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NE555
應用最廣泛的 IC NE555
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alexli2k
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:
61
注册日期
:
2013-01-31
主題: 應用最廣泛的 IC NE555
周三 2月 13, 2013 6:26 pm
如果要電子愛好者把平時最常見、應用最廣泛的積體電路做個排名,那麼大名鼎鼎的
555
時基積體電路肯定是首屈一指的了。我作為一名業餘電子愛好者,不光對分析電路和實際製作有著濃厚的興趣,對它們的發展歷史和圍繞著它們引發的故事也同樣有著強烈的好奇。下文是我搜集整理的圍繞著
555
時基積體電路從誕生到現在發生的一系列故事,與大家共賞。
555
時基積體電路是一個把類比電路和數位電路組合而成的混合電路,它將類比功能與邏輯功能整合在一片獨立的積體電路上,極大的拓寬了模擬積體電路的應用範圍。
555
被廣泛用於各種各樣的計時器,脈衝發生器和振盪器等場合。憑藉著模數結合的優勢,
555
可以獨立構成多種功能電路,且精度非常高,能夠產生精確的時間延遲和振盪。時基積體電路的設計構想是在
1970
年由
Hans R.Camenzind
和
Jim Ball
提出的。設計原型經過測試,被移植到
Monochip
模擬陣列,由
Wayne Foletta
和
Qualidyne
Semiconductors
的工程師們進行具體設計。事後,
Signetics
公司接管了他們的設計並開始投入生產,正式量產的第一批
555
積體電路於
1971
年面世。根據應用範圍又把
555
按編號細分為兩個級別:商用級的
NE555
,溫度範圍
0
℃
~
+70
℃
和軍用級的
SE555
,溫度範圍
-55
℃
~
+125
℃
。
555
時基積體電路的封裝分為兩種形式:高可靠性的金屬罐式
8
腳封裝(
T
封裝)和低成本的環氧塑膠
8
腳雙列直插式封裝(
V
封裝)。封裝號尾碼在元件編號後面,因此
Signetics
公司生產的
555
按全編號分別為
NE555V
、
NE555T
、
SE555V
和
SE555T
。這些元件編號對於業餘應用來說,可以不必太過深究,但是若要把元件用在重要場合,從設計的環節就需要仔細考慮了。
一、
555
的由來
555
名稱的由來,按照很多技術文章的說法,
555
時基積體電路的
3
個
“5”
,是源自它電路基片上的三個誤差極小的
5kΩ
電阻構成的基準電壓電路。
555
的等效電路圖如圖
1
所示,從圖
1
中可以清晰的看到
R7
、
R8
、
R9
這三隻
5kΩ
的基準電阻,以串聯的方式接在電源正極與地之間。但是它的設計者
Hans R.Camenzind
曾明確表示,這個數字完全是隨機得來的,設計者本人也沒有給他設計的這個電路起過名字。事實上,它只是碰巧被生產它的
Signetics
公司編入了它們的
5-X-X
系列線性器件家族中,第一個
5
代表
Signetics
公司的
5
系列線性器件一族,後面兩個
5
則是順延的元件編號。
Signetics
公司後來被
Philips
公司收購,但是
Philips
和之後的其他各家晶片製造商都無例外地在它們的元件編號中保留了
“555”
這三個數字。
根據各家製造商生產工藝的不同,標準的
555
時基積體電路在其矽晶片上包含有
20
個左右的電晶體、
2
個二極體和
15
個電阻。常見的
555
為塑封
8
腳雙列直插式封裝,這個封裝的英文縮寫為
DIP8
。
555
的引腳排列如下圖
2
,晶片為引腳朝下,自缺口處逆時針起為
1
~
8
腳。此外,
555
還有兩個擴展型號:二合一的
14
腳雙列直插塑封雙時基積體電路
556
;四合一的
16
腳雙列直插塑封四時基積體電路
558
。
對照圖
1
的等效電路,標準
555
時基積體電路的
8
個引腳名稱見圖
2
,各自的用途如下。
1
.
GND
,電源地或低電平
0V
。通常被連接到電路的公共同地
2
.
