Unul din circuitele integrate mult utilizate de radioamatori în diverse automatizări este E555.
Observând figura 1, putem constata că acest circuit este format din două comparatoare, un multivibrator bistabil, un amplificator de ieșire și un tranzistor.
Fiecare comparator detectează un nivel de tensiune, primul tensiunea de comandă, secundul tensiunea de referință, respectiv de încărcare a unui condensator exterior.
Schimbarea stării acestor comparatoare impune bascularea multivibratorului care, la rândul său, comandă amplificatorul de ieșire și tranzistorul T1.
Considerând circuitul după o punere la zero, condensatorul C este scurtcircuitat de T1. Dacă un impuls negativ este aplicat la borna 2, comparatorul 1 determină bascularea multivibratorului.
În acest moment T1 se blochează, iar amplificatorul de ieșire își schimbă starea. Condensatorul C începe să se încarce și tensiunea sa atinge pragul comparatorului 2, acesta își schimbă starea, făcând să basculeze multivibratorul ce determină intrarea în saturație a lui T1 și descărcarea lui C și implicit o nouă schimbare de stare a amplificatorului de ieșire.
Dacă nu mai sosește un impuls negativ la borna 2, sistemul rămâne în starea descrisă ca a unui multivibrator monostabil. Durata unui impuls furnizat de circuit este funcție de RC.
Este posibil ca în funcționarea monostabilă sistemul să rămână la zero și atunci se aplică un impuls la borna 4. Dacă această bornă nu este folosită, se recomandă a fi conectată la + spre a nu se produce declanșări parazite.
O altă utilizare a acestui circuit este prezentată în figura 2, care este un multivibrator astabil cu autodeclanșare. În acest caz condensatorul se încarcă prin R1 și R2 și când tensiunea la bornele sale atinge 2/3 V tensiunea la bornele sale atinge 2/3 V, comparatorul 2 își schimbă starea, multivibratorul bistabil basculează, T1 se saturează și C se descarcă prin R2. Dacă tensiunea la bornele condensatorului atinge 1/3 V, comparatorul 1 își schimbă starea, multivibratorul basculează din nou și T1 se blochează. Condensatorul continuă să se încarce și ciclul continuă.
Timpul de încărcare se poate scrie t1 = 0,693 (R1 + R2)C, iar timpul de descărcare este t2 = 0,693 R2 C.
Perioada semnalului furnizat de un asemenea multivibrator astabil se poate scrie:
T = 0,693 (R1 + 2 R2)C care în frecvență apare
F = 1,44 / ((R1 + 2 R2)C)
T = 0,693 (R1 + 2 R2)C care în frecvență apare
F = 1,44 / ((R1 + 2 R2)C)
Nu se poate obține un semnal perfect dreptunghiular cu acest gen de circuit, dar dacă R1 este mult mai mic decât R2, atunci semnalul poate fi considerat dreptunghiular.
Dacă R1 este mult mai mare ca R2 obținem impulsuri foarte scurte în raport cu perioada semnalului.
Este prevăzută o intrare suplimentară pe circuitul de intrare a referinței comparatorului 2 care se aplică la borna 5. În acest caz, dacă aplicăm o tensiune superioară de 2/3 V, timpul de încărcare a condensatorului este mai lung, crește perioada semnalului și invers dacă aplicăm o tensiune inferioară lui 2/3 V perioada semnalului descrește.
Este posibil ca fecom o variație a tensiunii la borna 5 între 10% și 95% din V, dar nu trebuie să uităm că stabilitatea frecvenței este funcție de stabilitatea tensiunii aplicate la borna 5.
Pentru anumite construcții putem varia tensiunea la borna 5 în dorința variației frecvenței, dar având în vedere că încărcarea condensatorului este exponențială, efectul acestei tensiuni asupra frecvenței nu va fi liniar.
Amplificatorul de ieșire poate furniza un curent maxim de 200 mA, iar în multe aplicații se intercalează între circuitul 555 și sarcină un tranzistor de putere.
Există multe aplicații ale circuitului 555, dar ne vom referi în continuare la un circuit de temporizare și, pentru că radioamatorii folosesc acest circuit, să vedem cum funcționează un manipulator telegrafic.
Elementul de bază este un multivibrator astabil, care se poate realiza foarte simplu cu circuitul E555.
Oricând dorim să blocăm funcționarea unui astfel de oscilator trebuie să determinăm descărcarea condensatorului C.
Am văzut că în funcționare tensiunea la bornele sale variază între 1/3 și 2/3 din V (tensiunea de alimentare). Dacă montajul nu este modificat, atunci prima semialternanță va fi sensibil de două ori mai lungă decât următoarea, ceea ce nu poate fi admis pentru manipulatorul electronic.
