NE555芯片的工作模式、特點及管腳分配

在設計電子設備時，通常需要形成給定長度的脈衝或生成具有給定頻率和一定長度暫停比的矩形信號。經驗豐富的設計人員可以輕鬆地在單獨的數字元件上設計這樣的設備，但為此目的使用專用芯片更方便。

什麼是NE555，可以在哪裡使用

NE555 設計於 1970 年代，至今仍深受專業人士和業餘愛好者的歡迎。它是一個用 8 個引腳封裝的定時器。它有 DIP 版本或不同的 SMD 版本。

微電路包含兩個比較器 - 上部和下部。在它們的輸入端形成參考電壓，等於電源電壓的 2/3 和 1/3。 分壓器由電阻組成 5 kΩ 電阻。比較器控制 RS 觸發。緩衝放大器和晶體管開關連接到其輸出。每個比較器都有一個空閒輸入，用於提供外部控制信號。上位比較器在出現高電平時觸發，將芯片的輸出變為低電平。較低的“監視”電壓降低到 1/3 VCC 以下並將定時器輸出設置為邏輯 1。

NE555芯片的主要特點

不同製造商的定時器特性可能在很小的範圍內有所不同，但原則上沒有偏差（除了來源不明的芯片，您可以從中期待任何東西）：

• 電源電壓標準規定為 +5V 至 +15V，但數據表的範圍為 4.5...18V。
• 輸出電流為 200 mA。
• 輸出電壓為最大 VCC - 1.6 V，但在 5 V 電源電壓下不低於 2 V。
• 5 V 時的電流消耗不超過 5 mA，15 V 時 - 最高 13 mA。
• 脈衝持續時間形成的準確度 - 不超過 2.25%。
• 最大工作頻率為 500 kHz。

所有參數均針對環境溫度 +25 °С 給出。

引腳分配和排列

無論外殼設計如何，定時器引腳都以標準方式定位 - 從按鍵逆時針（從上方觀察）升序排列，從 1 到 8。每個引腳具有不同的功能：

1. 接地 - 是設備電源的公共線。
2. 觸發 - 當應用低電平時，它觸發第二個（圖中較低的）比較器，其輸出為邏輯 1，將內部 RS 觸發器設置為 0。它連接到外部 RC 鏈定時電路。它優先於 THR。
3. 出去 - 輸出。高信號電平剛好低於電源電壓，低信號電平 - 0,25 V。
4. 重置 - 重置。獨立於其他輸入上的信號，如果為低電平，則將輸出複位為 0 並禁止定時器操作。
5. CTRL - 控制。它在電源總線上始終具有 2/3 的電壓電平。可以在此處應用外部信號，並且可以使用它來調製輸出。
6. 心電圖 - 當達到高電平時（超過電源的 2/3），第一個（電路頂部）觸發器設置為 1，內部 RS觸發 內部 RS 觸發器將變為 1。
7. DIS - 時間電容器放電。當觸發輸出為高電平時，內部晶體管打開並發生快速放電。定時器準備好下一個佔空比。
8. VCC - 電源輸出。它可以提供 5 至 15 V 的電壓。

NE555 操作模式說明

儘管定時器的架構允許它在不同的模式下使用，NE555 有三種典型的操作模式。

單振子（備用多諧振盪器）

初始位置：

• 在輸入 2 處，邏輯電平為高；
• 在觸發器的輸入 R 和 S - 零；
• 觸發輸出 - 1；
• 放電電路三極管開路，電容C旁路；
• 在輸出 3 - 0 級。

當輸入 2 出現零電平時，較低的比較器切換到 1，將觸發復位為 0。芯片輸出上出現高電平。同時晶體管關閉並停止分流電容器。它開始通過電阻器 R 充電。一旦其上的電壓達到 VCC 的 2/3，上比較器就會關閉，將觸發器設置回 1，定時器輸出設置為 0。晶體管打開並對電容器放電。這會在輸出端產生一個正脈衝，其開始由輸入 2 處的外部信號決定，其結束取決於電容器充電的時間，其計算公式為 t=1,1⋅R⋅C .

