Le timer 555 Plan Présentation Présentation

Transcription

Plan
Le timer 555
_ Présentation
_ Caractéristique statique
_ Montage en monostable ou monovibrateur
_ Montage en astable ou multivibrateur
Cours d’Electronique, IG2I, ENI2, Bruno FRANÇOIS
1
Le timer 555
Présentation
Le timer 555
Présentation
Applications :
_ Bistable ou flip flop, deux états stables (passer à 1 ou à 0 à des instants
donnés)
_ Astable, « deux états quasi stables » (signal d’horloge de période constante,
…)
_ Monostable, un seul état stable (signal impulsionnel, passage à 1 ou à 0
après un certain retard)
Description
Circuit minuterie ou base de temps (timer)
Introduit en 1971 par la société Signetics pour remplacer les
minuteries mécaniques des machines à laver
mais toujours d’actualité !
Circuit intégré dans un boîtier, généralement de type DIL (Dual-in-line) à 8
pattes (pins)
Point
2
Trou
Principales caractéristiques :
_ Fréquence maximale : 2 MHz
_ Tension d’alimentation : 4,5V à 16V
_ Stabilité en température : 0,005% par °C
_ Courant de sortie maximum : 200 mA
Dans un 556, deux timers 555 sont intégrés dans un seul boitier
Vue de dessus
3
Le timer 555
Anatomie du 555
4
Le timer 555
Décomposition fonctionnelle
Fonctionnalités :
1 diviseur résistif
2 comparateurs
1 bascule RS
1 transistor de décharge
Vcc
8
4
5 KΩ
Seuil
6
Référence
5
+
b
R
a
5 KΩ
5
Le timer 555
3 Sortie
Q
-
Entrées spécifiques :
1
_ Seuil (force R à 1 lorsque V6> 2/3 Vcc)
_ Déclenchement (force S à 1 lorsque V2 < 1/3 Vcc)
Nécessité d’une description par blocs fonctionnels
7
Q
+
S
Déclenchement 2
T
5 KΩ
Courants d’entrée des comparateurs nuls
-> Va = 1/3.Vcc et Vb = 2/3.Vcc
R.A.Z.
-
6
NE555
Le timer 555
1
Caractéristique statique
Caractéristique statique
BILAN
Vcc
8
0<Ve≤Vcc/3, R=0, S=1, Q=1, Q=0
Lorsque Ve = 0, l'entrée (-) du comparateur du bas, force sa sortie
à l'état ...
:
Va = ...
4
5 KΩ
Vcc/3<Ve≤2/3Vcc, R=0, S=0, Q=1, Q=0
Seuil 6
Réf. 5
Vcc/3<Ve≤2/3Vcc, R=0, S=0, Q=0, Q=1
+
b
R
Vs
Vcc
a
7
T
5 KΩ
1 kΩ
Q
3 Sortie
+
Q
S
Décl. 2
Ve
La sortie Q de la bascule RS est à l'état …
R.A.Z.
-
Vs
5 KΩ
Tant que la tension Ve reste << au 2/3 Vcc, l'entrée R est à ....
NE 555
La sortie restera à l'état haut tant que Ve n'aura pas atteint …
1
0
Vcc/3
2/3 Vcc
Si on augmente la tension Ve, dès qu'elle arrive au 1/3 Vcc,
l'entrée S passe à …
(Vb est plus grand que Va) mais la sortie 3 reste à l'état …
Ve
Vcc
7
Le timer 555
8
Le timer 555
Montage en monostable (ou monovibrateur)
Le monostable est un circuit logique, à uniquement un état stable
Système qui possède deux états :
_ un état stable
* Il ne quitte cet état uniquement que lorsqu’il est activé par une impulsion
appliqué sur son entrée (appelée trigger)
_ un état transitoire de durée constante (θ)
* Il passe alors pour une durée prédéfinie dans un autre état -> quasi-stable
* Après la sortie retrouve son état stable (0V dans l’exemple présenté)
0
0
Q
Impulsion de
commande
Vs
Ve
1
1
Ve
Monostable
Entrée (trigger)
t
θ
Vs
t
t
θ
stable transitoire stable
t
Etat stable Etat quasi-stable Etat stable
Génération d’une impulsion unique de durée et d’amplitude calibrée
9
Le timer 555
Utilisation de signaux intermédiaires
Durée de charge d’un condensateur à
travers une résistance
Vc
t
10
Le timer 555
Exemple :
_ un état stable correspond à un interrupteur T fermé, Vc(t)=0
Schéma d’un montage monostable à base d’un 555
_ l’ouverture de T créé un état transitoire sur Vc de durée constante (θ)
Le transistor est celui contenu dans le 555
Vcc
R
Vcc
Vcc
Ve
Impulsion de
commande
R
8
R
10kΩ
4
5 KΩ
t
C
C
Seuil 6
+
C Réf. 5
-
R
R.A.Z.
