555定時器

555定時器

1971年西格尼蒂克公司發布的芯片
555定時器是一種集成電路芯片,常被用于定時器、脈沖産生器和振蕩電路。555可被作為電路中的延時器件、觸發器或起振元件[1]。555定時器于1971年由西格尼蒂克公司推出,由于其易用性、低廉的價格和良好的可靠性,被廣泛應用于電子電路的設計中。許多廠家都生産555芯片,包括采用雙極型晶體管的傳統型号和采用CMOS設計的版本。555被認為是年産量最高的芯片之一,僅2003年,就有約10億枚的産量。555還有低功耗的版本,包括7555和使用CMOS電路的TLC555。7555的功耗比标準的555低,而且其生産商宣稱7555的控制引腳并不像其他555芯片那樣需要接地電容,同時供電與地之間也不需要消除噪聲的去耦電容。
  • 中文名:555定時器
  • 外文名:
  • 用途:
  • 類 别:集成器
  • 特 點:成本低、性能可靠
  • 制作工藝:雙極型(TTL)
  • 類 型:中規模集成器件

設計

555定時器由Hans R. Camenzind于1971年為西格尼蒂克公司設計。西格尼蒂克公司後來被飛利浦公司所并購。

不同的制造商生産的555芯片有不同的結構,标準的555芯片集成有25個晶體管,2個二極管和15個電阻并通過8個引腳引出(DIP-8封裝)。555的派生型号包括556(集成了兩個555的DIP-14芯片)和558與559。

NE555的工作溫度範圍為0-70°C,軍用級的SE555的工作溫度範圍為−55到+125 °C。555的封裝分為高可靠性的金屬封裝(用T表示)和低成本的環氧樹脂封裝(用V表示),所以555的完整标号為NE555V、NE555T、SE555V和SE555T。一般認為555芯片名字的來源是其中的三枚5KΩ電阻,但Hans Camenzind否認這一說法并聲稱他是随意取的這三個數字。

555還有低功耗的版本,包括7555和使用CMOS電路的TLC555。7555的功耗比标準的555低,而且其生産商宣稱7555的控制引腳并不像其他555芯片那樣需要接地電容,同時供電與地之間也不需要消除噪聲的去耦電容。

引腳

DIP封裝的555芯片各引腳功能如下表所示:

引腳

名稱

功能

1

GND(地)

接地,作為低電平(0V)

2

TRIG(觸發)

當此引腳電壓降至1/3VCC(或由控制端決定的阈值電壓)時輸出端給出高電平。

3

OUT(輸出)

輸出高電平(+VCC)或低電平。

4

RST(複位)

當此引腳接高電平時定時器工作,當此引腳接地時芯片複位,輸出低電平。

5

CTRL(控制)

控制芯片的阈值電壓。(當此管腳接空時默認兩阈值電壓為1/3VCC與2/3VCC).

6

THR(阈值)

當此引腳電壓升至2/3VCC(或由控制端決定的阈值電壓)時輸出端給出低電平。

7

DIS(放電)

内接OC門,用于給電容放電。

8

V+,VCC(供電)

提供高電平并給芯片供電。

用途

555定時器可工作在三種工作模式下:

單穩态模式:在此模式下,555功能為單次觸發。應用範圍包括定時器,脈沖丢失檢測,反彈跳開關,輕觸開關,分頻器,電容測量,脈沖寬度調制(PWM)等。

無穩态模式:在此模式下,555以振蕩器的方式工作。這一工作模式下的555芯片常被用于頻閃燈、脈沖發生器、邏輯電路時鐘、音調發生器、脈沖位置調制(PPM)等電路中。如果使用熱敏電阻作為定時電阻,555可構成溫度傳感器,其輸出信号的頻率由溫度決定。

雙穩态模式(或稱施密特觸發器模式):在DIS引腳空置且不外接電容的情況下,555的工作方式類似于一個RS觸發器,可用于構成鎖存開關。

單穩态模式

在單穩态工作模式下,555定時器作為單次觸發脈沖發生器工作。當觸發輸入電壓降至VCC的1/3時開始輸出脈沖。輸出的脈寬取決于由定時電阻與電容組成的RC網絡的時間常數。當電容電壓升至VCC的2/3時輸出脈沖停止。根據實際需要可通過改變RC網絡的時間常數來調節脈寬。

