Shrnutí

NE556N je integrovaný obvod (IC) vyvinutý společností Texas Instruments, významnou společností v oblasti polovodičů a elektroniky. NE556N je pozoruhodný svou konfigurací se dvěma časovači, kombinuje dva časovače 555 do jediného pouzdra, což z něj činí univerzální součástku široce používanou v různých aplikacích pro časování a generování impulzů. Jeho schopnost pracovat v astabilním i monostabilním režimu spolu s funkcemi, jako jsou aktivní pull-up a pull-down, přesné časovací obvody a nastavitelné pracovní cykly, upevnily jeho místo v průmyslové i spotřební elektronice. Historie inovací společnosti Texas Instruments položila základ pro NE556N. Společnost založená v roce 1951 stála v čele polovodičové technologie a v roce 1954 vyrobila první komerční křemíkový tranzistor na světě a v roce 1958 první integrovaný obvod. Tyto průlomové objevy vedly k vývoji různých významných produktů, včetně modelu NE556N, který se nadále vyvíjel s pokrokem v oblasti elektroniky. Díky svým technickým specifikacím a vlastnostem je NE556N vhodný pro širokou škálu aplikací, včetně aplikačních časovačů, generátorů impulzů a průmyslových řídicích systémů. Pracuje v širokém rozsahu napětí od +5 V do +18 V a může být zdrojem nebo zdrojem proudu až 200 mA. Tyto vlastnosti zajišťují spolehlivý výkon v různých provozních prostředích. I přes starší konstrukci zůstává NE556N oblíbenou volbou díky své spolehlivosti, energetické účinnosti a robustním ochranným funkcím, jako je tepelné vypnutí a ochrana proti zkratu. NE556N však není bez omezení. Má maximální provozní napětí +18 V a specifikovaný proudový limit, což může vyžadovat další komponenty, jako jsou tranzistory pro aplikace s vyšším proudem. Dalším aspektem je teplotní citlivost, protože výkon se může mírně lišit při změnách teploty. Navzdory těmto omezením je NE556N stále vhodnou součástkou pro mnoho elektronických projektů, od základních obvodů časovačů až po složitější aplikace s duálním časovačem. Jeho trvalá popularita svědčí o robustnosti a flexibilitě jeho konstrukce, kterou podporuje silná komunita a bohaté zdroje pro konstruktéry i amatérské uživatele.

Historie

Společnost Texas Instruments (TI) sehrála klíčovou roli ve vývoji integrovaných obvodů a polovodičového průmyslu. Společnost vznikla v roce 1951 reorganizací společnosti Geophysical Service Incorporated, která byla původně založena v roce 1930 za účelem výroby zařízení pro seismický průmysl a obrannou elektroniku.

. V roce 1954 vyrobila společnost TI první komerční křemíkový tranzistor na světě, což byl významný milník v historii elektroniky. Ještě téhož roku společnost TI navrhla a vyrobila první tranzistorové rádio Regency TR-1, které kvůli tehdejší vysoké ceně křemíkových tranzistorů využívalo germaniové tranzistory. Vývoj tranzistorového rádia byl veden snahou zvýšit poptávku po tranzistorech na trhu, jak si představoval výkonný ředitel TI Patrick Haggerty. Přelomový okamžik nastal v roce 1958, kdy Jack Kilby, pracující v centrálních výzkumných laboratořích TI, vynalezl integrovaný obvod. Tato inovace znamenala začátek éry moderní elektroniky a umožnila miniaturizaci a složitost obvodů, které vidíme v dnešní technologii. Kilbyho vynález položil základ pro budoucí pokrok, včetně kapesní kalkulačky, kterou TI představila v roce 1967, a prvního jednočipového mikrokontroléru v roce 1970, který integroval všechny prvky výpočetní techniky do jediného kusu křemíku. V 70. a 80. letech 20. století společnost TI pokračovala v inovacích a rozšiřování svých produktových řad. V roce 1972 společnost vyvinula společný modul FLIR, infračervený systém s výhledem do budoucnosti. V následujícím desetiletí se společnost TI stala průkopníkem v oblasti digitálního zpracování signálu (DSP) a dosáhla významných úspěchů v oblasti spotřební elektroniky, zejména uvedením přístroje Speak & Spell v roce 1978. V roce 1984 se společnost TI pustila také na trh osobních počítačů, i když se potýkala s problémy a nakonec se rozhodla z tohoto odvětví odejít. V 90. letech 20. století se mezi studenty a pedagogy stala populární řada grafických kalkulátorů TI, zejména řada TI-8x. Uvedení těchto kalkulaček usnadnilo programování a vedlo k vytvoření specializovaných online komunit, jako je například ticalc.org, kde mohli uživatelé sdílet programy a výukové programy. Po celou dobu své existence zůstává společnost TI v čele polovodičových inovací, neustále se přizpůsobuje technologickému pokroku v různých oblastech a je jeho hybnou silou. Příspěvky společnosti měly trvalý dopad na elektronický průmysl a upevnily její odkaz průkopníka v oblasti integrovaných obvodů a mikroelektroniky.

Technické specifikace

NE-556 je duální časovač, který nabízí přesné časovací obvody v jednom pouzdře. Spouštěcí úroveň a prahová úroveň jsou obvykle nastaveny na jednu třetinu, resp. dvě třetiny napájecího napětí. Tyto úrovně lze nastavit pomocí řídicího kolíku NE-556.

. Když vstup na spouštěči klesne pod úroveň spouštění, flip-flop se nastaví, což vede k vysokému výstupu. Naopak, pokud je vstup na spouštěči nad úrovní spouštění, zatímco je klopný obvod v režimu resetování, výstup bude nízký. Navíc resetovací kolík NE-556 umožňuje přepsat všechny vstupy a zahájit nový časovací cyklus.

Vlastnosti

Model NE-556 je vybaven několika klíčovými funkcemi, které jsou nezbytné pro různé aplikace:

• Aktivní funkce pull-down a pull-up
• Dva přesné časovací obvody v jednom balení
• Schopnost pracovat v astabilním i monostabilním režimu
• Vhodnost pro použití v aplikačních časovačích, pulzních modulátorech polohy, generátorech pulzů, detektorech chybějících pulzů a průmyslových řídicích systémech.

Hodnocení

Požadavky na napájení a napětí NE-556 jsou pro jeho správnou funkci rozhodující. Konkrétní jmenovité hodnoty jsou obvykle uvedeny v datových listech, aby uživatelé rozuměli elektrickým specifikacím, které jsou nezbytné pro prevenci poškození a zajištění účinnosti.

Aplikace

Integrované obvody NE556N od společnosti Texas Instruments jsou univerzální součástky používané v různých aplikacích přesného časování. Tato zařízení jsou vysoce stabilní a dokáží vytvářet přesná časová zpoždění nebo oscilace, takže jsou ideální pro průmyslovou i spotřební elektroniku. V monostabilním režimu mohou obvody NE556N vytvářet přesné časové intervaly řízené jedinou sítí externích rezistorů a kondenzátorů.

. Tento režim se často používá v aplikacích, jako jsou generátory časového zpoždění, kde je třeba spolehlivě udržet určitou dobu trvání. Při konfiguraci v astabilním režimu umožňuje NE556N nezávislé řízení frekvence a pracovního cyklu pomocí dvou externích rezistorů a jednoho externího kondenzátoru. Tato funkce je obzvláště užitečná při generování signálů šířkově pulzní modulace (PWM), které jsou nezbytné pro řízení otáček motoru. Mezi další aplikace obvodu NE556N patří tvarování pulzů, kdy obvod může měnit tvar vstupního signálu, generátory pulzů, které vytvářejí sérii pulzů ve stanovených intervalech, a sekvenční časování, které zahrnuje spouštění událostí v určitém pořadí. Obvod NE556N se také používá při generování tónových sérií pro komunikační systémy, při dělení frekvence pro snížení frekvence signálu a při kódování dotykových tónů pro telefonní klávesnice. Kromě toho je NE556N díky své schopnosti pracovat v astabilním i monostabilním režimu spolu s vlastnostmi, jako je nastavitelný pracovní cyklus, vysoký výstupní proud a kompatibilita s TTL, vhodný pro průmyslové řízení a časování spotřebičů. Jeho přesnost a spolehlivost zajišťují, že zvládne kritické funkce v systémech řízení semaforů a dalších automatizovaných procesech.

Příklad případu použití: Řízení otáček motoru

V praktických aplikacích lze NE-556 použít k řízení otáček motoru. Například obvod využívající dva časovače NE-556 lze nakonfigurovat tak, že jeden pracuje jako hodinový vstup a druhý jako šířkově pulzní modulátor, přičemž oba pracují s frekvencí 10 Hz.

. Toto nastavení umožňuje sledovat otáčky motoru poslechem jeho zvuku během otáčení a měřením pracovního cyklu a stejnosměrného napětí na něm. Výsledky ověřují původní předpoklady návrhu a ukazují, jak otáčky motoru korelují s měnící se šířkou pulzů.

Vlastnosti a funkce

Integrovaný obvod NE556N, vyvinutý společností Texas Instruments, je všestranný a široce používaný integrovaný obvod s časovačem, který obsahuje dva časovače 555 v jednom pouzdře. Mezi základní funkce obvodu NE556N patří astabilní i monostabilní provozní režimy, které jsou rozhodující v aplikacích pro časování a generování impulzů.

Klíčové vlastnosti

Integrovaný obvod NE556N obsahuje několik důležitých funkcí, které zvyšují jeho funkčnost a všestrannost:

• Aktivní vytahování a stahování: Díky těmto vlastnostem může NE556N efektivně řídit jak vysoké, tak nízké výstupní stavy, což zajišťuje spolehlivý výkon v různých konfiguracích obvodů.
• Přesné časovací obvody: Zařízení integruje dva přesné časovací obvody, takže je vhodné pro aplikace, které vyžadují přesné časové zpoždění a oscilace.
• Široký rozsah provozního napětí: Efektivně pracuje v širokém rozsahu napájecích napětí, od +5 V do +18 V, a přizpůsobuje se tak různým podmínkám napájení.
• Pohon s vysokým proudem: NE556N může být zdrojem proudu až 200 mA, což mu umožňuje přímo řídit jiné digitální logické obvody.
• Teplotní stabilita: Integrovaný obvod vykazuje teplotní stabilitu 50 částic na milion stupňů Celsia nebo ekvivalentně 0,005 %/ °C, což zajišťuje konzistentní výkon v různých teplotních rozmezích.
• Nastavitelný pracovní cyklus: Pracovní cyklus časovače je nastavitelný, což umožňuje flexibilitu při generování požadovaných šířek a frekvencí impulsů.

Aplikace

Integrované obvody NE556N od společnosti Texas Instruments jsou univerzální součástky používané v různých aplikacích přesného časování. Tato zařízení jsou vysoce stabilní a dokáží vytvářet přesná časová zpoždění nebo oscilace, takže jsou ideální pro průmyslovou i spotřební elektroniku. V monostabilním režimu mohou obvody NE556N vytvářet přesné časové intervaly řízené jedinou sítí externích rezistorů a kondenzátorů.

. Tento režim se často používá v aplikacích, jako jsou generátory časového zpoždění, kde je třeba spolehlivě udržet určitou dobu trvání. Při konfiguraci v astabilním režimu umožňuje NE556N nezávislé řízení frekvence a pracovního cyklu pomocí dvou externích rezistorů a jednoho externího kondenzátoru. Tato funkce je obzvláště užitečná při generování signálů šířkově pulzní modulace (PWM), které jsou nezbytné pro řízení otáček motoru. Mezi další aplikace obvodu NE556N patří tvarování pulzů, kdy obvod může měnit tvar vstupního signálu, generátory pulzů, které vytvářejí sérii pulzů ve stanovených intervalech, a sekvenční časování, které zahrnuje spouštění událostí v určitém pořadí. Obvod NE556N se také používá při generování tónových sérií pro komunikační systémy, při dělení frekvence pro snížení frekvence signálu a při kódování dotykových tónů pro telefonní klávesnice. Kromě toho je NE556N díky své schopnosti pracovat v astabilním i monostabilním režimu spolu s vlastnostmi, jako je nastavitelný pracovní cyklus, vysoký výstupní proud a kompatibilita s TTL, vhodný pro průmyslové řízení a časování spotřebičů. Jeho přesnost a spolehlivost zajišťují, že zvládne kritické funkce v systémech řízení semaforů a dalších automatizovaných procesech.