T
5 KΩ
7
Q
3 Sortie
+
stable transitoire stable
Vc
S
Décl. 2
Q
Vs
-
V2
T
T
t
5 KΩ
NE 555
1
11
Le timer 555
12
Le timer 555
2
BILAN
V2
Vcc
8
R
10kΩ
S
4
Quand l’interrupteur est ouvert, l'entrée 2 est à un potentiel égal à …
5 KΩ
1
Seuil 6
0
+
R
C Réf. 5
Vc
2.Vcc
Lorsqu'il est fermé, l'entrée 2 est à un potentiel …
R.A.Z.
7
T
5 KΩ
Vcc
3
Lorsqu'on appuie sur l'interrupteur; la sortie Q passe à l'état …
Q
Le transistor commandé par Q est …
et la capacité C peut se charger à travers R.
3 Sortie
0
+
R
Q
S
Décl. 2
1
Vs
-
V2
5 KΩ
θ
0
Q
Dès que la tension à ses bornes atteint 2/3 Vcc, la commande ayant disparu, la sortie
repasse à l'état …
NE 555
1
1
Q passe à l'état …
Impulsion dont la durée est fixée par …
0
T
L'interrupteur sert à positionner l'entrée 2 et a un potentiel supérieur ou inférieur à 1/3 Vcc.
Vcc
t
0
On
set
0
Off
On
et
………..
le transistor.
Le système reste dans un état dit …………
Pour la réactiver, il faut ……..
mémorisation mémorisation
reset (très rapide)
13
Le timer 555
14
Le timer 555
V2
V2
Vcc
8
R
10kΩ
S
1
Vcc
R
7
T
0
Vc
Q
+
R
1
Q
S
Décl. 2
Vs
5 KΩ
0
Autre hypothèse : Q=1
1
0
Off
Off
set
0
NE 555
+
Le timer 555
Q
Vs
-
V2
5 KΩ
θ
Off
On
NE 555
1
0
0
S
Décl. 2
0
T
7
Q
3 Sortie
0
On
15
R.A.Z.
T
5 KΩ
R
1
R
3
Q
1
On est revenu à zéro pour le prochain déclenchement !
(pour la suite voir transparent précédent)
On
+
-
Vcc
1
V2
Q
Seuil 6
C Réf. 5
2.Vcc
3 Sortie
0
4
5 KΩ
R.A.Z.
5 KΩ
2.Vcc
8
R
10kΩ
S
+
C Réf. 5
Vc
Vcc
t
0
1
Seuil 6
T
4
5 KΩ
0
3
Vcc
set
t
Vcc
0
Impulsion dont la durée (θ) est fixée par la
charge du condensateur entre 0 et 2/3Vcc à
travers R
16
Le timer 555
18
Le timer 555
V2
Vcc
Détermination de la durée de l’impulsion
t
-t
Vc(t ) = (Vc(0) − Vc(∞)) .e R.C + Vc(∞)
0
S
1
0
Vc
Vcc
2.Vcc
3
Au bout de la durée t=θ, la tension vaut 2/3 Vcc
-θ
2 .Vcc = (O − Vcc) .e R.C + Vcc
3
0
R
1
0
θ
Q
1
θ = RC.ln(3)
0
0
Off
On
set
T
On
17
Le timer 555
3
Technique de déclenchement
A partir d’une impulsion de commande
Ve
Monostable
Dérivateur
555
Ve
ve
t
R1
t
0
Vs
V2
Ve
Détermination de VR1(t)
C
ic
0
Comment créer
V2
Vcc
Condensateur initialement déchargé
t
0
Déclenchement du monostable sur front descendant
C
Loi des mailles :
Condensateur :
ve
R1
VR1
t
Constante de temps du circuit :
19
τ =R1 .C
dVc(t)
Ve(t) =τ .
