Timer NE555
Il Timer 555 è un circuito integrato progettato allo scopo di realizzare multivibratori, di tutti e tre i tipi.
Nonostante la Signetics lo abbia lanciato sul mercato fin dal 1972 (con la sigla originale NE555), il Timer 555 viene ancora oggi largamente utilizzato grazie alla sua grande versatilità.
Lo schema a blocchi del circuito integrato “Timer 555” è illustrato in figura; analizziamone i componenti principali.
Nonostante la Signetics lo abbia lanciato sul mercato fin dal 1972 (con la sigla originale NE555), il Timer 555 viene ancora oggi largamente utilizzato grazie alla sua grande versatilità.
Lo schema a blocchi del circuito integrato “Timer 555” è illustrato in figura; analizziamone i componenti principali.
Possiamo subito notare tre resistori uguali da 5K (che per la cronaca hanno dato origine al nome 555), aventi lo scopo di dividere la tensione di alimentazione Vcc in tre parti uguali e generare due tensioni di riferimento pari a 1/3Vcc e 2/3Vcc.
Tali tensioni sono applicate a due comparatori di tensione, nel diagramma schematizzati con due triangoli. Un comparatore, semplificando al massimo, è un dispositivo che confronta le due tensioni applicate in ingresso ai due terminali “+” e“-”, fornendo in uscita una risposta di tipo binario, 0 o 1. Se il terminale “+” è a tensione più alta del terminale “-”, allora l’uscita va alta, cioè a 1 logico.
Le uscite dei due comparatori sono applicate ad un flip-flop di tipo S-R, schematizzato nel diagramma con un rettangolo. Esso è un circuito logico con due ingressi e due uscite (in realtà l’unica uscita utilizzata è quella in forma negata). L'ingresso S (Set), posto a 1 obbliga l'uscita Q a portarsi a 1; l'ingresso R (Reset), posto a livello logico 1, porta l'uscita Q a zero, cioè l'azzera. I due ingressi non devono mai essere attivati contemporaneamente.
L’uscita vera del 555, sul piedino 3, è ottenuta da Q negato tramite un ulteriore invertitore che rende disponibile una elevata corrente di uscita (200mA). Dal punto di vista logico, l’uscita (piedino 3) corrisponde cioè al Q del flip-flop.
Vi è infine un transistor in configurazione on-off, collegato a Q negato. Semplificando, esso equivale ad un interruttore posto tra il piedino 7 e massa. Tale interruttore è chiuso quando l’uscita è a 0, mentre è aperto quando l’uscita è a 1; vedremo che il piedino 7 serve a scaricare un eventuale condensatore esterno, per cui prende il nome di Discharge.
Tali tensioni sono applicate a due comparatori di tensione, nel diagramma schematizzati con due triangoli. Un comparatore, semplificando al massimo, è un dispositivo che confronta le due tensioni applicate in ingresso ai due terminali “+” e“-”, fornendo in uscita una risposta di tipo binario, 0 o 1. Se il terminale “+” è a tensione più alta del terminale “-”, allora l’uscita va alta, cioè a 1 logico.
Le uscite dei due comparatori sono applicate ad un flip-flop di tipo S-R, schematizzato nel diagramma con un rettangolo. Esso è un circuito logico con due ingressi e due uscite (in realtà l’unica uscita utilizzata è quella in forma negata). L'ingresso S (Set), posto a 1 obbliga l'uscita Q a portarsi a 1; l'ingresso R (Reset), posto a livello logico 1, porta l'uscita Q a zero, cioè l'azzera. I due ingressi non devono mai essere attivati contemporaneamente.
L’uscita vera del 555, sul piedino 3, è ottenuta da Q negato tramite un ulteriore invertitore che rende disponibile una elevata corrente di uscita (200mA). Dal punto di vista logico, l’uscita (piedino 3) corrisponde cioè al Q del flip-flop.
Vi è infine un transistor in configurazione on-off, collegato a Q negato. Semplificando, esso equivale ad un interruttore posto tra il piedino 7 e massa. Tale interruttore è chiuso quando l’uscita è a 0, mentre è aperto quando l’uscita è a 1; vedremo che il piedino 7 serve a scaricare un eventuale condensatore esterno, per cui prende il nome di Discharge.
La piedinatura del Timer 555 può così essere riassunta:
Pin Nome: Note
Pin Nome: Note
- Massa: Da collegare al negativo dell’alimentazione
- Trigger: Terminale di “start”, tramite il quale si può mandare alta l’uscita
- Output: Uscita, può erogare o assorbire una corrente massima di 200mA
- Reset: Attivo basso, normalmente non usato, da collegare a Vcc
- Control: Normalmente da collegare a massa tramite una capacità da 10nF
- Threshold: Terminale di “stop”, tramite il quale si può mandare bassa l’uscita
- Discharge: Usato per scaricare un eventuale condensatore esterno
- Vcc: Positivo dell’alimentazione, può funzionare da 4,5V a 18V
Vediamo di analizzare adesso il funzionamento del dispositivo nel suo complesso, individuando le situazioni di particolare importanza.
- Il comparatore inferiore è collegato con l'ingresso “+” a 1/3Vcc, mentre il “-” è disponibile all'esterno (piedino 2) ed è chiamato Trigger. In pratica quando la tensione sul piedino 2 è minore di 1/3Vcc l'uscita del comparatore si porta a livello logico alto (1) e genera un impulso di Set, che accende il flip-flop e porta alta l’uscita (3) del 555.
- Il comparatore superiore è collegato con l'ingresso “-” a 2/3Vcc, mentre l'ingresso “+” è disponibile all'esterno (piedino 6) ed è chiamato Soglia o Threshold. In pratica quando la tensione sul piedino 6 è maggiore di 2/3Vcc l'uscita del primo comparatore si porta a livello logico alto (1) e genera un impulso di Reset, che spegne il flip-flop e porta bassa l’uscita (3) del 555
Quanto appena detto può essere riassunto nelle tre affermazioni seguenti:
- 1. L’Uscita (3) del 555 va alta quando il Trigger (2) è inferiore a 1/3Vcc.
- 2. L’Uscita (3) del 555 va bassa quando Threshold (6) è superiore a 2/3Vcc.
- 3. Quando l’Uscita (3) è bassa, l’interruttore interno sul Discharge (7) è chiuso.