Remedierea situației constă în a obliga condensatorul să se descarce sub 1/3 V, aplicând această valoare prin intermediul unei diode care nu va influența ciclul de încărcare și descărcare (fig. 3). Aici apare schema unui oscilator modificat pentru obținerea unor semialternanțe sensibil egale. Tensiunea aplicată diodei se ajustează spre a obține 1/3 V (sau puțin superioară) la bornele lui C1 prin trimerele P. Diodele fac parte din seria 1N914 sau 1N4148.
Acest oscilator poate fi de bază pentru un manipulator morse, dar trebuie avut în vedere că durata unei linii este de 3 puncte și deci cum obținem aceste diferențe de timp?
O soluție ar fi utilizarea a două oscilatoare cu E555.
O altă soluție ar fi un singur oscilator unde o semiperioadă are durata unui punct. Spre a obține o linie facem suma unei perioade și a unei semiperioade, cum se reprezintă în figura 4. Apare aici intercalarea unui divizor prin 2 asigurat de circuitul 7470, frecvența oscilatorului este divizată prin 2 și apoi făcând suma celor două semnale obținute (fig. 5).
Prin cheia linie punem condensatorul C1 la masă cu ajutorul lui D4 care permite formarea unui punct. În acest timp intrarea J este la zero, ce permite trecerea în 1 a ieșirii Q, la care și semnalul oscilatorului va fi 1.
Este absolut necesar ca J să fie la zero înainte ca semnalul oscilatorului să fie 1, altfel obținem un punct urmat de o linie, fiindcă circuitul flip-flop nu a fost pregătit să-și schimbe starea pe primul front crescător și trebuie să aștepte pe cel următor, ce sosește numai după un punct urmat de un spațiu.
Acest fenomen se poate produce dacă tensiunea de polarizare reglată de P1 este prea aproape de tensiunea de declanșare a lui NE555. În caz de funcționare eronată se reglează P1.
În momentul când oscilatorul trece în 1 și ieșirea Q trece în 1, atunci releul de ieșire se atrage.
Când ieșirea oscilatorului revine la 0, circuitul 7470 nu își schimbă starea și releul este în continuare atras datorită ieșirii Q și diodei D3; trecerea oscilatorului în 1 determină Q = 0, dar releul este în continuare atras prin D2. În fine, când oscilatorul trece în 0, releul se eliberează. Când o linie începe, cheia poate fi eliberată fiindcă Q = 0, dar D5 ține la masă pe C1. Se poate face o reglare a vitezei prin potențiometrul P2.
Se poate realiza un manipulator electronic și sub altă formă dacă la circuitul 555 se atașează un circuit 7400 (CDB400) cu patru porți NAND (fig. 6).
Aici cheia stă în poziție mediană și ieșirea porții A este 0, deci ieșirea porții B este 1, care polarizează condensatorul C2 la o valoare fixă prin P1. Oscilatorul este blocat și ieșirea sa (terminalul 3) este la zero, dar o intrare a porții C este la 0 și ieșirea la 1, deci ieșirea porții D este 0.
Când fixăm cheia pe punct, o intrare a lui A este 0 (dată de ieșirea oscilatorului), deci ieșirea sa trece în 1 și C2 se descarcă până la 1/3 V, iar ieșirea 3 va trece în nivel 1.
Porțile A și B își schimbă din nou starea, dar oscilatorul nu este afectat fiindcă C2 se încarcă deasupra tensiunii de polarizare. Ieșirea porții C este 1, deci terminalul 7 poate fi considerat la +V și viteza de încărcare a lui C2 depinde de R și P2. Când tensiunea la bornele lui C2 atinge 2/3 V, oscilatorul își schimbă starea și C2 începe să se descarce prin R3 și P2. Dacă cheia este menținută în punct, ieșirea porții B este 0 și condensatorul se va descărca până la 1/3 V și un nou ciclu va reîncepe. Dacă cheia este eliberată din punct, C2 se descarcă, dar nu ajunge până la 1/3 V și oscilatorul rămâne blocat.
Dacă ieșirea 3 (NE555) este 0, când apăsăm cheia pe linie obținem același fenomen ca pentru punct, deci ieșirea oscilatorului trece în 1. Intrarea porții C vede mult timp această apăsare a cheii datorită condensatorului C1, care obligă poarta D să basculeze în 0 și să se mențină. R2 este la masă și C2 nu poate să se încarce decât prin R1, P3, R3, P2. Când tensiunea la C2 atinge 2/3 V, oscilatorul basculează, C2 se descarcă prin borna 7 (prin R3 și P2). Aceasta stabilește timpul lung pentru linie față de un punct și spații egale între cele două semne
