LABE04 5 oct Table des matières. Métraux Nathanaël - YTM1 1 TLC556

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1 Table des matières Cahier des charges...2 a)... 2 b)... 2 Bref rappel théorique... 2 Mode astable... 3 Mode monostable... 3 Introduction...3 Calculs pour l'astable... 3 Formules utilisées... 3 Tableau des valeurs... 4 Montage...5 Schéma de montage... 5 Mesures... 5 Description des canaux utilisés sur l'oscilloscope... 5 Mesure aux bornes du condensateur... 7 Mesures sur les flans... 8 Calculs pour la monostable...9 Formules utilisées... 9 Tableau des valeurs... 9 Montage...10 Schéma de montage Mesures...10 Description des canaux utilisés sur l'oscilloscope Mesure avec un interrupteur Remarques...13 Schéma de montage Calculs Résultat de mesure Conclusion...14 Métraux Nathanaël - YTM1 1 TLC556

2 Cahier des charges Ce circuit peut travailler en temporisateur (monostable) ou en oscillateur (astable). Il contient 2 structures identiques a) A partir des données du fabriquant (datasheet), réaliser le montage en oscillateur donné à la figure 3. Pour cela, il faut se fixer une fréquence que l'on aimerait obtenir et calculer les éléments RC externes à rajouter selon les formules et explications données. Attention à ne pas dépasser la tension d'alimentation donnée sur la 1 ere page. Mesurer et relever le signal obtenu à la sortie et celui sur le condensateur C T. Voir dans quelle mesure on peut changer le rapport cyclique (duty cycle) avec R A et R B. b) Avec la 2 éme structure du 556 réaliser le montage en monostable (impulsion calibrée). Se fixer une durée d'impulsion (C entre 10NF et 100NF), calculer les composants nécessaires et câbler le montage. Vérifier le fonctionnement à l'oscilloscope. Bref rappel théorique Le composant 555 contient dans le même petit boîtier un oscillateur à relaxation, deux comparateurs, une bascule RS et un transistor de décharge. Ce composant possède des applications plus que nombreuses, dont la bascule monostable et la astable. Métraux Nathanaël - YTM1 2 TLC556

3 Mode astable Lorsque Q est au niveau bas, le transistor est bloqué et le condensateur se charge via une résistance totale R A R B. Donc, la constante de temps de charge égale R A R B C. La tension de seuil augmente à mesure que le condensateur se charge. Finalement la tension de 2V CC seuil dépasse ; alors la sortie de niveau haut du comparateur du haut met la 3 bascule au niveau haut. Q étant de niveau haut, le transistor se sature et met la broche 1 à la masse. Alors le condensateur se décharge via R B. Donc, la constante de temps de décharge égale R B C. Lorsque la tension entre les bornes du condensateur chute légèrement au dessous de niveau bas. V CC 3 Mode monostable, la sortie de niveau haut du comparateur du bas remet la bascule au V CC Lorsque l'entrée de basculement est légèrement inférieure à, la sortie de niveau 3 haut du comparateur du bas remet la bascule au niveau bas. Cela bloque le transistor et permet au condensateur de se charger. Lorsque la tension entre les bornes du condensateur V CC est légèrement supérieure à, la sortie de niveau haut du comparateur du haut met 3 la bascule au niveau haut. Le transistor conduit dès que Q passe au niveau haut. Introduction La fréquence désirée n'étant pas indiquée dans le cahier des charges, je l'ai donc fixée a 1 [khz]. Si la patte «THRESHOLD» est connectée à la patte «TRIGGER», le TLC556 travail en multivibrateur. Les équations ci-dessous, permettent de calculer la fréquence de l'oscillation. Calculs pour l'astable Formules utilisées 1.44 F = R A 2 R B C Fréquence de sortie Erreur= 1 Fcalc 100 Fref Taux d'erreur Métraux Nathanaël - YTM1 3 TLC556

4 Valeurs utilisées pour les calculs F ð Fréquence fixée à 1 [khz] C T ð Condensateur fixé à 100 [nf] Tableau des valeurs Calcul du couple de résistances R A et R B valeurs normalisées. pour obtenir la fréquence la plus proche avec des R A [Ohm] R B [Ohm] Val. normalisées Calc. Norm. F [Hz] % Erreur K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K Le tableau nous permet de sortir les valeurs normalisées qui théoriquement sont le plus proche de la réalité. RA ð 3K3 [Ohm] RB ð 5K6 [Ohm] 0.69 % d'erreur sur la fréquence Métraux Nathanaël - YTM1 4 TLC556

5 Montage Schéma de montage Mesures Description des canaux utilisés sur l'oscilloscope Ch1 ð Sortie du 556 en patte 5. Ch2 ð Point de mesure entre les résistances R A et R B (Patte 1 du 556). Ch3 ð Point de mesure entre C T et R B (patte 2 et 6 du 556). Métraux Nathanaël - YTM1 5 TLC556

6 La mesure ci-dessous nous montre que la fréquence est à [khz] contrairement au 1 [khz] fixé plus haut dans le rapport. Il est a noter que le rapport cyclique est de 61%. Les 40 [Hz] de différence sont dû à la tolérance des composants et ne font que 4% de différence. Mesure globale Le couple de résistances choisit est R A = 3K3 et R B = 5K6 ce qui nous permet de calculer le rapport cyclique avec précision. R B 100 R A 2 R B = 5 K6 3 K3 2 5 K6 100=38.62 Calcul permettant de trouver le rapport à 0. Pour trouver le rapport cyclique par rapport 1, il faut faire: 100% 38.62% = 61.38% Cette valeur correspondant relativement bien avec la valeur mesurée à l'oscilloscope. Métraux Nathanaël - YTM1 6 TLC556

