- Tùy theo loại MOSFET được dùng mă cơng nghệ năy cịn được chia thănh câc loại sau:
CHƯƠNG 6: MẠCH ĐỊNH THỜI (TIMER)
6.1 Khâi niệm về mạch định thời 555: aKhâi niệm chung:
Cĩ hai loại mạch định thời thơng dụng nhất lă Timer 555 chế tạo theo cơng nghệ transistor lưỡng cực (BJT) vă Timer 7555 chế tạo theo cơng nghệ CMOS. Điện âp cung cấp cho IC 555 lă 5 ÷ 15V, cho IC 7555 lă 2 ÷ 18V. Cơng suất tiíu thụ vă dịng cung cấp ở IC 7555 cũng nhỏ hơn nhiều so với IC 555. Với nguồn + 15V, IC 555 yíu cầu dịng cỡ 10mA. Dịng đầu ra cực đại của IC 555 cĩ thể đạt tới 200mA (ở IC 7555 chỉ bằng nửa số năy).
.b Cấu tạo:
Cấu tạo của IC 555 gồm OP-amp so sânh điện âp, mạch lật vă transistor để xả điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt. Bín trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện âp VCC thănh 3 phần. Cấu tạo năy tạo nín điện âp chuẩn. Điện âp 1/3 VCC nối văo chđn dương của Op-amp 1 vă điện âp 2/3 VCC nối văo chđn đm của Op-amp 2. Khi điện âp ở chđn 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chđn S = [1] vă FF được kích. Khi điện âp ở chđn 6 lớn hơn 2/3 VCC, chđn R của FF = [1] vă FF được reset.
Hình 6.1: Sơ đồ khối chức năng vă vỏ của IC 555.
Chức năng câc chđn của IC 555:
1. Chđn 1 lă chđn nối mass.
2. Chđn số 8 để đặt nguồn cung cấp UCC = 5 ÷ 15V.
3. Chđn số 2 lă chđn đầu văo kích khởi (trigger), dùng để đặt xung kích thích bín ngoăi khi mạch lăm việc ở chế độ đa hăi đơn ổn.
5. Chđn số 4 lă chđn xĩa (Reset) nĩ cĩ thể điều khiển xĩa điện âp đầu ra khi điện âp đặt văo chđn năy từ 0,7 trở xuống. Vì vậy, để cĩ thể phât xung ở đầu ra chđn số 4 phải đặt ở mức cao H.
6. Chđn số 5 lă chđn điện âp điều khiển (Control Volttage). Ta cĩ thể đưa một điện âp ngoăi văo để thay đổi việc định thời của mạch, nghĩa lă thay đổi tần số dêy xung phât ra. Khi khơng đươc sử dụng thì chđn 5 nối mass thơng qua một tụ khoảng 0,01µF.
7. Chđn 6 lă chđn điện âp ngưỡng (Threshold). 8. Chđn 7 lă chđn phĩng điện (Discharge).
.c Chế độ lăm việc như mạch đa hăi phiếm định của IC 555:
Hình 6.2 lă sơ đồ nối chđn của IC 555 để nĩ hoạt động như một mạch đa hăi phiếm định. Chđn ra số 3 sẽ phât ra một dêy xung vuơng gĩc lặp lại. Thời gian tồn tai xung t1 (độ rộng xung) phụ thuộc văo tốc độ nạp.
Hình 6.2: Dùng IC 555 lăm mạch đa hăi phiếm định.
Giải thích sự dao động:
Ký hiệu 0 lă mức thấp bằng 0V, 1 lă mức cao gần bằng VCC. Mạch FF lă loại RS Flip-flop.
Khi S = [1] thì Q = [1] vă Q = [ 0 ]. Sau đĩ, khi S = [0] thì Q = [1] vă Q = [ 0 ].
Khi R = [1] thì Q= [1] vă Q = [0].
Tĩm lại, khi S = [1] thì Q = [1] vă khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì Q = [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nín điện âp khơng nạp văo tụ C, điện âp ở chđn khơng vượt quâ V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF khơng reset.
o Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:
Khi bấm cơng tắc khởi động, chđn 2 ở mức 0.
Vì điện âp ở chđn 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nín S = [1], Q= [1] vă Q = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.
Khi Q= [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện âp trín tụ tăng. Khi nhấn cơng tắc lần nữa Op-amp 1 cĩ V- = [1] lớn hơn V+ nín ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q vă Q vẫn khơng đổi. Trong khi điện âp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyín trạng thâi đĩ.
o Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:
Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 cĩ V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nín Q = [0] vă
Q = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.
Vì Q= [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 cĩ V+ = [0] bĩ hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q vă Q khơng đổi giâ trị, tụ C xả điện thơng qua transistor. Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT cĩ tín hiệu dao động dạng sĩng vuơng, cĩ chu kỳ ổn định.
Tính tôn câc thơng số:
Thời gian tồn tại xung tm (độ rộng xung) phụ thuộc văo tốc độ nạp của tụ C từ nguồn cung cấp nghĩa lă tỉ lệ với hằng số thời gian nạp τn = (R1 + R2).C, ta cĩ:
Tm = τn.ln2 = (R1 + R2).C.ln2 ≈ 0,7. (R1 + R2).C. (6.1)
Thời gian khơng cĩ xung ts (thời gian nghỉ) phj thuộc sự phĩng điện của tụ C qua chđn phĩng điện số 7, nghĩa lă tỉ lệ với hằng số thời gian phĩng τp = R2.C vă:
Ts = τp.ln2 = R2.C.ln2 ≈ 0,7. R2.C. (6.2) Vậy tần số dêy xung ở đầu ra:
C R R t t T f s m ( 2 ) 44 , 1 1 1 2 1+ ≈ + = = (6.3) 8 4 3 7 6 2 1 5 R R +UCC 10nF C
Hình 6.3: Sơ đồ nối chđn IC 555 tạo dêy xung vuơng gĩc đối xứng.
Muốn nhận được dêy xung vuơng gĩc đối xứng ở đầu ra, nghĩa lă tm = ts = T/2 ta cĩ thể lăm theo hai câch sau:
Chọn R1 << R2. Lúc đĩ theo (6.1) vă (6.2) cĩ thể coi tm = ts = 0,7R2.C. Tuy nhiín khơng thể chọn R1 quâ nhỏ được, ví dụ R1 = 100Ω, vì khi đĩ dịng đi từ nguồn +UCC văo chđn 7 khi transistor dẫn lă
1
R UCC
sẽ quâ lớn phâ hỏng transistor.
Sử dụng thím một diode mắc song song với R2 vă chọn R1 = R2 = R. Ở hình 6.3, đường nạp cho tụ C từ nguồn +UCC cĩ đi qua diode; điện trở R nối song song với diode khi đĩ coi như ngắn mạch vă hằng số thời gian của mạch nạp τn = RC. Khi tụ C phĩng điện văo chđn 7 thì nĩ khơng thể phĩng qua diode (vì diode mắc ngược) vă hằng số thời gian của mạch phĩng τp = RC. Ta thấy τn = τp nín:
tm = ts = 0,7RC Dêy xung ở đầu ra lă đối xứng, với tần số:
RC t t T f s m 1,4 1 1 1 ≈ + = = 6.2 Một số ứng dụng thực tế của IC 555: