L' INTEGRATO NE555 - 9

FUNZIONAMENTO COME ASTABILE

Un'altra di modalità di base di  funzionamento del integrato ne 555 e' quella come astabile. Un circuito astabile e' un circuito che non ha uno stato stabile per cui la sua uscita commuta tra due livelli con una temporizzazione che dipende dai valori dei componenti. In figura 21 e' riportato lo schema in cui il ne555 e' configurato come astabile tramite la connessione ad alcuni componenti esterni RA, RB e C.

Figura 21 -  NE555 configurato come astabile

Come si nota dal circuito riportato in figura la configurazione da astabile richiede gli stessi componenti della configurazione da monostabile con  l'aggiunta di un resistore RB e una diversa connessione tra i terminali di controllo. In particolare RB connette il terminale DISCHARGE con THRESHOLD che e' a sua volta direttamente connesso con il terminale di trigger. In questa configurazione, proprio per la sua natura, non ha bisogno di un segnale di innesco (trigger) in quanto il circuito  e' di tipo rigenerativo. Esaminiamo in dettaglio il funzionamento:
All'accensione del circuito, il condensatore C è scarico, tenendo il terminale di trigger a GND. Ciò attiva il comparatore di trigger che sappiamo, in tal caso attivare, il latch SR quindi l'uscita. Si spegne allora  il transistor di scarica lasciando libero il nodo DISCHARGE e si apre il percorso di carica del condensatore attraverso RA e RB. Quando il condensatore raggiunge il livello di soglia di 2/3 di VCC, si attiva il comparatore di soglia la cui uscita va alta e resetta il latch SR. L'uscita va al livello basso ed il transistore di scarica si accende interrompendo il percorso di carica e ne crea uno di scarica per C attraverso solo RB. Quando la tensione del condensatore arriva al valore di 1/3 di VCC, il comparatore di trigger si attiva dando origine ad un nuovo ciclo. Questo si traduce in uscita in una tensione che varia nel tempo come un onda quadra la cui la frequenza è:

F= 1.49 / [ (RA+2*RB)*C]

Questo rende il circuito un ottimo oscillatore con uscita ad onda quadra. Come sappiamo questo tipo di onda e' caratterizzata da un parametro importante che e' il duty cycle ovvero quanto parte del periodo l'onda e' attiva. Se indichiamo con T il periodo e ton il tempo in l'onda e' attiva ( livello alto) allora il duty cycle D e':

D = ton / T

espressa normalmente in %.( D=50% ton= 0.5T).
La scelta dei valori di RA e RB  oltre a definire il valore della frequenza in uscita definisce anche il duty cycle dell'onda quadra in uscita. Si dimostra che D dipende da RA e RB secondo la relazione:

D = RB / (RA+ 2*RB)

Quindi fissata la frequenza e il duty cycle  Si possono ricavare i valori di RA e RB.
Osservando attentamente la relazione che lega D a RA e RB si nota che questa e' valida solo per D> 0.5. Infatti se consideriamo il caso limite teorico  RA=0 allora D=0.5 ma praticamente non può essere RA=0 perché ciò vorrebbe dire collegare direttamente il collettore del transistor di scarica con la VCC e quindi la sua distruzione quando questo e' attivato. Quindi quando si richiede un duty cycle minore del 50% questo non e' ottenibile con il circuito di figura 21 poiché il tempo di carica attraverso RA+RB non può essere più piccolo del tempo di scarica che avviene tramite RB. Si ricorda che la carica di C da 1/3 VCC a 2/3 VCC coincide con la fase attiva dell'onda quadra.  In questo caso diventa necessario modificare il circuito in modo alterare i percorsi di carica e di scarica. Un modo molto semplice ed economico e' mostrato in figura 22 e consiste nell'aggiungere in parallelo a RB un diodo con il catodo rivolto verso il condensatore C. E' consigliabile ma non e' obbligatorio inserire  in serie a RB  un diodo con il  catodo attaccato a RB.

Figura 22 -  modifica per duty cycle minore del 50%

Il percorso della carica comprende RA e il diodo parallelo mentre quello di scarica e' composto dall'eventuale diodo in seriee da RB. Questo schema permetterà una gamma di valori di duty cycle dal 5% - 95%. Da notare che per un buon funzionamento e' consigliato un valore minimo di 3Kohm per RB per assicurare che le oscillazioni abbiano inizio.

FUNZIONAMENTO COME TIME DELAY

In questo terzo di modo di funzionamento base, miriamo a compiere qualcosa un poco differente dal funzionamento monostabile. Nel modo monostabile, quando un innesco è stato applicato, immediatamente l'uscita passa al valore alto, attente un tempo e ritorna al livello di pre-innesco. Nella modalità di time delay, si richiede che l'uscita non cambi subito dopo l'innesco, ma dopo un certo tempo, pre-calcolato, dopo che l'innesco sia ricevuto. In figura 22 e' riportato lo schema per configurare il chip come TIME DELAY.

Figura 22 -  NE555 configurato come TIME DELAY

La soglia e l'innesco sono tenuti assieme, per controllare la tensione del condensatore. La funzione di scarica non è usata. La sequenza di funzionamento comincia quando il transistore (T1) è acceso, mantenendo il condensatore a terra. L'innesco vede un livello basso e forza l'uscita del temporizzatore alta. Quando il transistore è spento, il condensatore comincia il relativo ciclo di carica e quando raggiunge il livello di soglia, solo allora cambia lo stato dell'uscita. L'uscita rimarrà bassa fino a che T1 e' riacceso.  

DATASHEET

Il datasheet del NE555 può essere prelevato dal seguente link: NE555 datasheet