C
Hình 2. 12 Mạch đa hài dùng IC 555
Trong mạch trên chân ngưỡng (6) được nối với chân nhớ (2), và 2 chân này có chung 1 điện áp trên tụ là UC. Để so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc và 2/3Vcc của 2 bộ so sánh 1 và 2 ở lối vào của IC555.
Tụ 0.01 µF nối chân 5 với đất để lọc nhiễu tần số cao có ảnh hưởng đến điện áp chuẩn lối vào 2/3Vcc.
- Chân 4 được nối lên nguồn Vcc để không sử dụng chức năng Reset IC555. - Chân 7 được nối với điện trở R1 và R2 để tạo đường phóng nạp cho tụ. - Chân 3 có dạng xung vuông.
Nguyên lý hoạt động của mạch:
Khi mới đóng điện, điện áp trên tụ C là UC = 0 V tương ứng với điện áp chân 2 và chân 6 bằng 0V (U2(-) < 1/3Vcc, U6(+) < 2/3Vcc) qua 2 bộ so sánh IC555 lối ra Out ở mức cao(xấp xỉ Vcc), khi đó transistor chân 7 ở trạng thái cấm và tụ C được nạp điện. Tụ được nạp điện từ Vcc qua R1 qua R2 và qua C xuống đất, điện áp trên tụ C tăng dần với hằng số thời gian nạp là:
Công thức 2.5: τnạp = (R1 + R2)C - Điện áp trên tụ tăng dần:
Công thức 2.6:
UC
− t
=VCC .(1−eτnạp )
Khi điện áp trên tụ tăng đến mức ¿ 1/3 Vcc (và < 2/3Vcc) thì khi đó điện áp trên chân 2 của bộ so sánh thứ 1 (U2(-) > 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 với (U6(+) < 2/3Vcc) lối ra ở trạng thái nhớ Out ở mức cao. Khi điện áp trên tụ tăng đến mức
¿ 2/3 Vcc thì khi đó điện áp trên chân 2 của bộ so sánh thứ 1 (U2(-) > 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 với (U6(+) > 2/3Vcc) lối ra đổi trạng thái từ lối ra Out (3) ở mức cao sang lối ra Out (3) ở mức thấp (tương ứng 0V). Lúc này transistor ở chân 7 chuyển sang trạng thái mở bão hòa và điện áp chân 7 xấp xỉ 0V và tụ C lúc này bắt đầu phóng điện, tụ phóng điệ từ C qua R2 và qua chân 7 và transistor trong IC555 xuống đất với hằng số thời gian là:
Công thức 2.8: τphóng = R2C
- Lúc này điện áp trên tụ C lại giảm dần từ mức điện áp 2/3Vcc xuống 0V Công thức 2.9:
U =VCC .(1−eτphóng )
Khi điện áp trên tụ giảm ở mức >1/3 Vcc (và < 2/3Vcc) thì khi đó điện áp trên chân 2 của bộ so sánh thứ 1 (U2(-) > 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 với (U6(+) < 2/3Vcc) lối ra ở trạng thái nhớ Out ở mức thấp.
Khi điện áp trên tụ giảm đến mức ¿ 1/3 Vcc thì khi đó điện áp trên chân 2 của bộ so sánh thứ 1 (U2(-) < 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 với (U6(+) < 2/3Vcc) lối ra đổi trạng thái từ lối ra Out (3) ở mức thấp sang lối ra Out (3) ở mức cao (tương ứng Vcc). Lúc này transistor ở chân 7 chuyển sang trạng thái cấm và tụ C lúc này lại được nạp điện lại.
Quá trình này được lặp đi lặp lại và mạch tự dao động
Điện áp trên tụ C được nạp từ giá trị 1/3Vcc đến 2/3Vcc (trừ chu kỳ đầu tiên khi đóng mạch là tụ được nạp từ 0V đến 2/3Vcc). Tụ phóng điện từ điện áp 2/3Vcc xuống tới 1/3Vcc.
−
Vcc R1 4 8 3 out 7 555 6 Uv 2 5 C 1 0.01μF Chu kỳ dao động:
- Thời gian tụ nạp điện là:
Công thức 2.10: tnạp = 0.69* τnạp = 0.69(R1 + R2)C - Thời gian tụ phóng là:
Công thức 2.11: tphóng = 0.69* τphóng = 0.69R2C - Chu kỳ dao động của mạch là:
Công thức 2.12: T = tnạp + tphóng = 0.69(R1 + 2R2)C
Do thời gian phóng và thời gian nạp không bằng nhau (thường tnạp > tphóng) nên xung vuông ở lối ra không đối xứng và có thời gian có xung lớn hơn thời gian không có xung.
Dạng xung ra:
Hình 2. 13 Dạng xung ra
Hình 2. 14 Mạch đơn đa hài dùng IC555
Hình 2. 15 Sơ đồ nguyên lý
Chân ngưỡng 6 được nối với chân xả điện 7 của mạch R1C.
Lối vào 2 được nối với xung kích biên độ âm có điện áp khi không có xung kích >1/3Vcc và khi có xung kích lối vào điện áp <1/3Vcc.
Đặc điểm của mạch đơn ổn là khi không có xung kích lối vào thì lối ra ở trạng thái ổn định định là Out = 0.
Khi có xung kích hẹp tác động tới lối vào tác động tới lối vào Trigger nhớ chân 2 làm cho lối ra sẽ có xung dương (do điện áp chân 6 ¿ 0V với lối vào
ngưỡng). Thời gian kéo dài xung ra phụ thuộc vào thời gian nạp điện cho tụ C. Khi có xung lối ra thì chân 7 tương ứng ở mức cao và tụ C được nạp điện, tụ được nạp từ Vcc qua R1 qua C xuống đất và điện áp trên tụ C khi này tăng dần theo hàm số mũ từ 0V đến Vcc, với gía trị điện áp trên tụ là:
Công thức 2.13:
− tx
U =V .(1−e R1 .C )
Khi tụ nạp điện đến giá trị điện áp 2/3Vcc khi đó tương ứng với giá trị điện áp ngưỡng chân 6 và điện áp chân 2 là lớn hơn1/3Vcc do đó lối ra IC555 sẽ lật trạng thái từ mức cao sang trạng thái mức thấp và ở trạng thái ổn định bền chờ xung kích tiếp theo tác dụng tới lối vào 2. Khi lối ra lật trạng thái sang mức thấp tương ứng chân 7 ở mức thấp và tụ C sẽ phóng điện nhanh qua chân 7 xuống đất và điện áp trên chân 7 và chân 6 nhanh chóng về điện áp thấp.
Thời gian kéo dài xung ra tương ứng với thời gian tụ được nạp điện từ giá trị điện áp 0V đến giá trị điện áp 2/3Vcc. Khi đó ta có:
−tx Công thức 2.14:U C =V CC .(1−e R1 . C )= 2 V 3 CC ¿>t x=ln (3) . R1 .C (*) C
Hình 2. 16 Dạng xung ta tại chân 2, 3, 6