcentage sera :
Où T est le total des temps de charge et de décharge, T SUR et T DÉSACTIVÉ , l'équation suivante fournit la valeur de T SUR ou le temps de charge T C :
Le temps de décharge T D , souvent connu sous le nom de T DÉSACTIVÉ , est donné par:
Par conséquent, la formule pour la durée d'un cycle T est :
En remplaçant dans la formule du % Duty Cycle :
La fréquence est donnée par :
Application – Génération d’ondes carrées
Le cycle de service d’un multivibrateur astable est généralement supérieur à 50 %. Lorsque le rapport cyclique est précisément de 50 %, un multivibrateur astable produit une onde carrée en sortie. Des cycles de service de 50 % ou inférieurs sont difficiles à atteindre avec l'IC 555 agissant comme un multivibrateur astable, comme cela a été mentionné précédemment. Le circuit doit subir quelques changements.
Deux diodes sont ajoutées, une en parallèle avec la résistance R 2 et l'autre en série avec la résistance R 2 avec la cathode connectée au condensateur. En changeant les résistances R 1 et R 2 , il est possible de créer un rapport cyclique compris entre 5 % et 95 %. Le circuit de création d’ondes carrées peut être configuré comme ci-dessous :
Dans ce circuit, le condensateur se charge en transférant le courant via R 1 , D 1 , et R 2 pendant la charge. Il se décharge via D 2 et R 2 lors de la décharge.
La constante de temps de charge, T SUR =T C , peut être calculé comme suit :
Et voici comment obtenir la constante de temps de décharge, T DÉSACTIVÉ =T D :
Par conséquent, le rapport cyclique D est déterminé par :
Faire R 1 et R 2 une valeur égale entraînera une onde carrée avec un rapport cyclique de 50 %.
Un rapport cyclique inférieur à 50 % est atteint lorsque R 1 La résistance de est inférieure à R 2 's alors que normalement R 1 et R 2 peuvent être remplacés par des potentiomètres pour ce faire. Sans utiliser de diodes, un autre circuit générateur d'onde carrée peut être construit à l'aide d'un multivibrateur astable. R. 2 est connecté entre les broches 3 et 2, ou la borne de sortie et la borne de déclenchement. Ci-dessous un schéma du circuit :
Les processus de charge et de décharge dans ce circuit s'effectuent uniquement via la résistance R. 2 . Le condensateur ne doit pas être exposé à des connexions extérieures lors de la charge par la résistance R 1 , qui doit être fixé à une valeur élevée. De plus, il sert à garantir que le condensateur se charge à son plein potentiel (V CC ).
Application – Variations de position d’impulsion
Deux circuits intégrés temporisés 555, dont l'un fonctionne en mode astable et l'autre en mode monostable, offrent une modulation de position d'impulsion. Tout d'abord, l'IC 555 est en mode astable, le signal de modulation s'applique à la broche 5 et l'IC 555 produit une onde modulée en largeur d'impulsion en sortie. L'entrée de déclenchement du prochain IC 555, qui fonctionne en mode monostable, reçoit ce signal PWM. L'emplacement des impulsions de sortie du deuxième IC 555 varie en fonction du signal PWM, qui dépend encore une fois du signal de modulation.
Vous trouverez ci-dessous la configuration du circuit pour un modulateur de position d'impulsion qui utilise deux circuits intégrés de minuterie 555.
La tension de commande, qui détermine la tension minimale ou le niveau de seuil pour le premier IC 555, est ajustée pour créer l'UTL (Upper Threshold Level).
À mesure que la tension de seuil change en fonction du signal de modulation appliqué, la largeur d'impulsion et le délai changent également. Lorsque ce signal PWM est appliqué pour déclencher le deuxième circuit intégré, la seule chose qui changera est l'emplacement de l'impulsion de sortie, ni son amplitude ni sa largeur ne changeront.
Conclusion
Les circuits intégrés de minuterie 555 peuvent fonctionner comme un oscillateur libre ou un multivibrateur astable lorsqu'ils sont combinés avec des composants supplémentaires. Les circuits intégrés temporisés 555 en mode astable sont utilisés dans une grande variété d'applications allant de la génération de trains d'impulsions, à la modulation et à la génération d'ondes carrées.