II MạCH TạO XUNG
2 Nguyờn lý hoạt động
Trong cấu trỳc của IC555 gồm cú 1 bộ chia điện ỏp gồm 3 điện trở cú trị số bằng R để chia 2 mức điện ỏp 1/2 Ec và 2/3 Ec Cú 2 bộ so sỏnh 1 và so sỏnh 2 và 1 FF-RS, 1 tranzito, 1 cổng đảo
Giả sử khi mới cấp nguồn điện ỏp trờn tụ C1 : Uc1 = 0v
SS2 : S = 1
Qn =1 => Q n = 0 -> qua cổng đảo -> điện ỏp chõn 3 ở mức cao -> hỡnh thành xung dương
Đồng thời Q n = 0 -> T khoỏ -> UCE của T tăng -> tụ C1 nạp +EC->R1->R2->C1->mass
Khi 1/3EC < UC1<2/3EC SS2 : S = 0
SS1: R = 0 đầu ra của FF gĩư nguyờn trạng thỏI trứoc đú Tức chõn 3 mức logic cao
Tụ C1 tiếp tục nạp 2/3EC < UC1 < Ec SS2 : S = 0
Qn =0 => Q n = 1 -> chõn 3 ở mức logic thấp -> hỡnh thành xung õm
Q n = 1 -> T dẫn bóo hoà -> UCE giảm -> tụ C1 xả điện +C1->R2-> rCE->mass
Khi 1/3EC < UC1<2/3EC SS2 : S = 0
SS1: R = 0 đầu ra của FF gĩư nguyờn trạng thỏi trứơc đú Tức chõn 3 ở mức logic thấp
Q n = 1 -> T dẫn bóo hoà -> UCE giảm -> tụ C1 tiếp tục xả
UC1< 1/3Ec -> SS2 : S = 1
SS1: R = 0 => Q n = 0 -> qua cổng đảo -> điện ỏp chõn 3 ở mức cao -> hỡnh thành xung dương T khoỏ-> UCE tăng ->tụ C2 nạp trở lại -> quỏ trỡnh lập lại như trờn
KL: cứ như vậy đầu ra của chõn 3 sẽ tạo ra xung vuụng 3 Tớnh toỏn SS1: R = 0 -> SS1: R = 1 -> Qn =1
Do sự cảm nhận của mắt chỳng ta cú thể quan sỏt, phõn biệt được cỏc sự chuyển động hay chớp tắt của cỏc búng đốn với tần số giới hạn lớn nhất khoảng vài Hz Như thế biển quảng cỏo thiết kế ra khụng thể chạy quỏ nhanh dẫn tới người xem khụng cú khả năng quan sỏt được, yờu cầu đặt ra là tuỳ thuộc vào thị hiếu của khỏch hàng mà ta thiết kế ra một mạch phải linh hoạt Do đú ở đõy mạch tạo xung quyết định đến tốc độ chạy chữ của biển quảng cỏo như thế ta phải thiết kế mạch tạo xung cú thể thay đổi được tần số xung Clock ở đầu ra
Tần số cần tạo ra sẽ nằm trong khoảng từ 1Hz đến 10Hz Cụng thức tớnh tần số của IC 555 là : f = 1 44 (R1 + 2Vr) * C 2 Chọn C1 = 103 C2 = 10uF R1 = 10K
Như vậy ứng với tần số nhỏ nhất là 1Hz thỡ giỏ trị của Vr là: 2Vr = 1,44 FC2 − R1 = 1,44 1 10−5 − 10000 = 134000 Vr = 67000Ω = 67K
ứng với tần số lớn nhất là 10Hz thỡ giỏ trị của Vr phải là:
2Vr = 1,44
FC2 − R1 = 10 101,44
−5 − 10000 = 4400
Do khi Vr điều chỉnh ở giỏ trị nhỏ nhất khi chõn giữa chập với một chõn ở cạnh là xấp xỉ vài chục ụm Như vậy ta sẽ khụng khụng chế được giỏ trị của Vr lằm ở khoảng 2,2K đến 67K Mặt khỏc trờn thị trường lại khụng sản suất ra cỏc giỏ trị Vr mà ta cần tỡm mà chỉ cú thể là 5K,10K,50K,100K cho nờn ta chỉ cần mắc nối tiếp với Vr một điện trở cú giỏ trị được chọn một cỏch tương đối để tần số của mạch vẫn làm trong