Úvahy o návrhu

Při návrhu obvodů s časovačem NE555 je nutné vzít v úvahu různé faktory, které ovlivňují jeho výkon. Časovač NE555 lze použít v několika konfiguracích, včetně astabilního, monostabilního a bistabilního režimu, přičemž každá z nich slouží v elektronických obvodech k jiným účelům.

Výběr komponent

Rezistory a kondenzátory

Volba rezistorů (Ra, Rb) a kondenzátorů (C) je zásadní pro určení časových charakteristik časovače NE555. Například v obvodu pulzně šířkové modulace (PWM) umožňuje volba kondenzátoru o hodnotě 4,7 µF s rezistory Ra = 24KΩ a Rb = 3KΩ oscilační frekvenci 10 Hz s pracovním cyklem 90%.

. Jemného doladění frekvence při vlastní realizaci obvodu lze dosáhnout použitím kombinace pevných rezistorů a potenciometrů, například rezistoru 20 KΩ a potenciometru 5 KΩ pro Ra.

Potenciometry

Potenciometry hrají významnou roli při nastavování řídicího napětí v obvodu. Lze použít potenciometr 50KΩ, jehož vnější svorky jsou připojeny k Vcc a zemi a prostřední svorka je připojena k vývodu řídicího napětí (pin 5) časovače NE555. Tato konfigurace umožňuje přesnou modulaci výstupního signálu

.

Konfigurace obvodu

Režim Astable

V astabilním režimu generuje časovač NE555 kontinuální čtvercovou vlnu bez nutnosti externího spouštění. Tento režim se běžně používá pro generování hodinových pulsů nebo signálů PWM. Konfigurací časovače NE555 v astabilním režimu je možné dosáhnout výstupu s pracovním cyklem 90%, který je vhodný pro aplikace vyžadující konzistentní vysoký výstupní stav.

.

Monostabilní režim

V monostabilním režimu vytváří časovač NE555 v reakci na externí spouštěč jediný výstupní impulz. Tento režim je užitečný pro aplikace vyžadující přesné časové zpoždění. Například volbou vhodných hodnot R a C tak, že RC = 0,25 x perioda hodinového vstupu, lze vytvořit proměnné časové zpoždění závislé na řídicím napětí.

.

Ochrana a stabilita

Flyback diody

V obvodech s induktivní zátěží, jako jsou stejnosměrné motory, pomáhá zařazení zpětné diody paralelně s motorem chránit obvod před náhlými napěťovými špičkami. To je důležité zejména proto, aby nedošlo k poškození integrovaného obvodu časovače NE555 a dalších součástek.

.

Praktické provádění

Testování a ověřování

Před dokončením návrhu obvodu je nezbytné otestovat a ověřit parametry obvodu. Použití nástrojů, jako jsou multimetry pro měření frekvence a pracovního cyklu, a doladění komponent na základě těchto měření zajistí, že obvod bude fungovat tak, jak má. Například ověření údajů pozorováním chování motoru a měřením pracovního cyklu a stejnosměrného napětí na něm může potvrdit přesnost návrhu.

. Při zohlednění těchto konstrukčních faktorů mohou inženýři a amatérští výrobci efektivně využívat integrovaný časovač NE555 v různých aplikacích a dosáhnout tak spolehlivého a přesného řízení svých elektronických obvodů.

Výhody

Integrovaný obvod NE556N, vyráběný společností Texas Instruments, nabízí několik výhod, díky nimž je oblíbený v různých aplikacích. Jednou z hlavních výhod je jeho konfigurace se dvěma časovači, která poskytuje flexibilitu a pohodlí při implementaci dvou časovacích funkcí v rámci jednoho pouzdra. Tato konfigurace duálního časovače je výhodná zejména pro aplikace vyžadující synchronizované nebo nezávislé časovací operace, například v obvodech šířkově pulzní modulace (PWM) a oscilátorů.

. Další významnou výhodou modelu NE556N je jeho spolehlivost a stálost. Společnost Texas Instruments, která je dobře známá pro svou kvalitu a inovace, zajišťuje, že každý integrovaný obvod splňuje přísné výkonnostní normy. Tato spolehlivost je rozhodující pro průmyslovou a spotřební elektroniku, kde je konzistentní výkon prvořadý. Kromě toho je NE556N známý svou energetickou účinností. V souladu se zaměřením společnosti Texas Instruments na udržitelnost a energetickou účinnost je NE556N navržen tak, aby minimalizoval spotřebu energie bez snížení výkonu. Díky této vlastnosti je ideální volbou pro zařízení napájená z baterií a další aplikace, kde je energetická účinnost klíčová. Kromě toho NE556N poskytuje robustní ochranné funkce, včetně tepelného vypnutí a ochrany proti zkratu. Tyto funkce pomáhají chránit integrovaný obvod a celý obvod před poškozením v důsledku přehřátí nebo elektrických poruch, čímž zvyšují životnost a odolnost zařízení, v nichž je použit.

Omezení

Přestože je integrovaný obvod NE556N Texas Instruments všestranný a široce používaný, má určitá omezení, kterých si uživatelé musí být vědomi. Jedním z významných omezení je jeho maximální provozní napětí, které je stanoveno na +18 V. Překročení tohoto napětí může vést k selhání zařízení a nespolehlivému provozu.

. Kromě toho může integrovaný obvod dodávat nebo odebírat proud maximálně 150 mA, a proto jsou pro aplikace vyžadující vyšší proud nutné externí komponenty, jako jsou tranzistory nebo MOSFETy, které řídí zátěž. Dalším omezením je teplotní citlivost. NE556N pracuje v teplotním rozsahu 0 až 70 stupňů Celsia. I když má teplotní stabilitu lepší než 0,005% na stupeň Celsia, je přesto nutné zajistit, aby okolní teplota nepřekročila tento rozsah, aby bylo zachováno přesné časování a spolehlivý výkon. U přesnějších aplikací mohou teplotní změny mírně ovlivnit výkon integrovaného obvodu, ačkoli je navržen tak, aby tento vliv minimalizoval. Kromě toho je minimální prahové napětí pro spolehlivý provoz 2,4 V při Vcc=5 V, což může omezovat jeho použitelnost v nízkonapěťových obvodech, kde je třeba, aby byl práh nižší. To může být kritickým faktorem při návrhu aplikací s nízkou spotřebou energie nebo zařízení napájených z baterií, kde jsou napěťové rezervy malé. A konečně, NE556N je starší konstrukce a může postrádat některé pokročilé funkce a účinnost, které se vyskytují v modernějších integrovaných obvodech. Alternativy, jako je LM556 nebo CD4047, mohou nabízet lepší funkce a provozní vlastnosti vhodné pro konkrétní aplikace. Tato omezení by měla být zvážena ve fázi návrhu a realizace, aby byla zajištěna optimální výkonnost a spolehlivost obvodů využívajících NE556N.

Srovnání s jinými integrovanými obvody

Integrovaný obvod NE556 je často srovnáván se svým předchůdcem, integrovaným obvodem 555 Timer. Ačkoli mají oba integrované obvody podobné funkce a popis vývodů, existují mezi nimi výrazné rozdíly, které je odlišují. NE556 je v podstatě duální verze klasického obvodu 555 Timer IC, která obsahuje dva nezávislé časovače v jednom pouzdře. Tato duální konfigurace umožňuje zmenšit rozměry a složitost systému, takže je vhodnou náhradou za časovač 555 v mnoha aplikacích.

.

Konfigurace pinů

Na rozdíl od osmipinového pouzdra časovače 555 je integrovaný obvod NE556 v 14pinovém pouzdře s dvojitým časovačem. Každý ze dvou časovačů v obvodu NE556 má vlastní sadu pinů pro prahové hodnoty, výstup, spouštění, řídicí napětí a vybíjení, přičemž sdílí společné piny Vcc a zem.