+ Vc(t) (A)
dt
0
Montage dérivateur
Le timer 555
20
Le timer 555
Technique de déclenchement
Mise en équation
C
Ve
ve
R1
A partir d’une impulsion de commande
Ve
Monostable
t
Dérivateur
0
dVc(t)
Ve(t) =τ .
+ Vc(t) (A)
dt
V2
Ve
t
555
0
Vs
-t
t
Vc(t ) = (Vc(0) − Vc(∞)) .e R.C + Vc(∞)
Vc(t ) = (O − E )
-t
.e R.C
Comment créer
V2
Vcc
0
-t 

Vc(t) = E .1 − eτ 


+E
C
!
VR1
ve
t
R1
0
VR1
t
0
C
ve
vd
R1
grâce à la diode
VR1
Vcc
t
Vcc
Ce qu’il fallait démontrer !
0
21
Déclenchement du monostable sur front descendant
Le timer 555
22
Le timer 555
Montage en astable (ou multivibrateur)
Vcc
Circuit logique à aucun état stable
Ra
Vcc
8
Ra
• Ne nécessite aucun signal d’entrée
• Fonctionne comme un générateur de signaux carrés
Rb
Rb
Monostable
Seuil 6
+
Réf. 5
-
R
R.A.Z.
T
5 KΩ
Vs
Ve
4
5 KΩ
3 Sortie
+
S
Décl. 2
Vs
T1
7
Q
C
T2
T
C
Q
Vs
5 KΩ
NE 555
1
t
T ouvert, C se charge à travers Ra et Rb
T fermé, C se décharge à travers Rb
T
23
Le timer 555
24
Le timer 555
4
Vc
Vc
2.Vcc
2.Vcc
3
3
1.Vcc
1.Vcc
Vcc
3
8
Ra
0
1
Seuil 6
Rb
0
R
T
-
5 KΩ
R
1
R.A.Z.
Q
C
1
Q
S
Décl. 2
-
R
R.A.Z.
T
5 KΩ
3 Sortie
0
C
1
Off
T
Vs
-
5 KΩ
NE 555
1
0
0
Q
S
Décl. 2
Q
NE 555
7
Q
+
1
0
+
Réf. 5
1
Vs
-
5 KΩ
Seuil 6
R
3 Sortie
+
0
Rb
0
Q
1
T
7
4
5 KΩ
S
+
Réf. 5
8
Ra
0
5 KΩ
S
Vcc
3
4
Off
On
0
Charge de C à travers Ra et Rb
Reset -> T conduit -> Rb est portée à 0V -> Décharge de C à travers Rb
25
Le timer 555
26
Le timer 555
Vc
Vc
2.Vcc
2.Vcc
3
3
1.Vcc
1.Vcc
Vcc
3
8
Ra
0
1
Seuil 6
Rb
0
R
T
-
5 KΩ
R
1
R.A.Z.
Q
C
1
Q
S
Décl. 2
Off
On
-
R
R.A.Z.
T
5 KΩ
Vs
3 Sortie
0
C
1
Off
T
Vs
-
5 KΩ
NE 555
1
0
0
Q
S
Décl. 2
Q
NE 555
7
Q
+
-
5 KΩ
+
Réf. 5
1
1
0
Seuil 6
R
3 Sortie
+
0
Rb
0
Q
1
T
7
4
5 KΩ
S
+
Réf. 5
8
Ra
0
5 KΩ
S
Vcc
3
4
Off
On
Off
0
Set -> T est éteint -> Rb est connectée à Ra -> Charge de C à travers Ra et Rb
27
Le timer 555
28
Le timer 555
Vc
Vc
2.Vcc
2.Vcc
3
3
1.Vcc
1.Vcc
Vcc
3
8
Ra
0
1
Seuil 6
Rb
0
R
T
-
5 KΩ
R
7
0
S
Décl. 2
Q
C
1
Q
Vs
-
5 KΩ
Off
On
Off
On
+
Réf. 5
-
Off
T
T
7
Q
3 Sortie
+
0
S
Décl. 2
C
Q
Vs
-
5 KΩ
NE 555
1
0
0
R.A.Z.
