Điện và điện tử

Máy tính bộ định thời 555

Tính thời gian bộ dao động 555 và độ rộng xung đơn, hoặc chọn điện trở chuẩn cho tần số hoặc xung mục tiêu.

01

Dữ liệu nhập

Mạch tự dao động cổ điển cần chu kỳ nhiệm vụ mức cao mục tiêu lớn hơn 50% và nhỏ hơn 100%.

Ngưỡng lý tưởng tại 1/3 và 2/3 Vcc, không có dung sai. Kiểm tra giới hạn linh kiện, tần số và tải của bộ định thời đã chọn.

02

Kết quả

Tần số
—
Chu kỳ
—
Thời gian mức cao
—
Thời gian mức thấp
—
Chu kỳ nhiệm vụ mức cao đầu ra—
Dạng sóng thời gian đầu ra

Chỉ biểu diễn thời gian chuẩn hóa. Điện áp đầu ra thực tế phụ thuộc bộ định thời và tải.

Công thứcf = 1 / (ln(2) × (RA + 2RB) × C)

Tính bộ dao động 555 hoặc xung đơn

Ước tính thời gian cho mạch 555 phi ổn hoặc đơn ổn tiêu chuẩn được công cụ minh họa. Chế độ phi ổn lặp lại đầu ra mức cao và mức thấp; chế độ đơn ổn tạo một xung có độ dài xác định sau tín hiệu kích. Tính từ các giá trị điện trở hoặc tìm các giá trị tiêu chuẩn lân cận cho mục tiêu thời gian. Mô hình lý tưởng không xét dung sai linh kiện, dòng rò, hành vi kích và giới hạn vận hành riêng của thiết bị.

Từng bước thực hiện

  1. Chọn chế độ phi ổn hoặc đơn ổn và nhập điện dung. Trong chế độ tính toán, nhập RA và, với chế độ phi ổn, nhập RB. Các trường điện trở mặc định dùng kΩ và điện dung dùng nF.
  2. Xem kết quả thời gian và sơ đồ. Kết quả phi ổn gồm thời gian mức cao, thời gian mức thấp, chu kỳ, tần số và tỷ lệ thời gian ở mức cao trong chu kỳ; kết quả đơn ổn hiển thị độ rộng xung.
  3. Để thiết kế theo mục tiêu, chọn chế độ tìm điện trở và dãy E12, E24 hoặc E96. Nhập tần số và hệ số lấp đầy mức cao cho chế độ phi ổn, hoặc độ rộng xung cho chế độ đơn ổn, rồi so sánh các điện trở đã chọn và sai số được báo cáo.

Cài đặt và giới hạn

Các phương trình thời gian
Thời gian mức cao phi ổn là ln(2) × (RA + RB) × C; thời gian mức thấp là ln(2) × RB × C. Chu kỳ là tổng hai thời gian và tần số là nghịch đảo của chu kỳ. Độ rộng xung đơn ổn là ln(3) × RA × C. Việc dùng logarit giải thích các chênh lệch nhỏ so với công thức có hằng số thời gian được làm tròn.
Hệ số lấp đầy mức cao
Với mạch phi ổn tiêu chuẩn có các điện trở dương, hệ số lấp đầy mức cao lớn hơn 50% và nhỏ hơn 100%. Mục tiêu thiết kế phải nằm hẳn trong phạm vi đó, không bao gồm các biên. Mạch khác có thể tạo hệ số lấp đầy khác, nhưng nằm ngoài mô hình của công cụ này.
Tìm điện trở tiêu chuẩn
Phép tìm kiếm so sánh các ứng viên lân cận trong dãy đã chọn và cân bằng sai số tần số với sai số hệ số lấp đầy cho chế độ phi ổn. Đây là tìm kiếm cục bộ, không bảo đảm tìm được cặp tốt nhất trên toàn bộ các giá trị điện trở. Sai số hệ số lấp đầy được báo cáo bằng điểm phần trăm; không tính dung sai linh kiện.

Ví dụ thực hành

Chọn tính toán phi ổn với RA = 10 kΩ, RB = 10 kΩ và C = 100 nF. Tụ nạp qua cả hai điện trở và xả qua RB, nên thời gian mức cao gấp đôi thời gian mức thấp.

Kết quả dự kiến
RARBCtHtLTfDhigh
10 kΩ10 kΩ100 nF1.38629 ms0.693147 ms2.07944 ms480.898 Hz66.6667%

Thời gian mức cao khoảng 1.38629 ms và thời gian mức thấp khoảng 0.693147 ms, cho chu kỳ 2.07944 ms, tần số 480.898 Hz và hệ số lấp đầy mức cao 66.6667%. Với cùng RA và C ở chế độ đơn ổn, độ rộng xung khoảng 1.09861 ms.

Câu hỏi và khắc phục sự cố

Tại sao mục tiêu phi ổn 50% bị từ chối?

Thời gian mức cao và mức thấp bằng nhau sẽ cần RA bằng không trong mạch lý tưởng cụ thể này. Công cụ yêu cầu điện trở dương và chỉ chấp nhận mục tiêu nằm bên trong phạm vi hiển thị. Dùng cấu trúc mạch khác có hỗ trợ hoặc cách tạo thời gian riêng nếu cần thời gian mức cao và mức thấp bằng nhau.

Tại sao các điện trở được chọn không đạt đúng mục tiêu?

Các giá trị điện trở tiêu chuẩn là rời rạc, và một cặp phải đáp ứng cả hai mục tiêu phi ổn. So sánh đồng thời sai số tần số và sai số hệ số lấp đầy. Dãy điện trở dày hơn hoặc tụ điện khác có thể thay đổi các ứng viên sẵn có; dung sai linh kiện thực tạo thêm biến thiên.

Sơ đồ có bao gồm mọi thứ cần cho mạch thực tế không?

Sơ đồ minh họa cách mắc định thời dùng trong các phương trình. Kiểm tra sơ đồ chân, dải điện áp nguồn, giải ghép nguồn, điều kiện kích và giới hạn đầu ra của bộ định thời thực trong tài liệu của nó. Máy tính không xác minh các yêu cầu riêng của thiết bị đó.