. Tato konstrukce umožňuje NE556 provádět více časovacích operací současně nebo nezávisle v rámci jednoho integrovaného obvodu.

Funkčnost

Jak obvod 555, tak obvod NE556 mohou pracovat ve třech režimech: Astabilní, monostabilní a bistabilní (Schmittův) režim. Principy činnosti zůstávají stejné, využívají tři rezistory 5K, dva komparátory a klopný obvod pro řízení časování a generování impulzů.

. Konfigurace dvojitého časovače NE556 však nabízí vyšší flexibilitu a efektivitu v aplikacích vyžadujících více časovacích obvodů.

Aplikace

Aplikace obou integrovaných obvodů jsou do značné míry podobné a zahrnují generování časového zpoždění, pulzně šířkovou modulaci, generování pulzů, přesné časování a sekvenční časovací obvody.

. Duální časovač NE556 však umožňuje jeho použití ve složitějších aplikacích, jako jsou průmyslové řídicí systémy a vícestupňové časovací obvody, kde jsou zapotřebí nezávislé, avšak souběžné časovací funkce.

Oblíbené projekty a implementace

NE556N, duální verze široce používaného časovače NE555, našel díky své univerzálnosti a snadnému použití nespočetné množství aplikací v různých projektech DIY elektroniky.

Základní obvody časovače

Mnoho amatérů se s NE556N poprvé setkává při vytváření základních obvodů časovače. Tyto obvody jsou obvykle odvozeny z výukových programů, datových listů a online zdrojů. Díky obsáhlé dokumentaci a podpoře komunity slouží takové projekty jako vynikající úvod do světa integrovaných obvodů. Je však důležité si uvědomit, že ačkoli jsou tyto projekty výukové, nemusí být vhodné pro seriózní aplikace bez dalšího zdokonalení a porozumění

.

Projekty s duálním časovačem

Na rozdíl od jednoho časovače NE555 obsahuje NE556N dva časovače v jednom pouzdře, což umožňuje složitější časovací aplikace. Jeden takový projekt může zahrnovat použití jednoho časovače pro generování časového zpoždění, zatímco druhý časovač se stará o generování signálů šířkově pulzní modulace (PWM). Tato dvojí funkce umožňuje uživatelům experimentovat se složitějšími obvody, aniž by potřebovali více integrovaných obvodů.

Vzdělávací využití a podpora Společenství

Obliba řady kalkulátorů Texas Instruments, zejména ve vzdělávacím prostředí, nepřímo podpořila vznik silné komunity kolem integrovaných obvodů TI, včetně modelu NE556N. V 90. letech a na počátku nového tisíciletí se komunita kalkulátorů TI, podpořená rozšířeným používáním grafických kalkulaček TI ve školách, stala centrem programování a elektronických projektů. Webové stránky jako ticalc.org poskytovaly uživatelům platformu pro sdílení jejich projektů, které často zahrnovaly aplikace časovačů IC.

.

Praktické aplikace v každodenním životě

Hobbyisté často používají NE556N v praktických aplikacích, například při tvorbě jednoduchých obvodů na hubení škůdců. Jeden z pozoruhodných projektů zahrnuje konstrukci plošného spoje určeného k odrazování škůdců. Tento projekt demonstruje užitečnost integrovaného obvodu při řešení každodenních problémů a poukazuje na jeho praktické využití.

.

Získávání komponent a montáž

Zájemci o stavbu projektů založených na NE556N mohou komponenty získat u různých internetových prodejců, jako jsou Amazon, Banggood a AliExpress. Mezi základní komponenty obvykle patří rezistory, kondenzátory, diody a tranzistory. V podrobných návodech jsou často navrženy metody umístění a pájení těchto součástek na desce plošných spojů s tipy, jako je ohýbání vodičů, aby součástky během montáže zůstaly na svém místě.

.

Pokročilé implementace

Pro pokročilé uživatele může být zajímavou výzvou integrace NE556N do složitějších obvodů, jako jsou programovatelné logické automaty (PLC). Přestože NE556N nebyl původně navržen pro průmyslové aplikace, lze jej použít v menších zakázkových projektech PLC, což ukazuje jeho flexibilitu a širokou použitelnost.