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:
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。
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:
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