khoảng ta mong muốn ở đõy chỳng Em chọn Vr cú giỏ trị là 50K và một điện trở mắc nối tiếp với Vr là R3 = 10K Giỏ trị của điện trở R2 được tớnh như sau:
R2 = Vcc − Uled
Iled = 5 V − 2 V
10mA = 300Ω
Ta chọn R2 = 290 Ω
Như thế mạch điện được thiết kế lại như sau:
VCC U1 R1 U1 R1 10k Hỡnh 2 14 R CV Q DC 3 7 R3 R2 10k RV 103 C1 TR 6 NE555 D20 10k C2 10uF III MạCH Tự ĐộNG RESET 8 VC C GN D 1
Mạch Auto Reset thường dựng để xỏc định trạng thỏi đầu tiờn của mạch ngay khi vừa cấp nguồn để mạch luụn hoạt động đỳng như yờu cầu thiết kế Cú hai loại mạch Auto Reset là reset ở mức cao và ở mức thấp (tựy vào mức logic ở chõn reset IC 4040 sử dụng trong
mạch cú chõn reset tỏc động ở mức logic cao nờn ở đõy chỉ giải thớch nguyờn tắc hoạt động của mạch Auto
Reset ở mức cao Nguyờn tắc hoạt động của mạch Auto Reset mức thấp cũng tương tự Sau đõy là hai dạng mạch Auto Reset thường gặp (một mạch tỏc động ở mức cao, mạch cũn lại tỏc động mức thấp):
Giải thớch và tớnh toỏn cỏc thụng số (chỉ với mạch Auto Reset tỏc động ở mức cao): khi vừa cấp nguồn, điện ỏp trờn tụ = 0V nờn ngừ ra đưa đến chõn reset ở mức cao, tỏc động làm cỏc IC khụng hoạt động được Sau đú điện ỏp trờn tụ tăng lờn và chõn reset của IC được đưa xuống mức thấp, IC được phộp hoạt
động Hoặc khi mạch đang hoạt động, ta nhấn nỳt Reset làm tụ phúng hết điện (do bị nối tắt), lỳc này ỏp
trờn tụ = 0V nờn ngừ ra của nú tỏc động tiếp làm IC ngưng hoạt động IC chỉ hoạt động trở lại khi nỳt nhấn Resđược thả ra và tụ nạp đến một giỏ trị nào đú để chõn reset của IC khụng cũn bị tỏc động
Tớnh toỏn cỏc thụng số của mạch: do nguồn cung cấp cho toàn mạch là 5V nờn cỏc IC thuộc họ CMOS sẽ hiểu mức logic cao khi điện ỏp ở cỏc chõn ngừ vào là 3,5V, mức thấp là 1V Do đú, để IC thoỏt khỏi trạng thỏi reset (mức cao) thỡ điện ỏp ở chõn reset (điện ỏp trờn R) phải = 1V
mặt khỏc ta cú phương trỡnh nạp của tụ là: V VC = VCC(1-e-t/τ ) = 4V
với t: thời gian để tụ nạp đầy (đạt đến giỏ trị VC ≥ 4V) τ = RC: thời hằng nạp của tụ e-t/τ chọn t = 10 ms =1 – 4/5 = 0,2 ⇒ τ = 6,25 ms ⇒ t/τ = 1,6 chọn C = 4,7 àF ⇒ R = 1,33K , chọn R = 1,2K Tớnh lại thời gian nạp đầy của tụ với R =1,2K
τ = RC = 1,2 103 4,7 10-6 = 5,64 ms
⇒ t = 1,6 5,64 ≈ 9 ms
Vậy sau khi vừa cấp điện hoặc nỳt nhấn Reset vừa thụi tỏc động trong một khoảng thời gian là 9 ms thỡ IC mới được phộp hoạt động
VCC VCC R23 100 RESET C20 1uF Đ - a đến chân RS của I C R22 10k RESET R24 10k Đ - a đến chân RS của I C C21 1uF
M ạ CH RESET Tá C Đ ộ NG ở M ứ C CAO M ạ CH RESET Tá C Đ ộ NG ở M ứ C THấP
hỡnh 2 15