مشکل مدار اسیلاتور 555 در صنعت الکترونیکی:
از آن جا که خازن زمان بندی از طریق مقاومت هایR1 و R2 شارژ شده، اما فقط از طریق مقاومتR2 دشارژ می شود، بنابراین چرخه وظیفه سیگنال خروجی، با تغییر مقدار مقاومتR2، بین مقادیر 50 درصد تا 100 درصد تغییر می کند.
از طریق کاهش مقدار مقاومتR2، چرخه وظیفه تا 50 درصد کاهش می یابد. اگر مقاومتR2نسبت بهR1 بسیار بزرگ تر باشد، آن گاه فرکانس خروجی مدار آستابل 555 از طریق معادلهR2∗C تعیین می شود.
بر همین اساس می توان گفت که مشکل اساسی مدار ساده اسیلاتور 555 بالا این است که مقدار چرخه وظیفه یا نسبت نشانه به فضا، به دلیل حضورR2 هیچ گاه به زیر 50 درصد کاهش نمی یابد.
به عبارت دیگر، نمی توان زمان روشن بودن سیگنال خروجی را از زمان خاموش بودن آن، کوتاه تر کرد؛ زیرا مقدار (R1+R2)∗C همیشه بزرگ تر از مقدار R1×C خواهد بود.
بهبود مدار اسیلاتور 555:
یک راه اساسی برای غلبه بر مشکل بیان شده، استفاده از یک دیود بایپس سیگنال (Signal Bypassing Diode) به صورت موازی با مقاومت R2 است. در تصویر زیر، نمایی از یک مدار اسیلاتور 555 آستابل با چرخه وظیفه بهبود یافته را می توان مشاهده کرد.
با اتصال دیود D1 بین ورودی تریگر و ورودی دشارژ آی سی 555، اکنون خازن زمان بندی تنها از طریق مقاومت R1 شارژ می شود؛ زیرا مقاومتR2 در این حالت توسط اتصال دیود، مدار کوتاه شده است. البته توجه کنید که دشارژ خازن مانند حالت عادی و از طریق مقاومتR2 انجام می شود.
در واقع اضافه کردن دیود D2 که به صورت سری با مقاومت دشارژ متصل شده است، به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد تا اطمینان حاصل شود که شارژ خازن زمان بندی فقط از طریق مسیر دیود D1 انجام خواهد گرفت و با مسیر موازی آن، یعنی مقاومتR2 ارتباطی نخواهد داشت.
نحوه انجام این کار به این صورت است که در طول فرایند شارژ شدن، دیود D2 در بایاس معکوس قرار می گیرد و از برقراری جریان در آن مسیر جلوگیری می کند.
حال در این مدار، زمان شارژ شدن خازن که قبلا برابر با t1=0.693(R1+R2)C بود، اصلاح می شود و مقدار جدید زمان شارژ شدن خازن برابر با مقدار زیر به دست می آید:
t1=0.693(R1)C
بنابراین، مقدار چرخه وظیفه نیز به صورت زیر تغییر خواهد کرد:
در نتیجه برای تولید یک سیگنال با چرخه وظیفه کمتر از 50 درصد، فقط کافی است که مقدار مقاومتR1کمتر ازR2 باشد.
اگرچه با استفاده از این مدار توانستیم چرخه وظیفه سیگنال خروجی را (از طریق تغییر شارژ شدن خازن به مسیر مقاومتR1 و دیود D1 و دشارژ شدن آن از مسیر مقاومتR 2 و دیود D2) بهبود دهیم، اما مسئله ای که در این مدار وجود دارد این است که مدار اسیلاتور 555 با استفاده از این پیکربندی جدید، از دو المان اضافه تر، یعنی دیود D1 و D2 استفاده می کند.
مدار اسیلاتور 555 با چرخه وظیفه 50 درصد:
می توانیم این ایده را اندکی بهبود ببخشیم و در خروجی یک شکل موج مربعی با چرخه وظیفه دقیقا 50 درصد تولید کنیم. این مدار ساختار بسیار ساده ای دارد و از هیچ المان جدیدی استفاده نمی کند.
برای ایجاد این مدار فقط موقعیت مقاومت شارژR2 را به پین خروجی، یعنی پین شماره 3 منتقل می کنیم. در تصویر زیر نمایی از مدار اسیلاتور 555 آستابل اصلاح شده با چرخه وظیفه 50 درصد را مشاهده می کنید.
اسیلاتور 555، اکنون قادر است چرخه وظیفه ای برابر با 50 درصد را تولید کند؛ زیرا خازن زمان بندیC1، به جای دشارژ شدن از طریق پین شماره 7 تایمر 555، از طریق مقاومتR2 شارژ و دشارژ می شود.
زمانی که خروجی اسیلاتور 555 در سطح HIGH منطقی قرار داشته باشد، خازن از طریق مقاومتR2 شارژ می شود و زمانی که خروجی اسیلاتور در سطح LOW منطقی قرار داشته باشد، از طریق مقاومتR2 دشارژ می شود.
مقاومتR1 به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد که از شارژ شدن خازن تا حد ولتاژ منبع تغذیه اطمینان حاصل شود.
چون خازن از طریق یک مقاومت یکسان شارژ و دشارژ می شود، معادله به دست آمده برای فرکانس به صورت زیر تغییر می کند:
حال توجه به این نکته ضروری است که مقدار مقاومت R1 باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا با شارژ خازن تداخل پیدا نکند و بتواند سیگنال خروجی با چرخه وظیفه 50 درصد تولید کند.
البته واضح است که تغییر مقدار خازن زمان بندی نیز می تواند فرکانس نوسان مدار آستابل را تغییر دهد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