輸出脈寬t,即電容電壓充至VCC的2/3所需要的時間由下式給出:

雖然一般認為當電容電壓充至VCC的2/3時電容通過OC門瞬間放電,但是實際上放電完畢仍需要一段時間,這一段時間被稱為“弛豫時間”。在實際應用中,觸發源的周期必須要大于弛豫時間與脈寬之和(實際上在工程應用中是遠大于)。

雙穩态模式

雙穩态工作模式下的555芯片類似基本RS觸發器。在這一模式下,觸發引腳(引腳2)和複位引腳(引腳4)通過上拉電阻接至高電平,阈值引腳(引腳6)被直接接地,控制引腳(引腳5)通過小電容(0.01到0.1μF)接地,放電引腳(引腳7)浮空。所以當引腳2輸入高(有誤應為低)電壓時輸出置位,當引腳4接地時輸出複位。

無穩态模式

無穩态工作模式下555定時器可輸出連續的特定頻率的方波。電阻R1接在VCC與放電引腳(引腳7)之間,另一個電阻(R2)接在引腳7與觸發引腳(引腳2)之間,引腳2與阈值引腳(引腳6)短接。工作時電容通過R1與R2充電至2/3VCC,然後輸出電壓翻轉,電容通過R2放電至1/3VCC,之後電容重新充電,輸出電壓再次翻轉。

對于雙極型555而言,若使用很小的R1會造成OC門在放電時達到飽和,使輸出波形的低電平時間遠大于上面計算的結果。

為獲得占空比小于50%的矩形波,可以通過給R2并聯一個二極管實現。這一二極管在充電時導通,短路R2,使得電源僅通過R1為電容充電;而在放電時截止以達到減小充電時間降低占空比的效果。

參數

以下為NE555的電氣參數,其他不同規格的555定時器可能會有不同的參數,請查閱數據手冊。

供電電壓(VCC)

4.5-16 V

額定工作電流(VCC= +5 V)

3-6 mA

額定工作電流(VCC= +15 V)

10-15 mA

最大輸出電流

200 mA

最大功耗

600mW

最低工作功耗

30mW(5V),225mW(15V)

溫度範圍

0-70°C

衍生芯片

555定時器有許多不同公司生産的衍生型号,其中有引腳功能不同的型号,也有采用CMOS的設計。有的芯片中包括數個集成的555定時器。555芯片家族的其他一些型号如下:

生産廠商

型号

備注

Avago Technologies

Av-555M

Custom Silicon Solutions

CSS555/CSS555C

CMOS芯片,最低工作電壓1.2V, IDD<5µA

CEMI

ULY7855

ECG Philips

ECG955M

Exar

XR-555

仙童

NE555/KA555

Harris

HA555

IK Semicon

ILC555

CMOS芯片,最低工作電壓2V

英特矽爾

SE555/NE555

英特矽爾

ICM7555

CMOS

Lithic Systems

LC555

美信

ICM7555

CMOS芯片,最低工作電壓2V

摩托羅拉

MC1455/MC1555

美國國家半導體

LM1455/LM555/LM555C

美國國家半導體

LMC555

CMOS芯片,最低工作電壓1.5V

NTE Sylvania

NTE955M

雷聲

RM555/RC555

RCA

CA555/CA555C

意法半導體

NE555N/ K3T647

德州儀器

SN52555/SN72555

德州儀器

TLC555

CMOS芯片,最低工作電壓2V

蘇聯

K1006ВИ1

Zetex

ZSCT1555

最低工作電壓0.9V

恩智浦半導體

ICM7555

CMOS

HFO /東德

B555

日立

HA17555

556雙定時器

在一塊芯片中集成兩個555定時器的型号為556,這種芯片包括14個引腳。

558四定時器

在一塊芯片中集成四個555定時器的型号為558。這種芯片包括16個引腳,其中四個555定時器共用供電、接地和複位的引腳。放電引腳與阈值引腳被合為同一個引腳并被稱為“定時”。同時觸發引腳改為下降沿觸發。

參見

運算放大器

振蕩器

RC電路

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