Fazendo o temporizador 555 mais rápido do mundo ou usando uma versão moderna de IC

Oct 11, 2023

Se você não está familiarizado com o temporizador 555, basta dizer que este versátil circuito integrado é provavelmente o de maior sucesso já projetado e tem sido usado em inúmeros projetos, muitos dos quais estão muito longe da intenção original. Desde a sua introdução, o lendário 555 foi apreciado tanto por designers profissionais como por amadores, e continua a ser usado em designs de ambos os campos. Novas versões do IC ainda estão sendo lançadas, e versões discretas são construídas para diversão, uma tentação à qual não pude resistir depois de começar este artigo.

Se você acha que todos os 555 são iguais, pense novamente. Hoje, vários fabricantes continuam a produzir o 555 na formulação bipolar original, bem como em CMOS de menor potência. Embora a versão em lata de metal não esteja mais disponível, o DIP-8 ainda está por aí, assim como os novos pacotes de montagem em superfície até a escala de chip. Alguns fornecedores também começaram a fazer variantes simplificadas para reduzir a pinagem. Finalmente, você pode montar sua própria versão a partir de algumas peças se precisar de algo que as ofertas comerciais não servem ou apenas quiser um projeto divertido de fim de semana. No meu caso, descobri o que é provavelmente o 555 mais rápido do mercado, embora tenha poupado poucas despesas ao fazê-lo.

Acompanhe um tour pelo estado atual do 555 e talvez se inspire para projetar algo totalmente novo com esta peça mais versátil.

Os primeiros 555 temporizadores, o NE555V/SE555T da Signetics, foram produzidos há mais de 47 anos. Projetada por Hans Camenzind, essa peça vendeu mais de um bilhão de unidades por ano e tem sido usada em tudo, desde brinquedos infantis até naves espaciais; a tecnologia bipolar 555 original não precisava de endurecimento por radiação, apenas testes muito rigorosos, para qualificação espacial. Infelizmente, Hans faleceu em 2012, mas você pode ouvir alguns clipes de áudio dele discutindo o 555 no site do Museu do Transistor. Nessa entrevista, ele relata como a Signetics optou por não patentear o design. Naquela época, o Vale do Silício desfrutava de uma cultura de destruição mútua assegurada no que diz respeito à propriedade intelectual: as empresas roubavam livremente ideias umas das outras, seguras de que o primeiro a abrir um processo de patente seria atingido por uma resposta esmagadora a todos os seus próprias infrações. Este ambiente permitiu que versões do 555 fossem adquiridas por vários fornecedores, mantendo os preços baixos e aumentando o apelo da peça para os designers.

A Arte da Eletrônica chamou o 555 de kit de peças, e essa é provavelmente a melhor descrição geral que você pode encontrar. Dentro, você encontrará um divisor de tensão produzindo referências em 1/3 e 2/3 da tensão de alimentação. Um dos dois comparadores dispara quando a tensão no pino TRIGger é menor que a referência inferior ou a tensão no pino THREShold é maior que a superior. As saídas dos comparadores conduzem a um latch digital, que também pode ser redefinido com um sinal externo ativo-baixo. Finalmente, a saída do latch aciona os pinos OUTput e DISCHarge, sendo este último normalmente usado para descarregar um capacitor externo durante a parte alta do ciclo de saída.

O que você pode fazer com essas peças? Talvez o uso mais comum seja como multivibrador astável ou oscilador de relaxamento RC. Nesta função, um resistor externo e um capacitor definem a constante de tempo para oscilação. Embora o projeto bipolar original tivesse dificuldade em gerar pulsos de saída até 50% do ciclo de trabalho, as variantes CMOS podem lidar com isso usando um único resistor da saída de volta ao capacitor. Embora você possa fazer um oscilador de relaxamento semelhante a partir de nada mais do que um inversor Schmitt-trigger (ST), a precisão da frequência resultante será baixa, uma vez que o nível de histerese nas entradas ST não é muito bem controlado: o tempo irá variar de parte para parte. -papel. Ao usar o divisor de tensão e a estrutura do comparador de janela do 555, você obtém melhor precisão e estabilidade de frequência, bem como muita flexibilidade de design.

O 555 não é apenas um oscilador. Ele também pode ser usado no modo monoestável (one-shot), produzindo uma largura de pulso de saída fixa em resposta a um sinal de baixa frequência na entrada TRIGger. Neste modo, aplicar uma tensão ao pino CONTrol permite modular a largura do pulso de saída. Estou surpreso com a frequência com que isso é usado: na semana passada, ouvi duas pessoas que encontraram 555s usados ​​para dimerização PWM de LEDs em produtos comerciais. Além do básico, o 555 pode ser usado para geradores de sequência de temporização, modulação de posição de pulso, atrasos de tempo, geradores de rampa com a adição de uma fonte de corrente e uma infinidade de outras aplicações.