Laboratorio di Segnali e Sistemi II

Il timer 555
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A.Nigro
Il timer 555
Introdotto nel 1972, prodotto ancora oggi in varie versioni (TTL e CMOS)
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Il timer 555
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Il timer 555: Tavola della verita’
Reset
Trigger
Threshold
S
R
Out
Q1
Low
x
x
x
x
Low
On
High
< 1/3VCC
> 2/3VCC
High
High
High
Off
High
< 1/3VCC
< 2/3VCC
High
Low
High
Off
High
> 1/3VCC
> 2/3VCC
Low
High
Low
On
High
> 1/3VCC
< 2/3VCC
Low
Low
Non cambia
Non cambia
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Il timer 555
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Il timer 555:il circuito
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Il timer 555: circuito astabile
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Il timer 555: circuito astabile(2)
Supponiamo inizialmente il condensatore C scarico e Q=HIGH. C si carica
attraverso RA + RB e la tensione vC sale esponenzialmente. Quando vC
raggiunge VHT = (2/3)VCC il comparatore 1 diventa HIGH e invia il segnale
di Reset al Flip Flop. Q diventa HIGH, il transistor conduce (in saturazione) e
il condensatore si scarica attraverso RB . Quando la tensione vC raggiunge
VLT = (1/3)VCC l’uscita del comparatore 2 diventa HIGH e il Flip Flop riceve il
segnale di Set. Il transistor si interdice e il ciclo ricomincia
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Il timer 555: circuito astabile(3): Periodo
Fase di carica del condensatore:
t
−
vc (t) = VCC (1 − e τ1 )
VLT
=
VHT
=
τ1 = (RA + RB )C
t1
−
VCC (1 − e τ1 )
t2
−
τ
VCC (1 − e 1 )
Riordinando e dividendo membro a membro si ricava
TH = τ1 loge
VCC − VLT
VCC − VHT
Poiché VHT = (2/3)VCC e VLT = (1/3)VCC si ha
TH = τ1 loge 2 = (RA + RB )C × 0.69
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Il timer 555: circuito astabile(3): Periodo
Fase di scarica del condensatore:
vc (t)
=
VLT
=
t
−
VHT e τ2
TL
−
VHT e τ2
τ1 = RB C
Da cui si ricava
TL = τ2 loge
VHT
VLT
Poiché VHT = (2/3)VCC e VLT = (1/3)VCC si ha
TL = τ2 loge 2 = RB C × 0.69
T = TH + TL = 0.69(RA + 2RB )C f =
Duty cycle =
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1
1.44
=
T
(RA + 2RB )C
TH
RA + RB
sempre > 50%
=
T
RA + 2RB
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Il timer 555: circuito astabile(4): generatore di onda quadra
Nella fase di carica il diodo conduce, nella fase di scarica e’ interdetto
=⇒ TH = RA C loge 2 = 0.69RA C TL = RB C loge 2 = 0.69RB C
Duty cycle =
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RA
RA + RB
se RA = RB Duty cycle = 50%
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Il timer 555: circuito astabile (Voltage Controlled Oscillator)
Le soglie di commutazione dei comparatori possono essere fissate
esternamente (piedino 5)
Le nuove soglie sono VHT = VCONT , VLT = VCONT /2
La frequenza di oscillazione dipende da VCONT (diminuisce al crescere di
VCONT .
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Il timer 555: circuito astabile (Voltage Controlled Oscillator)
Un’altra possibile soluzione:
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Il timer 555: monostabile
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Il timer 555: monostabile(2)
Supponiamo inizialmente Q = 1 e il
condensatore C, scarico. L’uscita Q è
a zero
A t = 0 l’impulso negativo di trigger
porta il comparatore C2 a HIGH:
=⇒ Q = 1 Q = 0
Il transistor si interdice e C inizia a caricarsi:
t
−
vc (t) = VCC (1 − e RC )
Quando vc (t) arriva a VHT = (2/3)VCC il comparatore C1 diventa HIGH e
invia il segnale di Reset al Flip Flop. Il transistor passa in saturazione e il
condensatore inizia a scaricarsi.
In uscita si ha quindi un impulso positivo di durata
T = RC loge 3 = 1.1RC
come si ricava facilmente.
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Il timer 555: altro esempio di monostabile
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Il timer 555: bistabile
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Il timer 555: corrente di uscita
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Il timer 555: corrente di uscita
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Il timer 555: corrente di uscita
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Il timer 555: corrente di uscita
L’uscita pilota un transistor che fornisce al carico correnti elevate.
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Il timer 555: sirena bitonale
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Il timer 555: sirena bitonale(2)
Calcolo del periodo di di IC2:
OUTIC1 = HIGH
TH =
τ1 loge 52
= τ1 × 0.92
OUTIC1 = LOW
TH = τ1 loge
3
2
= τ1 × 0.41
TL = τ2 loge 2 = τ2 × 0.69
TL = τ2 loge 2 = τ2 × 0.69
T = τ1 × 0.92 + τ2 × 0.69
T = τ1 × 0.41 + τ2 × 0.69
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