Моностабильный мультивибратор с использованием микросхемы таймера 555 (Основы, схема, работа и формы сигналов)

Моностабильный мультивибратор представлен в виде схемы, которая при срабатывании генерирует одиночный импульс определенной длительности. Объяснение начинается с его базовой концепции, за которой следует подробная схема с использованием микросхемы таймера 555. Его работа и форма сигнала анализируются для получения основных уравнений для определения времени включения во время зарядки конденсатора. Наконец, обсуждаются практические применения этой конфигурации в различных электронных системах.

Моностабильный мультивибратор имеет одно стабильное состояние и одно квазистабильное состояние. Стабильное состояние остается неизменным до тех пор, пока не будет применен внешний триггер, в то время как квазистабильное состояние изменяется автоматически в зависимости от схемы. При срабатывании триггера выходной сигнал переключается с активного низкого уровня (стабильный) на высокий (квазистабильный), но через некоторое время он возвращается обратно к низкому уровню без дальнейшего ввода данных.

Схема моностабильного мультивибратора, использующая микросхему таймера 555, работает в двух состояниях: стабильном и квазистабильном. Контактные соединения имеют решающее значение для его функциональности — контакт 8 подключается к VCC, контакт 1 - к заземлению, а контакт 4 (сброс) также должен подключаться к VCC для правильной работы. К контакту 5 (управляющее напряжение) подключен конденсатор для поддержания постоянного напряжения и снижения уровня шума; это значение должно составлять приблизительно 0,01 микрофарад. Выходной сигнал отображается на третьем выводе, в то время как выводы шесть (порог), семь (разряд) и два (триггер) управляют переходами состояний на основе динамики зарядки конденсатора.

Понимание стабильных и квазистабильных состояний в моностабильном мультивибраторе Моностабильный мультивибратор, использующий микросхему таймера 555, работает в двух состояниях: стабильном (активный низкий уровень) и квазистабильном (активный высокий уровень). В состоянии по умолчанию выходной сигнал равен логическому нулю, поскольку конденсатор разряжается через активный транзистор. При срабатывании отрицательного импульса на выводе 2 он активирует нижний компаратор, вызывая переход в квазистабильное состояние, при котором добротность становится низкой, выключая транзистор. Это позволяет заряжать конденсатор через резистор RA до тех пор, пока он не достигнет 2/3 VCC.

Переход обратно в стабильное состояние после зарядки конденсатора Как только заряд превышает 2/3 VCC, напряжение на шестом выводе активирует верхний компаратор, активируя сигнал настройки на триггере SR; это возвращает выходной сигнал обратно к нулю. Активированный транзистор обеспечивает путь разряда для цепи возврата конденсатора в исходное стабильное состояние после короткого промежутка времени, определяемого постоянной времени RC, в течение которого происходят переходы формы сигнала между этими логическими уровнями, обеспечивая предсказуемое поведение синхронизации.

Моностабильный мультивибратор, использующий микросхему таймера 555, работает в активном низком стабильном режиме. Запускающий импульс переводит выходной сигнал в режим высокого напряжения, в течение которого конденсатор заряжается от 0 до двух третей VCC, а затем быстро разряжается через транзистор при достижении этого напряжения. Зарядка происходит в соответствии с постоянной времени, определяемой сопротивлением RA и емкостью C. Чтобы определить длительность этого импульса (T_on), мы используем уравнение напряжения на конденсаторе: VC = VF + (VI - VF) * e^(-t/RC). Подставляя значения — начальное напряжение VI равно нулю, конечное напряжение заряда VF равно VCC, R равно RA — мы упрощаем его до T_on = 1,1 * RA * C. Эта длительность определяет его квазистабильное состояние.

Моностабильный мультивибратор, использующий микросхему таймера 555, имеет множество применений. Он может функционировать как делитель частоты, уменьшая частоту входного сигнала вдвое за счет обнаружения только одного импульса в течение периода его включения, даже если происходит несколько импульсов. Эта настройка также используется в таймерах, таких как стиральные машины, которые автоматически выключаются по истечении заданного времени, например, 20 минут или часа. Кроме того, она используется для широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой регулировка значений резисторов и конденсаторов позволяет регулировать длительность выходного импульса.