555計時器- 维基百科,自由的百科全书
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555定时器是一種積體電路晶片,常被用于定时器、脉冲產生器和震盪电路。
555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。
... 555定时器于1971年由西格尼蒂克公司( ...
555計時器
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DIP封装的NE555
555内部电路图
555定时器是一種積體電路晶片,常被用于定时器、脉冲產生器和震盪电路。
555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。
555定时器于1971年由西格尼蒂克公司(Signetics)推出,由于其易用性、低廉的价格和良好的可靠性,直至今日仍被广泛应用于电子电路的设计中。
许多厂家都生产555芯片,包括采用双极型晶体管的传统型号和采用CMOS设计的版本。
555被认为是当前年产量最高的芯片之一,仅2003年,就有约10亿枚的产量。
[1]
目录
1设计
2引脚
3用途
3.1单稳态模式
3.2双稳态模式
3.3无稳态模式
4参数
5衍生芯片
5.1556双定时器
5.2558四定时器
6参见
7参考资料
8拓展阅读
9外部链接
设计[编辑]
555定时器由瑞士電子工程師漢斯·R·卡門曾德(HansR.Camenzind)于1971年为西格尼蒂克公司设计。
西格尼蒂克公司后来被飞利浦公司所并购。
不同的制造商生产的555芯片有不同的结构,标准的555芯片集成有25个晶体管,2个二极管和15个电阻并通过8个引脚引出(DIP-8封装)。
[2]555的派生型号包括556(集成了两个555的DIP-14芯片)和558与559。
NE555的工作温度范围为0-70°C,军用级的SE555的工作温度范围为−55到+125°C。
555的封装分为高可靠性的金属封装(用T表示)和低成本的环氧树脂封装(用V表示),所以555的完整标号为NE555V、NE555T、SE555V和SE555T。
一般认为555芯片名字的来源是其中的三枚5KΩ电阻[3],但HansCamenzind否认这一说法并声称他是随意取的这三个数字。
[1]
555还有低功耗的版本,包括7555和使用CMOS电路的TLC555。
[4]7555的功耗比标准的555低,而且其生产商宣称7555的控制引脚并不像其他555芯片那样需要接地电容,同时供电与地之间也不需要消除雜訊的去耦电容。
引脚[编辑]
555芯片引脚图
DIP封装的555芯片各引脚功能如下表所示:
引脚
名称
功能
1
GND(地)
接地,作为低电位(0V)
2
TRIG(触发)
当此引脚电压降至1/3VCC(或由控制端决定的阈值电压)时输出端给出高电位。
3
OUT(输出)
输出高电位(+VCC)或低电位。
4
RST(复位)
当此引脚接高电位时定时器工作,当此引脚接地时芯片复位,输出低电位。
5
CTRL(控制)
控制芯片的阈值电压。
(当此管脚接空时默认两阈值电压为1/3VCC与2/3VCC).
6
THR(阈值)
当此引脚电压升至2/3VCC(或由控制端决定的阈值电压)时输出端给出低电位。
7
DIS(放电)
内接OC门,用于给电容放电。
8
V+,VCC(供电)
提供高电位并给芯片供电。
用途[编辑]
555定时器可工作在三种工作模式下:
单稳态模式:在此模式下,555功能为单次触发。
应用范围包括定时器,脉冲丢失检测,反弹跳开关,轻触开关,分频器,电容测量,脉冲宽度调制(PWM)等。
无稳态模式:在此模式下,555以振荡器的方式工作。
这一工作模式下的555芯片常被用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制(PPM)等电路中。
如果使用热敏电阻作为定时电阻,555可构成温度传感器,其输出信号的频率由温度决定。
双稳态模式(或称施密特触发器模式):在DIS引脚空置且不外接电容的情况下,555的工作方式类似于一个RS触发器,可用于构成锁存开关。
单稳态模式[编辑]
单稳态555电路图
触发信号,电容电压与输出脉冲宽度示意图
在单稳态工作模式下,555定时器作为单次触发脉冲发生器工作。
当触发输入电压降至VCC的1/3时开始输出脉冲。
输出的脉宽取决于由定时电阻与电容组成的RC网络的时间常数。
当电容电压升至VCC的2/3时输出脉冲停止。
根据实际需要可通过改变RC网络的时间常数来调节脉宽。
[5]
输出脉宽t,即电容电压充至VCC的2/3所需要的时间由下式给出:
t
=
R
C
ln
(
3
)
≈
1.1
R
C
{\displaystylet=RC\ln(3)\approx1.1RC}