1
1
NE 555
R
5 KΩ
Q
1
0
Seuil 6
R
3 Sortie
+
Rb
0
Q
1
T
1
R.A.Z.
4
5 KΩ
S
+
Réf. 5
8
Ra
0
5 KΩ
S
Vcc
3
4
Off
On
Off
On
Off
0
Set -> T est éteint -> Rb est connectée à Ra -> Charge de C à travers Ra et Rb
29
Le timer 555
30
Le timer 555
5
BILAN
Vc
2.Vcc
La sortie du transistor bipolaire va influencer la tension au point
intermédiaire entre Ra et Rb.
3
1.Vcc
Vcc
3
8
Ra
0
4
Si Q=1, le transistor n’est pas commandé et le condensateur C …
5 KΩ
S
1
Rb
0
Seuil 6
+
Réf. 5
-
R
R.A.Z.
T
5 KΩ
R
7
Quand la tension aux bornes de C atteint la valeur du seuil de basculement
du comparateur du haut : 2/3Vcc, la sortie de la bascule passe à Q=….
Le transistor conduit et court-circuite donc la point entre Ra et Rb.
Q
1
3 Sortie
+
0
Q
T
1
C
Q
S
Décl. 2
Vs
-
5 KΩ
Le condensateur C se …
NE 555
Au moment où la tension aux bornes du condensateur atteint le seuil de
basculement du comparateur du bas (=1/3Vcc) la sortie de la bascule passe
à Q=…
1
0
Off
T
0
Transitoire du
au démarrage
On
Off
On
Off
On
La sortie entre en oscillation (Période constante)
Et le cycle recommence
31
Le timer 555
32
Le timer 555
Vc
Vc
2.Vcc
2.Vcc
3
3
1.Vcc
1.Vcc
Vcc
3
8
Ra
0
1
Seuil 6
Rb
0
R
Ta
-t
(Ra+Rb) .C
7
Tb
Q
+
+ Vc(∞)
C
Q
S
Décl. 2
Vs
-
5 KΩ
Rb
0
3 Sortie
Charge de C à travers Ra et Rb
Vc(t ) = (Vc(0) − Vc(∞)) .e
T
-
5 KΩ
Détermination de Ta
1
R.A.Z.
Seuil 6
+
Réf. 5
-
R
Vc(t) = (Vc(0) − Vc(∞))
7
Q
3 Sortie
Décharge de C à travers Rb
-t
.e Rb .C
R.A.Z.
T
5 KΩ
Détermination de Tb
+
+ Vc(∞)
C
NE 555
Q
S
Décl. 2
Vs
-
5 KΩ
1
NE 555
1
Au bout de la durée Ta, la tension vaut 2/3 Vcc
Au bout de la durée Tb, la tension vaut 1/3.Vcc
Ta = (Ra+Rb) .C .ln(2)
4
5 KΩ
Q
+
Réf. 5
8
Ra
0
5 KΩ
Q
Vcc
3
4
33
Tb = Rb .C .ln(2)
Le timer 555
34
Commander une DEL (Diode Electro-Luminescente),
LED (Light Emitting Diodes )
Vc
Point Trou
2.Vcc
Id
3
1.Vcc
Le timer 555
Vcc
3
8
Ra
0
4
Vd
5 KΩ
Q
1
Seuil 6
Rb
0
Ta
+
R
Réf. 5
Tb
T
-
5 KΩ
Détermination de T
Vue de dessus
R.A.Z.
7
Sortie
Q
Is
3 Sortie
T = Ta + Tb
+
S
Décl. 2
T = (Ra+2.Rb) .C .ln(2)
C
Q
Vs
-
5 KΩ
Vseuil
R
NE 555
Vs
R=
Vs - Vseuil
Is
Is < Courant de sortie maximum du 555 (200 mA)
Exemple :
1
LED
Vseuil=2V, à l’état haut Q =6V, on impose un
éclairement correspondant à 100mA.
R?
35
Le timer 555
36
Le timer 555
6
Emetteur infrarouge pour télécommande
Connecter un relais
Alimentation du moteur
Output
Moteur M
Diode
0V
37
Le timer 555
39
Le timer 555
38
Le timer 555
Sirene
7

Le timer 555 Plan Présentation Présentation

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