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 應用最廣泛的 IC NE555

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alexli2k



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發表主題: 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.CamenzindJim Ball提出的。設計原型經過測試,被移植到Monochip模擬陣列,由Wayne FolettaQualidyne
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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+125555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NE555VNE555TSE555VSE555T。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“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R7R8R9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DIP8555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18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。

1GND,電源地或低電平0V。通常被連接到電路的公共同地

2TRIG,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
3OUT,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
4RESET,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。
5CTRL,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。
6THR,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。
7DIS,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。
8Vcc, 555的正電源電壓端。標準電壓範圍為4.516V

注意:四時基積體電路558內部的四組DISTHR是連接工作的,它的TRIG下降沿也比555556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TTLCMOS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

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 ~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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