Blok 5 – Tranzystor

Jak już zostało wspomniane wcześniej, układ scalony, to głównie tranzystory. Czemu tutaj został wyróżniony ten jeden? Posiada on szczególną funkcję: rozładowuje zewnętrzny kondensator.

Sterowany jest z zanegowanego wyjścia przerzutnika, czyli otwiera się wtedy, kiedy wyjście Q jest w stanie niskim. Musi być to tranzystor o odpowiednio dużej wydajności prądowej, aby nie uległ uszkodzeniu po otwarciu – jego rolą jest szybkie rozładowanie kondensatora.

Blok 4 – Bufor wyjściowy

Między wyjściem Q przerzutnika, a wyprowadzeniem OUT układu znajduje się bufor wyjściowy, którego zadaniem jest zwiększenie wydajności prądowej tego wyprowadzenia. Dzięki niemu, bezpośrednio do wyjścia NE555 można dołączać diody lub przekaźniki.

Wyjście samego przerzutnika nie podołałoby temu zadaniu, ponieważ struktura logiczna nie jest przystosowana do przewodzenia dużych prądów.

Bufor nie zmienia stanu logicznego, jego wyjście podąża za zmianami na wejściu.

Blok 3 – Przerzutnik RS

Prostokąt z pięcioma doprowadzeniami to przerzutnik RS. Jest to podzespół cyfrowy, który zapamiętuje stany wyjść komparatorów napięcia. Wysokie napięcie na wyjściu komparatora symbolizuje logiczne 1, a niskie logiczne 0.

Funkcje jego wyprowadzeń są następujące:

S – set – podanie stanu wysokiego powoduje ustawienie wyjścia Q w stan wysoki,
R – reset – podanie stanu wysokiego powoduje ustawienie wyjścia Q w stan niski,
RST – master reset – podanie stanu niskiego wyłącza wyjście Q niezależnie od stanu pozostałych dwóch wejść,
Q – wyjście przerzutnika,
Q – zanegowane wyjście przerzutnika (stan przeciwny do Q).

Zasada działania samego przerzutnika została pokazana na poniższej animacji. Zanim przejdziesz dalej upewnij się, że rozumiesz sposób, w jaki działa ten blok!

Przerzutnik RS jest bardzo prosty, lecz ma pewną wadę: jego wejścia sterujące (czyli R i S) mają ten sam priorytet.

Blok 2 – Komparatory napięcia

Trójkąty z dwoma wejściami i jednym wyjściem, to komparatory napięcia. 

Komparator patrzy na różnicę napięć między wejściami i na tej podstawie ustawia swoje wyjście:

1.Jeżeli napięcie na wejściu nieodwracającym jest wyższe niż na odwracającym, to napięcie na wyjściu jest zbliżone do dodatniego bieguna zasilania,
2.W przeciwnym razie, napięcie wyjściowe jest bliskie ujemnemu biegunowi zasilania.

NE555 – blok 2 – komparatory napięcia.

Blok 1 – Dzielnik napięcia

Trzy rezystory o jednakowych wartościach (typowo 5kΩ) tworzą znany Ci już dzielnik napięcia. Dzielą one napięcie zasilające, przykładane między nóżkę 8 (VCC) i 1 (GND) na trzy równe części, czyli na każdym odkłada się po ¹/₃ tego napięcia. Przykładowo, zasilając układ napięciem 6V, niższy węzeł ma potencjał 2V, a górny 4V.

Budowa wewnętrzna NE555

Każdy układ scalony składa się z elementów takich jak tranzystory i rezystory. Oczywiście można je zgrupować w bloki funkcjonalne. Czyli we fragmenty struktury, które realizują proste funkcje.

Schemat blokowy obrazuje wzajemne połączenie bloków, które składają się na istotę działania. Znacząco uprasza to analizę układu. Dzięki temu bardzo łatwo można zobaczyć, za co „w środku” odpowiada dana nóżka (nr nóżki zaznaczony jest na niebiesko). Takie właśnie odwzorowanie NE555 znajduje się poniżej:

Aby wszyscy rozumieli, w podobnym stopniu, zasadę działania układu NE555 omówimy teraz poszczególne bloki widoczne na powyższym schemacie blokowym. Pamiętaj, że wszystkie elementy, które teraz omawiamy są już wewnątrz układu scalonego!

Krótka historia NE555

Układ scalony typu NE555 został opracowany w 1970 roku, rok później trafił do masowej produkcji. Jego projektanci nie spodziewali się, że będzie on produkowany przez ponad 40 lat. Nawet dziś nikt nie myśli o zaprzestaniu produkcji tego układu.

Jego uniwersalność jest skutkiem prostoty. W strukturze tego układu wyróżniamy zaledwie pięć bloków, które można skonfigurować na rozmaite sposoby.

Opis wyprowadzeń układu NE555.

Informacje na temat wszystkich wyprowadzeń zostaną podane w następnych postach. Teraz można się zastanowić, co można wykonać z wykorzystaniem tak małego układu?

Bardzo wiele urządzeń: od prostej migającej diody świecącej, przez sterowniki serwomechanizmów i sygnalizatory dźwiękowe po regulatory mocy silnika. Każdy z tych układów wymaga odmierzania czasu, do czego 555 został stworzony!