Realizzare il timer 555 più veloce del mondo o utilizzare una moderna versione IC

Oct 11, 2023

Se non hai familiarità con il timer 555, basti dire che questo versatile circuito integrato è probabilmente il circuito integrato di maggior successo mai progettato ed è stato utilizzato in innumerevoli progetti, molti dei quali molto lontani dall'intento originale. Dalla sua introduzione, il leggendario 555 ha trovato il favore sia dei designer professionisti che degli hobbisti, e continua ad essere utilizzato nei progetti di entrambi i campi. Le nuove versioni dell'IC sono ancora in fase di sviluppo e le versioni discrete vengono costruite per divertimento, una tentazione a cui non ho potuto resistere dopo aver iniziato questo articolo.

Se pensi che tutti i 555 siano uguali, ripensaci. Oggi, numerosi produttori continuano a produrre il 555 nella formulazione bipolare originale e CMOS a potenza inferiore. Sebbene la versione con contenitore in metallo non sia più disponibile, il DIP-8 è ancora in circolazione, così come i nuovi contenitori a montaggio superficiale fino alla scala dei chip. Alcuni fornitori hanno anche iniziato a realizzare varianti semplificate per ridurre la piedinatura. Infine, puoi assemblare la tua versione da poche parti se hai bisogno di qualcosa che le offerte commerciali non fanno, o semplicemente desideri un divertente progetto per il fine settimana. Nel mio caso, ho realizzato quello che è probabilmente il 555-alike più veloce in circolazione, anche se ho badato poco a spese nel farlo.

Segui il tour dello stato attuale del 555 e magari lasciati ispirare per progettare qualcosa di completamente nuovo con questo componente estremamente versatile.

I primi 555 timer, NE555V/SE555T di Signetics, sono stati prodotti più di 47 anni fa. Progettato da Hans Camenzind, questo componente alla fine ha venduto oltre un miliardo di unità all'anno ed è stato utilizzato in qualsiasi cosa, dai giocattoli per bambini alle navicelle spaziali; la tecnologia bipolare originale 555 non necessitava di indurimento delle radiazioni, ma solo di test molto rigorosi, per la qualificazione spaziale. Hans purtroppo è morto nel 2012, ma puoi ascoltare alcune clip audio di lui mentre parla del 555 presso il sito del Transistor Museum. In quell'intervista racconta come Signetics abbia scelto di non brevettare il design. A quel tempo, la Silicon Valley godeva di una cultura di distruzione reciprocamente assicurata rispetto alla proprietà intellettuale: le aziende si rubavano liberamente le idee a vicenda, sicure nella consapevolezza che la prima che avesse intentato una causa sui brevetti sarebbe stata colpita con una risposta travolgente a tutte le loro domande. proprie infrazioni. Questo ambiente ha consentito di acquistare versioni del 555 da più fornitori, mantenendo i prezzi bassi e aumentando l'attrattiva della parte per i progettisti.

The Art of Electronics ha definito il 555 un kit di parti, e questa è probabilmente la migliore descrizione complessiva che puoi fornire. All'interno troverete un partitore di tensione che produce riferimenti a 1/3 e 2/3 della tensione di alimentazione. Uno dei due comparatori si attiva quando la tensione sul pin TRIGger è inferiore al riferimento inferiore o quella sul pin THREShold è maggiore di quella superiore. Le uscite dei comparatori conducono a un latch digitale, che può anche essere ripristinato con un segnale attivo basso esterno. Infine, l'uscita dal latch pilota i pin OUTput e DISCHarge, quest'ultimo tipicamente utilizzato per scaricare un condensatore esterno durante la parte alta del ciclo di uscita.

Cosa puoi fare con queste parti? Forse l'uso più comune è come multivibratore astabile o oscillatore di rilassamento RC. In questo ruolo, un resistore e un condensatore esterni impostano la costante di tempo per l'oscillazione. Sebbene il design bipolare originale avesse difficoltà a generare impulsi di uscita fino al 50% del ciclo di lavoro, le varianti CMOS possono gestire questo problema utilizzando un singolo resistore dall'uscita al condensatore. Anche se è possibile realizzare un oscillatore di rilassamento simile utilizzando nient'altro che un inverter Schmitt-trigger (ST), la precisione della frequenza risultante sarà scarsa, poiché il livello di isteresi sugli ingressi ST non è molto ben controllato: la temporizzazione varierà da parte a parte. -parte. Utilizzando il divisore di tensione e la struttura del comparatore a finestra del 555, si ottiene una migliore precisione e stabilità della frequenza, oltre a molta flessibilità di progettazione.

Il 555 non è solo un oscillatore, però. Può anche essere utilizzato in modalità monostabile (one-shot), producendo un'ampiezza dell'impulso di uscita fissa in risposta a un segnale a andamento basso sull'ingresso TRIGger. In questa modalità, applicando una tensione al pin CONTrol è possibile modulare l'ampiezza dell'impulso in uscita. Sono sorpreso dalla frequenza con cui viene utilizzato: solo la scorsa settimana, ho sentito due persone che hanno trovato i 555 utilizzati per l'attenuazione PWM dei LED in prodotti commerciali. Oltre alle nozioni di base, il 555 può essere utilizzato per generatori di sequenze di temporizzazione, modulazione della posizione degli impulsi, ritardi temporali, generatori di rampa con l'aggiunta di una sorgente di corrente e una moltitudine di altre applicazioni.