تعریف اسیلاتور 555 در مدار الکترونیکی

تعریف اسیلاتور 555 در مدار الکترونیکی:
اسیلاتور 555 یک مدار الکترونیکی است که با استفاده از آی سی 555 ساخته می شود و قادر است به صورت پیوسته امواج مربعی را در خروجی تولید کند.

به عبارت دیگر این مدار به عنوان یک مولتی ویبراتور آستابل عمل می کند. در این مطلب قصد داریم به بررسی مدار اسیلاتور 555 و اصول کاری آن بپردازیم.

آی سی تایمر 555 را می توان برای عمل در مود مونو استابل (Monostable) مورد استفاده قرار داد. در این حالت آی سی مانند یک تایمر دقیق با دوره های ثابت عمل می کند.

اما می توان یک آی سی 555 را در مود آستابل (Astable) آن نیز مورد استفاده قرار داد. در این مود، آی سی به عنوان یک مدار اسیلاتور 555 بسیار پایدار عمل می کند و قادر است شکل موج های الکتریکی بسیار دقیقی را تولید کند.

فرکانس این امواج خروجی را می توان با استفاده از یک مدار RC خارجی با دقت بالایی تنظیم کرد. مدار RC خارجی فقط از یک خازن و دو مقاومت تشکیل می شود.

اسیلاتور 555 یک نوع از اسیلاتورهای آرام (Relaxation Oscillator) محسوب می شود که برای تولید شکل موج خروجی مربعی شکل و پایدار کاربرد دارد.

این شکل موج، یکی از رایج ترین شکل موج های مورد نیاز در مدارات الکترونیکی و منطقی دیجیتال است.

نوسانات خروجی اسیلاتور 555 می تواند دارای فرکانس ثابت بالاتر از 500 کیلو هرتز و یا چرخه وظیفه متغیر از 50 تا 100 درصد باشد.

همان طور که در مطلب تایمر 555 به آن اشاره کردیم، مدار مونو استابل با ورود پالس تریگر از پین ورودی شماره 2، یک پالس خروجی تک ضربه ای (One-Shot) تولید می کند.

در مدار مونو استابل 555، عملکرد مدار بعد از گذشت یک زمان از پیش تعیین شده متوقف می شود و منتظر ورود پالس تریگر بعدی می ماند تا فرایند را بار دیگر تکرار کند.

اما برای ایجاد یک مدار اسیلاتور 555 آستابل، لازم است که مدار 555 به صورت دائمی بعد از هر دوره تناوب، تریگر مجدد شود.

عملکرد تریگر مجدد را می توان با اتصال ورودی تریگر (پین شماره 2) به ورودی حد آستانه (پین شماره 6) ایجاد کرد.

در نتیجه برای این حالت مدار مانند یک اسیلاتور آستابل عمل می کند. یک مدار اسیلاتور 555 هیچ حالت پایداری ندارد و به صورت دائمی از یک حالت به حالت دیگر نوسان می کند.

در این مدار، بر خلاف مدار مولتی ویبراتور مونو استابل قبلی، به جای یک مقاومت زمان بندی، از دو مقاومت زمان بندی استفاده می شود.

محل تلاقی مقاومت های زمان بندی R1 و R2 را باید به ورودی دشارژ آی سی، یعنی پین شماره 7 متصل کرد. نمایی از مدر اسیلاتور 555 آستابل را در شکل زیر می توان مشاهده کرد.

شکل موج های خروجی این مدار در تصویر زیر نشان داده شده اند.

در مدار اسیلاتور 555 شکل بالا، پین شماره 2 و پین شماره 6 به یکدیگر متصل شده اند.

به همین دلیل مدار قادر است تا در هر چرخه یا دوره تناوب خود را تریگر مجدد کند و به عنوان یک اسیلاتور آزاد گرد (Free Running) عمل کند.

در هر تناوب، خازنC1خود را از طریق مقاومت های زمان بندی R1وR2 شارژ می کند. اما تخلیه خازن تنها از طریق مقاومتR2 انجام می پذیرد؛ زیرا سمت دیگر مقاومتR2 به ترمینال دشارژ (پین شماره 7) متصل شده است.

خازن تا مقدار2.3vccشارژ می شود که این مقدار حد بالای مقایسه کننده داخلی آی سی است و از طریق ترکیب شبکه RC، یعنی0.693(R1+R2)C تعیین می شود.

همچنین هنگام تخلیه، خازن تا1.3vccدشارژ می شود که حد پایین مقایسه کننده داخلی آی سی است و توسط0.693R2∗C قابل تعیین است.

خروجی این مدار شکل موجی است که سطح ولتاژ آن تقریبا برابر با VCC-1.5Vبوده و تناوب زمانی خاموش و روشن بودن آن توسط ترکیب خازن و مقاومت زمان بندی تعیین می شود.