Zamanlayıcılar ve Osilatörler

NE555 Kararsız (Astable) Kare Dalga Üreteci

Hassas saat darbeleri, ses tonları ve ayarlanabilir frekanslı kare dalgalar üreten endüstri standardı gevşemeli osilatör devresi.

Çalışma Besleme Gerilimi Aralığı: 4,5–16 V DC (Texas Instruments NE555; gösterilen devre +5 V kullanır)

Bileşenler: 7
Formüller: 4
Tuzaklar: 2

Web CAD'de Aç

Doğrulanmış Kaynak

Çalışma Besleme Gerilimi Aralığı: 4,5–16 V DC (Texas Instruments NE555; gösterilen devre +5 V kullanır)
Bileşenler: 7
Formüller: 4
Tuzaklar: 2

Elektriksel değerlerini ve bağlantılarını görmek için yukarıdaki şemadan herhangi bir bileşene tıklayın.

Devreye genel bakış

NE555 zamanlayıcısının kararsız (astable) modu, iki dahili gerilim karşılaştırıcısı, bir SR flip-flop ve 7. pindeki açık kolektörlü NPN deşarj transistörüne dayalı serbest çalışan bir gevşemeli osilatördür. Harici saat darbeleri olmadan tamamen özerk çalışan devre, zamanlama kondansatörü C1 elemanını 1/3 VCC ile 2/3 VCC arasında dönüşümlü olarak şarj ve deşarj ederek Pin 3 çıkışında sürekli bir dijital kare dalga üretir.

Temel Teknik Özellikler

Çalışma Besleme Gerilimi Aralığı	4,5–16 V DC (Texas Instruments NE555; gösterilen devre +5 V kullanır)
Maksimum Çıkış Akımı	200 mA (akım verme / çekme kapasitesi)
Nominal Tasarım Frekansı	139 Hz (R1 = 10 kΩ, R2 = 47 kΩ, C1 = 100 nF ile); ideal hesap değeri, ölçülmemiştir
Çalışma Frekansı Aralığı	Frekans R1, R2 ve C1 seçimiyle değişir; TI, NE555 için 100 kHz veya daha düşük frekans önerir
Nominal Görev Döngüsü	54.8% (Tasarım değerleri: R1 = 10 kΩ, R2 = 47 kΩ); ideal hesap değeri, ölçülmemiştir
Ayarlanabilir Görev Döngüsü Aralığı	İdeal topoloji: %50’den büyük ve %100’den küçük; R1/R2 değişikliği gerekir (devrede ayar elemanı yoktur)
Zamanlayıcı zaman aralığının sıcaklık katsayısı	Astabil modda tipik 150 ppm/°C; harici direnç ve kondansatör kayması hariç (TI SLFS022K §5.6)

Çalışma Prensibi ve Teorik Analiz

Circuit Analysis

1. Şarj Aşaması (Çıkış HIGH): Başlangıçta zamanlama kondansatörü C1 boştur. Güç uygulandığında Pin 2 (TRIGGER) gerilimi 1/3 VCC altındadır; bu durum alt karşılaştırıcıyı tetikleyerek dahili flip-flop devresini kurar. Pin 3 (OUTPUT) çıkışı HIGH olur; gerilimi beslemeye ve yüke bağlıdır ve dahili deşarj transistörü (Pin 7) kesime girer (OFF). Akım VCC hattından R1 ve R2 üzerinden C1 içine akar. C1, tau_charge = (R1 + R2) * C1 zaman sabitiyle 2/3 VCC seviyesine doğru üstel olarak şarj olur.

2. Üst Eşik Anahtarlaması (Threshold): C1 üzerindeki gerilim 2/3 VCC değerine ulaştığında Pin 6 (THRESHOLD) dahili üst karşılaştırıcıyı tetikler. Bu durum flip-flop devresini sıfırlar: Pin 3 aniden LOW (GND yakını) seviyesine geçer ve dahili deşarj transistörü iletime geçerek (ON) Pin 7 ucunu toprağa bağlar.

Deşarj Aşaması (Çıkış LOW): Pin 7 dahili açık kolektörlü NPN transistör ile toprağa çekildiğinde, VCC hattından R1 üzerinden gelen akım doğrudan toprağa akar; bu sırada C1 kondansatörü yalnızca R2 direnci üzerinden Pin 7 içine tau_discharge = R2 * C1 zaman sabitiyle deşarj olur. C1 üzerindeki gerilim üstel olarak toprağa doğru 1/3 VCC seviyesine kadar düşer.

Döngü Tekrarı: C1 gerilimi 1/3 VCC altına düştüğünde Pin 2 (TRIGGER) düşük gerilimi algılayarak flip-flop devresini yeniden kurar: Pin 3 HIGH olur, Pin 7 kesime gider ve C1 yeniden şarj olmaya başlar. Bu kararsız salınım döngüsü kesintisiz olarak devam eder.

Tasarım Denklemleri ve Hesaplama Formülleri

Yüksek Seviye Süresi (t_high)

t_high = ln(2) · (R₁ + R₂) · C₁ ≈ 0.693 · (R₁ + R₂) · C₁

C1 kondansatörünün 1/3 VCC seviyesinden 2/3 VCC seviyesine şarj olduğu ve Pin 3 çıkışının HIGH kaldığı süreyi saniye cinsinden hesaplar.