TRIG
,觸發
555
使其啟動的時間週期。觸發信號上緣電壓須大於
2/3
VCC
,下緣須低於
1/3VCC
。
3
.
OUT
,在
555
被觸發的時間週期裏,該輸出腳電平移至比電源電壓少
1.7V
的高電平。週期結束以後,電平回復到
OV
左右的低電平。高電平時,該腳最大輸出電流約為
200mA
。
4
.
RESET
,低電平有效的復位腳,當一個低邏輯電平送至這個腳時會重置計時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。
5
.
CTRL
,這個引腳准許由外部電壓改變晶片的觸發和閘限電壓。在
555
的單穩態或振盪模式下
,
可以通過該腳來改變或調整輸出頻率。
6
.
THR
,閾值高於
2/3VCC
,使輸出呈低態。當這個接腳的電壓從
1/3 VCC
電壓以下移至
2/3VCC
以上時啟動這個動作。
7
.
DIS
,這個引腳和
OUT
引腳有著相同的低電平電流輸出能力,當輸出為高電平時,其對地為高阻抗;當輸出為低電平時,其對地為低阻抗。
8
.
Vcc, 555
的正電源電壓端。標準電壓範圍為
4.5
~
16V
。
注意:四時基積體電路
558
內部的四組
DIS
和
THR
是連接工作的,它的
TRIG
下降沿也比
555
和
556
敏感。具體電氣參數需查看對應生產商的資料手冊。
Signetics
公司生產的標準塑封
NE555
,電氣指標如表
1
所示。其他晶片製造商生產的
555
時基積體電路根據應用場合和各家的生產工藝,可能會有一些差異。此外還有
555
的低功耗
CMOS
版本,
7555
等。
二、
555
的特點
555
時基積體電路電路的特點主要體現在以下幾個方面。
1
.只需簡單的電阻器、電容器,即可完成特定的振盪延時作用。其延時範圍極廣,可由幾微秒至幾小時之久。
2
.電源適應範圍大,
它的輸出電平及輸入觸發電平,可與
TTL
,
CMOS
等邏輯電路的高、低電平匹配。
也可以和模擬運算放大器、運算放大器共同組成某些功能和特性不同的模組電路。
在電腦誕生的早期,
NE555
曾被用於蘋果
Ⅱ
型和
IBM
電腦的輸入設備。
還有一個鮮為人知的故事,在
20
世紀
70
年代,
555
剛誕生的時候,曾被駭客用來破解早期的電信系統的長途電話交換機
BLUE BOX
。由此也可以看出這塊小晶片的威力。
3
.輸出電流大,可直接推動小喇叭、電機、繼電器等多種負載。非常適合用在自動控制電路中。
4
.計時精確度高、溫度穩定度佳,價格便宜。
由於
555
時基積體電路使用方便,價格低廉,穩定性好。自其誕生之日起,直至今日,雖然已經過了
40
個年頭,但是這片積體電路仍然在各種場合被廣泛的使用著。保守估計,全球各家晶片製造商每年製造的
555
積體電路大概在
1
億片左右。
NE555
有三種工作模式:
1
.單穩態模式。在這種模式下,
555
作為
“
一次性
”
脈衝發生器使用。應用範圍包括計時器、脈衝丟失檢測、觸摸開關、分頻器、電容測量、脈衝寬度調製、速率檢測等。
2
.非穩態模式。用途包括
LED
和燈閃光燈,脈衝生成,邏輯時鐘,安全報警,脈衝位置調製等。
3
.雙穩態模式或施密特觸發器模式。如果
DIS
腳懸空,
555
可作為觸發器使用。用途包括比較器、鎖存器、反相器、方波輸出及整形等。
三、各家生產的
555
時基積體電路
表
2
總結了各大晶片製造商生產的眾多型號,引腳相容的
555
時基積體電路,包括
CMOS
版本,方便電子愛好者查閱。
現在網上常見的
555
時基積體電路是
8
腳塑封雙列直插(見圖
3
)或
8
腳貼片式
NE555
,價格在 1.0
元
~1.5
左右,完全滿足業餘電子製作的要求
~
轉自
中國電子製作網
~
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第
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