虽然一般认为当电容电压充至VCC的2/3时电容通过OC门瞬间放电,但是实际上放电完毕仍需要一段时间,这一段时间被称为“弛豫时间”。
在实际应用中,触发源的周期必须要大于弛豫时间与脉宽之和(实际上在工程应用中是远大于)。
[6]
双稳态模式[编辑]
双稳态工作模式下的555芯片类似基本RS触发器。
在这一模式下,触发引脚(引脚2)和复位引脚(引脚4)通过上拉电阻接至高电平,阈值引脚(引脚6)被直接接地,控制引脚(引脚5)通过小电容(0.01到0.1μF)接地,放电引脚(引脚7)浮空。
所以当引脚2输入高(有误应为低)电压时输出置位,当引脚4接地时输出复位。
无稳态模式[编辑]
555无稳态电路
无稳态工作模式下555定时器可输出连续的特定频率的方波。
电阻R1接在VCC与放电引脚(引脚7)之间,另一个电阻(R2)接在引脚7与触发引脚(引脚2)之间,引脚2与阈值引脚(引脚6)短接。
工作时电容通过R1与R2充电至2/3VCC,然后输出电压翻转,电容通过R2放电至1/3VCC,之后电容重新充电,输出电压再次翻转。
无稳态模式下555定时器输出波形的频率由R1、R2与C决定:
f
=
1
ln
(
2
)
⋅
C
⋅
(
R
1
+
2
R
2
)
{\displaystylef={\frac{1}{\ln(2)\cdotC\cdot(R_{1}+2R_{2})}}}
[7]
输出高电平时间由下式给出:
h
i
g
h
=
ln
(
2
)
⋅
(
R
1
+
R
2
)
⋅
C
{\displaystyle\mathrm{high}=\ln(2)\cdot(R_{1}+R_{2})\cdotC}
输出低电平时间由下式给出:
l
o
w
=
ln
(
2
)
⋅
R
2
⋅
C
{\displaystyle\mathrm{low}=\ln(2)\cdotR_{2}\cdotC}
R1的额定功率要大于
V
c
c
2
R
1
{\displaystyle{\frac{V_{cc}^{2}}{R_{1}}}}
.
对于双极型555而言,若使用很小的R1会造成OC门在放电时达到饱和,使输出波形的低电平时间远大于上面计算的结果。
为获得占空比小于50%的矩形波,可以通过给R2并联一个二极管实现。
这一二极管在充电时导通,短路R2,使得电源仅通过R1为电容充电;而在放电时截止以达到减小充电时间降低占空比的效果。
参数[编辑]
以下为NE555的电气参数,其他不同规格的555定时器可能会有不同的参数,请查阅数据手册。
供电电压(VCC)
4.5-16V
额定工作电流(VCC=+5V)
3-6mA
额定工作电流(VCC=+15V)
10-15mA
最大输出电流
200mA
最大功耗
600mW
最低工作功耗
30mW(5V),225mW(15V)
温度范围
0-70°C
衍生芯片[编辑]
555定时器有许多不同公司生产的衍生型号,其中有引脚功能不同的型号,也有采用CMOS的设计。
有的芯片中包括数个集成的555定时器。
555芯片家族的其他一些型号如下:
生产厂商
型号
备注
AvagoTechnologies
Av-555M
CustomSiliconSolutions[8]
CSS555/CSS555C
CMOS芯片,最低工作电压1.2V,IDD<5µA
CEMI
ULY7855
ECGPhilips
ECG955M
Exar
XR-555
仙童
NE555/KA555
Harris
HA555
IKSemicon
ILC555
CMOS芯片,最低工作电压2V
英特矽尔
SE555/NE555
英特矽尔
ICM7555
CMOS
LithicSystems
LC555
美信
ICM7555
CMOS芯片,最低工作电压2V
摩托罗拉
MC1455/MC1555
美国国家半导体
LM1455/LM555/LM555C
美国国家半导体
LMC555
CMOS芯片,最低工作电压1.5V
NTESylvania
NTE955M
雷声
RM555/RC555
RCA
CA555/CA555C
意法半导体
NE555N/K3T647
德州仪器
SN52555/SN72555
德州仪器
TLC555
CMOS芯片,最低工作电压2V
苏联
K1006ВИ1
Zetex
ZSCT1555
最低工作电压0.9V
恩智浦半导体
ICM7555
CMOS
HFO/东德
B555
日立
HA17555
556双定时器[编辑]
在一块芯片中集成两个555定时器的型号为556,这种芯片包括14个引脚。
558四定时器[编辑]
在一块芯片中集成四个555定时器的型号为558。
这种芯片包括16个引脚,其中四个555定时器共用供电、接地和复位的引脚。
放电引脚与阈值引脚被合为同一个引脚并被称为“定时”。
同时触发引脚改为下降沿触发。
参见[编辑]
运算放大器
振荡器
RC电路
参考资料[编辑]
