Дополнение к публикации: «Работа микросхемы 555 в режиме таймера, три разновидности схем. Недоговорки даташита. Устранение самопроизвольного запуска.»

Автор: ZEVC77
Опубликовано 30.05.2023
Создано при помощи КотоРед.

Ссылка на основную публикацию.

Специфическая работа микросхемы 7555 на полевых транзисторах в момент включения питания

В ходе исследования обнаружено, что микросхема на полевых транзисторах, при подаче питания, работает иначе, чем микросхема на биполярных транзисторах. Таймер собранный по типовой схеме, приводимой в даташите, в момент включения питания переходит в состояние логической единицы, на выходе (выв.3) появляется высокое напряжение (см. диаграммы, рис.13). При этом на вход (выв.2) запускающий импульс не подается. Только после зарядки C1 выход переходит в состояние логического нуля. В отличии от 7555, выход микросхемы 555 при подаче питания остается в состоянии логического ноля.

Рис.13

Работа таймера в момент подачи питания проверена на шести микросхемах 7555 трех разных производителей, по 2шт. каждого производителя. У двух производителей напряжение на выходе в момент подачи питания становилось высоким. У третьего — оставалось низким.

Замечено также, что при уменьшении питающего напряжения с 12В до 5В, работа микросхемы становится еще более нестабильной. Бывают такие включения при которых на выв.3 появляется высокое напряжение, а бывает что оно остается низким.

Подключение/отключение конденсатора по выв.5 не влияет на поведение работы микросхемы.

Эта специфическая особенность или возможно некондиция микросхем 7555, делает невозможным их применение в данном включении.

Даташит конечно об этом ничего не говорит.
Выдержка из даташита [2] на ICM7555:
«MONOSTABLE OPERATION
In this mode of operation, the timer functions as a one-shot. See Figure 3. Initially the external capacitor (C) is held discharged by a transistor inside the timer. Upon application of a negative TRIGGER pulse to pin 2, the internal flip-flop is set which releases the short circuit across the external capacitor and drives the OUTPUT high. The voltage across the capacitor now increases exponentially with a time constant t = RAC. When the voltage across the capacitor equals 2/3 V+, the comparator resets the flip-flop, which in turn discharges the capacitor rapidly and also drives the OUTPUT to its low state. TRIGGER must return to a high state before the OUTPUT can return to a low state.»

Электронный перевод:
«МОНОСТАБИЛЬНАЯ ОПЕРАЦИЯ
В этом режиме работы таймер работает как одноразовый. Смотрите рисунок 3. Первоначально внешний конденсатор (C) удерживается разряженным транзистором внутри таймера. При подаче отрицательного ПУСКОВОГО импульса на вывод 2 устанавливается внутренний триггер , который отключает короткое замыкание на внешнем конденсаторе и повышает выходную мощность. Напряжение на конденсаторе теперь увеличивается экспоненциально с постоянной времени t = RAC. Когда напряжение на конденсаторе становится равным 2/3 В+, компаратор сбрасывает триггер, который, в свою очередь , быстро разряжает конденсатор, а также переводит выходной сигнал в низкое состояние. ТРИГГЕР должен вернуться в высокое состояние, прежде чем выходной сигнал сможет вернуться в низкое состояние.»

Ключевая фраза из даташита: «Первоначально внешний конденсатор (C) удерживается разряженным транзистором внутри таймера».
Стало быть первоначальное состояние таймера должно быть — транзисторный ключ (выв.7) замкнут, на выходе (выв.3) - логический ноль, на практике этого нет!

«Лечится отсутствие удержания» следующим образом:

Рис.14

Здесь времязадающий конденсатор C1 подключается к плюсовой шине питания. Ключ (выв.7) срабатывает в данном случае не от «внутренних сил микросхемы», а от того, что на выв.6 подается высокий уровень напряжения, через резистор R2 и разряженный конденсатор C1. В момент подачи питающего напряжения, ключ срабатывает, конденсатор C1 практически мгновенно заряжается через ключ (выв.7). Ключ остается открытым до тех пор пока на вход (выв.2) не будет подан запускающий импульс, после чего ключ размыкается, на выв.3 появляется логическая единица, конденсатор C1 разряжается через резистор R2. Напряжение на выв.6 увеличивается, пока не достигнет 2/3 питающего.

Эта схема включения времязадающей цепи была также проверена на 555 с биполярными транзисторами. Работает она также, как и с подключением конденсатора к минусовой шине.

Подавление «игольчатых» выбросов на выходе в момент включения питания

В микросхемах 555 и 7555 в момент включения питания на выходе (выв.3) могут появляться кратковременные выбросы - «иголки». Амплитуда таких выбросов меньше уровня логического нуля и в большинстве случаев не требует подавления. Такое явление характерно как для стандартной схемы включения (рис.1), так и для схемы с конденсатором подключенным к плюсовой шине (рис.14). Для подавления таких выбросов можно использовать конденсатор в несколько сотен пикофарад подключенный к выв.3 или интегрирующую цепь.

Расположение защитных диодов внутри микросхем 555 и 7555

Защитные диоды на входах и выходах микросхемы выявлены путем прозвонки выводов микросхемы мультиметром, относительно плюсовой и минусовой шины. Кроме того, защитный диод по выв.6 был обнаружен косвенным методом — путем измерения времени разряда времязадающего конденсатора (см. описание к рис. 6, 7).
Всего было проверенно шесть образцов микросхем разных фирм производителей, три из которых - 555 и еще три - 7555.

Рис.15. Расположение защитных диодов в 555

Рис.16. Расположение защитных диодов в 7555

Красным показаны диоды которые всегда присутствуют в микросхемах. Пунктиром - диоды которые как могут быть, так и нет, все зависит от конкретного производителя микросхемы.

В микросхеме 555 на биполярных транзисторах, диоды между выводом 6 и плюсом источника питания прозваниваются только стрелочным мультиметром, так как у него больше напряжение на щупах. Доказательство, того, что к выв.6 подключены несколько последовательно соединенных диодов - слабое перемещения стрелки мультиметра при переключении пределов измерения. Известно, что при производстве микросхем в качестве диодов используются переходы транзисторов. Переход транзистора в прямом направлении работает как стабилитрон. Если бы это, например, была утечка перехода база-эмитер транзистора Q6 в обратном направлении, с последовательно подсоединенным к нему резистором 830 ом, тогда бы стрелка мультиметра сильно смещалась при переключении пределов.

Улучшение характеристик помехоподавляющей цепи изображенной на рис.3

Рис.17

Доработанная схема включения помехоподавляющей цепи R1,R2,C1 устраняет необходимость точного выбора элементов. Резистор R1 можно не ставить, если вместо кнопки подключен выход логического элемента или операционный усилитель.

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Теория и практика применения таймера 555. Часть первая.

Теория и практика применения таймера 555.Часть вторая.

Генератор высокого напряжения на NE555

PWM регулятор от 0% до 100% на NE555. Новое схемное решение.

Разгон старичка NE555. Изолированный DC/DC конвертер.

Повышающий преобразователь для зарядки конденсаторов.

Электронное реле поворотов на таймере 555 (замена для 23.3747)

Работа микросхемы 555 в режиме таймера, три разновидности схем. Недоговорки даташита. Устранение самопроизвольного запуска.

Простой метроном на интегральном таймере

Сумеречный выключатель освещения, на микросхеме NE555 + симистор.

Вторая жизнь ионофона на NE555

Помощник для пугания унитазов или светодиодный стробоскоп на таймере 555.