Sembol	Parametre	Tipik değer
R₁	Üst şarj pull-up direnci	10kΩ
R₂	Deşarj direnci	47kΩ
C₁	Zamanlama kondansatörü	100nF

Düşük Seviye Süresi (t_low)

t_low = ln(2) · R₂ · C₁ ≈ 0.693 · R₂ · C₁

C1 kondansatörünün R2 üzerinden Pin 7 içine boşaldığı ve Pin 3 çıkışının LOW kaldığı süreyi saniye cinsinden hesaplar.

Sembol	Parametre	Tipik değer
R₂	Deşarj direnci	47kΩ
C₁	Zamanlama kondansatörü	100nF

Çıkış Frekansı

f = 1t_high + t_low ≈ 1.44(R₁ + 2 R₂) · C₁

Hertz (saniye başına döngü) cinsinden temel salınım frekansı.

Sembol	Parametre	Tipik değer
R₁	Üst direnç	10kΩ
R₂	Deşarj direnci	47kΩ
C₁	Zamanlama kondansatörü	100nF

Görev Döngüsü Yüzdesi

D = t_hight_high + t_low × 100% = R₁ + R₂R₁ + 2 R₂ × 100%

HIGH süresinin toplam periyoda oranı. Standart topolojide görev döngüsü doğal olarak %50'den büyüktür.

Sembol	Parametre	Tipik değer
R₁	Üst direnç	10kΩ
R₂	Deşarj direnci	47kΩ

Malzeme Listesi (BOM)

Bu devreyi kurmak için gereken tüm parçalar. Şemada incelemek için bir referans tanımlayıcı seçin.

Bileşen	Değer	Kılıf	Devredeki rolü	Kaynak
NE555 Hassas Bipolar Zamanlayıcı Entegresi DIP-8 kılıfta TI NE555P; diğer 555 varyantları besleme, çıkış akımı ve zamanlama açısından ayrıca kontrol edilmelidir.	NE555P	DIP-8	Ana gevşemeli osilatör kontrolörü	NE555 Hassas Bipolar Zamanlayıcı Entegresi: pin yapısı ve veri sayfası
Metal Film Direnç 0.25 W (1/4W) Pin 7 deşarj transistörünü korumak için ≥ 1kΩ tutulmalıdır	10kΩ	Axial / 0805	VCC şarj pull-up direnci	—
Metal Film Direnç 0.25 W (1/4W) ±1% toleranslı hassas direnç önerilir	47kΩ	Axial / 0805	Deşarj zamanlama direnci	—
Metalize Film veya Seramik Kondansatör Frekans kararlılığı için düşük kaymalı C0G/NP0 veya MKT film kullanın	100nF	Radial / 0805	Zamanlama salınım kondansatörü	—
Çok Katmanlı Seramik Kondansatör (MLCC) 50V gerilim değerinde X7R	10nF	0805 / Radial	Pin 5 CONTROL gürültü filtreleme kondansatörü	—
Alüminyum Elektrolitik Kondansatör Gerilim değeri ≥ 25V, yük dalgalanmalarına karşı girişi kararlı kılar	100µF	Radial Ø6.3mm	VCC besleme hattı ana filtre rezervuar kondansatörü	—
Çok Katmanlı Seramik Kondansatör (MLCC) 50V nominal gerilim, X7R dielektrik; 8 ve 1 numaralı pinlerin yakınına kısa bağlantılarla yerleştirin	100nF	0805 / Radial	Yüksek frekans VCC besleme hattı dekuplaj kondansatörü	—

Pratik Uygulama Alanları ve Kullanım Senaryoları

Dijital sistem saat darbesi kaynakları ve mikrodenetleyici kalp atışı (heartbeat) üreteçleri

İşitilebilir alarm üreteçleri, piezo ses dönüştürücüleri ve akustik sirenler

LED stroboskop devreleri ve darbeli optik uyarı sistemleri

Test tezgahları ve laboratuvar zamanlayıcıları için periyodik referans darbe kaynakları

Kritik Tasarım Tuzakları ve Mühendislik İpuçları

Gerçek montajlarda karşılaşılan tuzaklar ve her birinin çözümü.

Kritik

Çıkış anahtarlaması sırasında besleme bozulmaları

Çıkış anahtarlaması ve yük akımındaki değişimler besleme hattını bozabilir. Yetersiz yerel dekuplaj zamanlamayı veya yakındaki devreleri etkileyebilir; geçici değişimin büyüklüğü çalışma koşullarına ve yerleşime bağlıdır.

Önlem

TI, VCC ile GND arasında 100 nF seramik dekuplaj kondansatörü önerir. C4 bileşenini kısa bağlantılarla Pin 8 ve Pin 1 yakınına yerleştirin. C3, bu tasarımda kullanılan ek 100 µF rezerv kondansatörüdür.

Uyarı

Kontrol Gerilimi Bacağında (Pin 5) Ortam Paraziti Kapma

Pin 5 (CONTROL) ucunu boşta bırakmak, yüksek frekanslı EMI parazitlerinin dahili 2/3 VCC referans gerilim bölücüsüne kapasitif olarak kuplajlanmasına neden olarak saat seğirmesine (jitter) ve kararsız frekans modülasyonuna yol açar.

Önlem

Bu devrede kontrol eşiğine gürültü kuplajını azaltmak için C2 = 10 nF kondansatörünü entegre yakınına, Pin 5 ile GND arasına bağlayın.

Birincil kaynaklar

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf

Bu sayfanın doğru kalmasına yardım edin

Bu devreyi kurdunuz, simüle ettiniz veya incelediniz mi? Onaylayın ya da yanlış bir parça, değer veya bağlantıyı bildirin.

Şemadaki hatayı bildir Bu şemayı onayla

GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler

Tema

Yükseklik