^1.01.1Ward,Jack(2004).The555TimerIC –AnInterviewwithHansCamenzind.TheSemiconductorMuseum.Retrieved2010-04-05.[2011-04-26].(原始内容存档于2017-11-26).
^vanRoon,Fig3&relatedtext.
^Scherz,Paul(2000)"PracticalElectronicsforInventors",p.589.McGraw-Hill/TABElectronics.ISBN978-0-07-058078-7.Retrieved2010-04-05.
^Jung,WalterG.(1983)"ICTimerCookbook,SecondEdition",pp.40–41.SamsTechnicalPublishing;2nded.ISBN978-0-672-21932-0.Retrieved2010-04-05.
^vanRoon,Chapter"MonostableMode".(Usingthe555timerasalogicclock)
^存档副本(PDF).[2011-09-17].(原始内容(PDF)存档于2011-09-11).
^vanRoonChapter:"Astableoperation".
^存档副本.[2011-04-26].(原始内容存档于2011-07-08).
拓展阅读[编辑]
ICTimerCookbook;2ndEd;WalterGJung;SamsPublishing;384pages;1983;ISBN978-0-672-21932-0.
IC555Projects;E.A.Parr;BernardBabaniPublishing;144pages;1978;ISBN978-0-85934-047-2.
555TimerApplicationsSourcebookwithExperiments;HowardMBerlin;SamsPublishing;158pages;1979;ISBN978-0-672-21538-4.
Timer,OpAmp,andOptoelectronicCircuitsandProjects;ForrestMMimsIII;MasterPublishing;128pages;2004;ISBN978-0-945053-29-3.
Engineer'sMini-Notebook –555TimerICCircuits;ForrestMMimsIII;RadioShack;32pages;1989;ASINB000MN54A6.
外部链接[编辑]
维基共享资源中相关的多媒体资源:555計時器
SingleBipolarTimer,TexasInstruments,30pages,2010(页面存档备份,存于互联网档案馆)
SingleCMOSTimer,NationalSemiconductor,12pages,2010
SingleCMOSTimer,DiodesInc,11pages,2006(页面存档备份,存于互联网档案馆)
Single/DualCMOSTimer,Intersil,12pages,2006
DualBipolarTimer,TexasInstruments,16pages,2006(页面存档备份,存于互联网档案馆)
QuadBipolarTimer,NXP/Philips,9pages,2003
NE555datasheetcollection
555TimerCircuits –theAstable,MonostableandBistable(页面存档备份,存于互联网档案馆)
555and556TimerCircuits(页面存档备份,存于互联网档案馆)
Javasimulationof555oscillatorcircuit(页面存档备份,存于互联网档案馆)
UsingNE555asaTemperatureDSP
NE555Frequencyanddutycyclecalculator(页面存档备份,存于互联网档案馆)forastablemultivibrators
Time-lapseintervalometerforSLRsusinga555
555TimerTutorial
CommonMistakesWhenUsinga555Timer(页面存档备份,存于互联网档案馆)
The2011555DesignContest.[2011-05-26].(原始内容存档于2011-07-30).
规范控制
GND:4123406-6
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555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路,因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。