7 Mesure aux bornes du condensateur L'image ci-dessous montre la tension aux bornes du condensateur C T. La tension V CC est de 9 car en théorie on devrait avoir des seuils tous les 3V. Avec les curseurs ont peut voir un signal triangulaire (ou presque) avec une amplitude de 3V ainsi qu'un «offset» de 3V ce qui correspond aux principes décrit plus haut. Tension aux bornes du condensateur Métraux Nathanaël - YTM1 7 TLC556

8 Mesures sur les flans Temps de montée Lorsque l'on zoom sur le flan montant on peut y voir une pointe qui pourrait dans certain as poser des problème car son amplitude est de 1.52V avec V CC de 8.5V. Le temps de montée est de [ns]. Temps de descente L'image montre le temps de descente de l'impulsion qui est de 15 [ns]. Métraux Nathanaël - YTM1 8 TLC556

9 Calculs pour la monostable Formules utilisées W =1.1 R A C T Temps de maintien Valeurs utilisées pour les calculs Erreur= 1 Wcalc 100 Wref Taux d'erreur W ð Temps de maintien fixé a 10 [ms] Tableau des valeurs Calcul du couple de résistances R A et R B valeurs normalisées. pour obtenir la fréquence la plus proche avec des C T [nf] R A [Ohm] Val. normalisées Calc. Norm. W [ms] % Erreur M K K K K K K K K K K K Le tableau nous permet de sortir les valeurs normalisées qui théoriquement sont le plus proche de la réalité pour la largeur voulue. C T ð 27 [nf] R A ð 330K [Ohm] C T ð 33 [nf] R A ð 270K [Ohm] % d'erreur sur le temps Durée de l'impulsion de 9.8 [ms] Métraux Nathanaël - YTM1 9 TLC556

10 Les valeurs disponibles dans le stock du laboratoire ne permettent pas d'obtenir le couple de composant idéal. Les valeurs utilisées dans la mesure sont: C T ð 39 [nf] R A ð 220K [Ohm] % d'erreur sur le temps Durée de l'impulsion de 9.44 [ms] Montage Schéma de montage Mesures Description des canaux utilisés sur l'oscilloscope Ch1 ð Sortie du 556 en patte 9. Ch2 ð Signal aux bornes du condensateurs C T ainsi patte 12 et 13. Ch3 ð Signal à l'entrée du montage. Métraux Nathanaël - YTM1 10 TLC556

11 Allure du signal avec un générateur Le ch3 montre une impulsion d'environ 6 [ms], cette impulsion remplace l'interrupteur pour éviter les crampes en fin de journée de test. Le générateur est réglé sur 35 [Hz] et 7V d'amplitude, la tension d'alimentation étant à 9V. L'impulsion est déformée à cause de la résistance de 1K qui interfère avec la résistance interne de 50R du générateur. Le ch2 montre bien que lorsque l'entrée trigger (ch3) passe à 0 la bascule change d'état et le 2V CC transistor de décharge se bloque. Au moment ou la tension de C T atteint 6V ou, la 3 bascule commute au travers du comparateur et le transistor de décharge se met a conduire, déchargeant ainsi le condensateur (U CT = 0V). Lors des calculs j'avais fixé un temps de maintient de 10 [ms], le temps de maintient mesurée est de ms. Métraux Nathanaël - YTM1 11 TLC556

12 Mesure avec un interrupteur Allure du signal avec interrupteur Le principe de la monostable est entre autre utilisé pour éviter les rebond d'un interrupteur. L'image ci-dessous, montre un un rebonds de contact sur le ch3, le ch2 monte a 1 lors du premier flan, les impulsion durant moins de 10 ms elles n'influenceront pas la sortie ch2. Si le signal ch3 reste à 1 plus de 10 ms, le temps de sortie sera plus longtemps à 1 car l'entrée trigger reste plus basse que V CC 3 relâchement du switch le condensateur étant plus haut que directement au niveau 0. donc le condensateur se charge en permanence, lors du 2V CC 3 la sortie repasse Métraux Nathanaël - YTM1 12 TLC556

13 Remarques Le montage en astable ne permet pas d'obtenir un rapport cyclique de 50% car le on aura (R A + R B) à la charge et R B seul à la décharge. Pour contrer ce problème on peut utilisé le 555 juste comme un trigger de Schmitt. Le schéma ci-après permet de faire ce montage. Schéma de montage Calculs F= 1 khz C = 100 NF F = 0.72 R C ð R= 0.72 F C = =7.2 K Métraux Nathanaël - YTM1 13 TLC556

14 Résultat de mesure On peut voir sur l'oscillograme ci-dessus que le rapport cyclique est bien de 50%, ce montage ne peut produire que un rapport cyclique du fait que l'on charge est décharge le condensateur au travers de la même résistance. La fréquence est fausse car la résistance de 7K2 n'existe pas, elle a été remplacée pas une 8K2 qui charge et décharge le condensateur plus lentement donc la fréquence est plus basse. Le but de cette partie étant de voir qu'il était belle et bien possible de faire un rapport cyclique de 50% avec un 555. Conclusion Ce laboratoire m'a permit de découvrir le 555 qui semble être un IC pour concevoir des gadgets dans les revues électronique, alors que l'on peut lui imaginer une multitude d'application plus professionnel tel qu'un anti-rebond ou un oscillateur. J'ai pas la même occasion pu mieux comprendre son fonctionnement en créant un petit rappel théorique sur son fonctionnement. Après avoir essayé avec une multitude de solution pour obtenir un rapport cyclique de 50%, j'en ai conclu qu'il fallait une résistance R A au moins 200 fois plus grande que R B, sauf si on utilise la méthode citée dans les remarque. Métraux Nathanaël, CPNV, le 5 octobre Métraux Nathanaël - YTM1 14 TLC556