Sơ đồ khối bên trong vi mạch

Sơ đồ khối bên trong vi mạch : Vi mạch 555 có thể được dùng như mạch định thời (timer) đa hài đơn ổn, đa hài bất ổn, các dạng mạch tạo sóng răng cưa v.v… Theo sơ đồ khối, ta thấy mạch gồm : Các phân áp với 3 điện trở R1 Hai mạch so sánh điện áp SS1 và SS2 Mạch RSSFF Mạch điện ngã ra Mạch Transistor Q1 loại NPN Để dễ dàng hiểu hoạt động của mạch, xin xem một số ứng dụng sau : 2) Mạch đơn ổn dùng 555 : Sơ đồ mạch : Hoạt động : Khi đóng điện, do tác động của các phân áp, ta có các giá trị : VR2 = VCC VR1 = VCC Ở chế độ bình thường, chân (2) : trigger ở mức cao [VCC] với các qui ước, các giá trị mức [1] : mức gần bằng VCC, mức cao và mức [0] : các giá trị mức thấp Thì V2 ở mức [1]> VR2 = VCC Điện áp ra của bộ so sánh SS2 Vrss2 = 0V = [0] Khi mới mở điện: Điện áp qua tụ, có điện áp ban đầu là 0V; cũng là điện áp ngã vào cộng của bộ so sánh 1. VC(0) = 0V = [0] = VSS1 Điện áp ngã vào trừ (-) V(-)SS1 = VCC > V(+)SS1 Þ VrSS1= [0] Khi đóng điện Pr =[1] nên tại RSSFF1, ta có : Q = [0] = [1] làm Q1 dẫn bảo hòa, ngắn mạch chân (6) với đất. Kềm Vc(t) 0V Do = [1] nên qua mạch đệm đảo dấu điện áp ở ngã ra (chân 3) sẽ là 0V V2(t) = 0V [0] Khi bắt đầu kích, cho một xung có cạnh xuống vào chân kích (chân 2) với canh xuống nên : Tại bộ so sánh 2: V(+)SS2 = > V(-)SS2 = V(2) = 0V Nên ngã ra V2SS2 = [1] mức cao Tại bộ so sánh 1 V(+)SS1 = V(6)= VC(0+) = 0V< V(-)SS1= VCC nên điện áp ra Vrss1=[0] Tại RSFF Q=1 Ta có : Vrss2 =[1] = R V2ss1 = [0] = S Do Q = 0 nên điện áp ra qua bộ đệm sẽ ở mức caonVr = VCC và BJT tắt, hở mạch, và tụ bắt đầu nạp điện với phương trình : vc (t) =VCC(1-e-t/RC), Khi đó tại chân 2, điện áp kích sau khi giảm về 0, tăng trở lại giá trị VCC Vậy khi VC(t) đạt giá trị VC(t) > VCC Tại so sánh 2 : Nên V2SS2=[0] V(-)SS1 =VCC V(+)SS2 = Tại so sánh 1 : Nên V2SS1=[1] V(-)SS1 = VCC V (+)SS1 =VC > VCC Q= 0 = 1 Tại RSFF Do V2SS1=[0] =S V2SS1=[1] = R Do =1, qua bộ đệm đảo dấu V2= 0V và Q1, bảo hòa, ngắn mạch tụ, quá trình tạo mạch xung T kết thúc, mạch chờ đợi xung kích mới, và điện áp ra trở lại mức cao (VCC). Tính thời gian tồn tại T : Xét giản đồ thời gian, với giả sử thời điểm kích xung tương ứng với t = 0 Tìm độ rộng xung (hay thời gian tồn tại của xung) T Ta có phương trình nạp điện của tụ : VC(t) = VCC(1-e-t/RC) Tại t = T, ta có : VC(t) = VCC = VCC(1-e-t/RC) = (1-e-t/RC) e-t/RC = et/RC = 3 Hay : = ln3 Và : T = RC.ln3 » 1,1RC. Thí dụ : Chiết tính mạch đơn ổn dùng 555 Dạng mạch khác : Xem sơ đồ mạch * C1, D1, R1: tạo xung kích, mạch vi phân * C2 (thường chọn 0.01 mF) lọc nhiễu. Khi không dùng ngã vào chân 5, không dùng để đưa vào điện áp điều khiển * Điện trở tải RL có thể mắc từ chân (3) lên VCC hay tụ chân (3) xuống đất. 3. Mạch bất ổn dùng 555 a) Sơ đồ mạch : b) Hoạt động : Tương tự như trong trường hợp mạch bất ổn, khi mới đóng điện ta có ngã ra là 0V. Nhưng trong mạch bất ổn, tụ có thể nạp điện (do không bị ngắn mạch bởi Q1) với hằng số thời gian tn = C(R1+ R2). Điện áp qua tụ tăng dần thì ngã ra ở mức cao do : Tại bộ so sánh 1 ; V (+) = VC < V(-) = VCC Þ V2SS1=[0] Tại bộ so sánh 2 : V (+) = VCC >VC(t) = V(-) Þ VrSS2 = [1] Tại RSFF R=0 Q=1 S=1 Q=0 * Điện áp ra qua mạch đệm đảo là mức [1] * Q1 tắt Khi VC tăng VC(t) > VCC thì ta có : V2SS1=[1] = R Q = 0 VrSS1 =[0] = S = 1 * Điện áp ra qua mạch đệm đảo là mức [0] * Q1 bảo hòa, làm tụ phóng điện qua R2 với thời hằng tf = C.R2 Điện áp qua tụ giảm dần cho đến khi VC < VCC Thì VrSS1 = [0] = R Q = 0 VrSS2 = [1] = S Q = 1 * Điện áp ra qua mạch đệm đảo ở mức [1] * Q1 tắt, tụ nạp tiếp với thời hằng tf = C(R1+ R2) Quá trình tiếp tục và ta có điện áp ngã ra là chuổi xung rộng c) Tính chu kỳ xung và tần số : Trong khoảng thời gian từ t1đến t2 (t1), ta có : Phương trình nạp điện của tụ với t1 = C(R1+ R2) VC(t) = VCC(1 – e-t/t1) Tại t = t1 VC(t1) = VCC t = t2 VC(t2) = VCC Viết lại : = VCC(1 – e-t1/t1) VCC = VCC(1 – e-t2/t1) hay : = (1 – e-t1/t1) (1) = (1 – e-t2/t1) (2) Chia 1 cho 2 : 2 = e[(t2 – t1)/t1] = eT1/t1 hay : T1 = t1.ln2 » 0,7. C(R1 + R2) Trong khoảng từ t2 đến t3 (T2). Điện áp qua tụ giảm hàm mũ với hằng số thời gian t2 = CR2. VC(t) = VCC e-t/t2 Tại : t = t2 Þ VC(t2) = VCC t = t3 Þ VC(t3) = VCC Viết lại : VCC = VCC e-t2/t2 VCC = VCC e-t3/t2 Sắp xếp lại : 1 = e-t2/t2 (3) = e-t3/t2 (4) Chia (3) cho (4) : 2 = e[(t3-t2)/ t2] = eT2/t2 Vậy : T2 = t2 .ln2 » 0,7.CR2 Với chu kỳ T = T1 + T2 Nên tần số : f = =