多諧振盪器

上電時電容放電，輸入2（和6）為邏輯0，定時器輸出為1（這個過程在上一節中有介紹）。通過 R1 和 R2 將電容器充電至 2/3 VCC 後，輸入 6 的高電平將輸出 3 復位為零，放電晶體管將打開。但電容不會直接放電，而是通過R2。最終，電路將返回其原始位置，並且循環將一遍又一遍地重複。從過程描述可以看出，充電時間由電阻R1、R2和電容容量之和決定，放電時間由R1和C決定。可以用可變電阻代替R1和R2並且可操作地控制頻率和脈衝率。計算公式：

• 脈衝持續時間 t1=0.693⋅(R1+R2)⋅C；
• 暫停持續時間 t2=0.693⋅R2⋅C；
• 脈衝重複率 f=1/(0.693(R1+2⋅R2)⋅C。

暫停時間不能超過脈衝時間。為了解決這個限制，放電和充電電路通過一個二極管（陰極到引腳 6，陽極到引腳 7）分開。

施密特觸發器

您可以在 555 芯片上構建施密特觸發器。該設備將緩慢變化的信號（正弦波、鋸齒波等）轉換為方波。這裡沒有使用定時電路，信號被施加到相互連接的輸入 2 和 6。當達到 2/3 VCC 閾值時，輸出電壓跳到 1，當它下降到 1/3 時，它也跳到零。模糊區域是電源電壓的 1/3。

的優點和缺點

NE555 芯片的主要優點是使用簡單——要構建一個電路，只需一個經過精心計算的小型封裝即可。同時，設備成本低。

定時器的主要缺點是脈衝持續時間明顯依賴於電源電壓。這是因為閃變或閃變電路中的電容器通過一個（或兩個）電阻器充電，並且電阻器的上引線連接到電源總線。通過電阻的電流是由 VCC 電壓形成的——它越高，電流越大，電容充電的速度越快，比較器越早觸發，產生的時間間隔就越短。由於某些未知的原因，技術文檔中缺少這一點，但開發人員都知道這一點。

定時器的另一個缺點是比較器的閾值電壓由內部分壓器形成，無法調整。這縮小了 NE555 的應用範圍。

還有一個不愉快的功能。由於輸出級的推挽式設計，在切換的瞬間（當上游晶體管打開而下游晶體管尚未關閉時，反之亦然）) 有一個直通電流脈衝。其持續時間不長，但會導致微電路額外發熱並在電源電路中產生噪聲。

什麼是類似物

自計時器存在以來，開發並發布了大量的克隆。它們由不同的公司生產，但都包含在數字555的名稱中。在生產類似物的工廠中，既有流行的電子元件製造商，也有來自東南亞的不知名製造商。如果第一個提供了聲明的參數，那麼您不應該期望第二個提供任何保證。與聲明特性的偏差可能很大。

蘇聯開發了一個類似的計時器，KR1006VI1。它的功能與原始功能相同，但有一個例外：引腳 2 優先於引腳 6（而不是與NE555相反）。在設計電路時應考慮到這一點。還有一件事：索引 KR 表示該芯片僅提供 DIP8 封裝。

實際應用實例

計時器的實際應用領域很廣，在本次審查的範圍內，我們無法完全披露該主題。但是最常見的例子是值得解析的。

在幾個芯片上的單振盪器模式下，您可以使用限時撥號代碼構建密碼鎖。另一種方法是與各種傳感器一起用作閾值指示器（光、容量填充水平等）。

在多諧振盪器模式（非穩態模式）中，定時器的應用最為廣泛。在幾個定時器上，您可以構建一個菊花鏈開關，分別控制閃爍頻率、開啟時間和暫停時間。您可以使用 NE555 作為時間繼電器的基礎，並形成一個從 1 到 25 秒的消費者開啟時間。您可以為音樂家製作節拍器。這是芯片最常用的模式，無法一一描述。

作為施密特觸發器，定時器不常用。但在沒有頻率驅動器的雙穩態模式下，NE555 用作觸點反彈抑制器或啟停模式下的兩鍵開關。實際上，只使用了內置的 RS 觸發器。在定時器 PWM 調節器的基礎上構建也是眾所周知的。

有描述 NE555 定時器的各種用途的電路集合。他們描述了數千種使用芯片的方法。但設計師的好奇心可能還不夠，他會發現一個額外的，尚未在其他任何地方描述的計時器的使用。芯片設計者提出的可能性允許這樣做。

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