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555定时器

集成电路芯片

  • 中文名:555定时器
  • 类别:集成器
  • 特点:成本低,性能可靠
  • 类型:中规模集成器件
  • 制作工艺:双极型(TTL)
  • 555定时器介绍
    555定时器是一种集成电路芯片,常被用于定时器、脉冲产生器和振荡电路。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。

    外观特点

    555定时器由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)。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,但HansCamenzind否认这一说法并声称他是随意取的这三个数字。

    555还有低功耗的版本,包括7555和使用CMOS电路的TLC555。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噪声的去耦电容定时器

    引脚

    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,作为低电平(0V)

    2

    TRIG(触发)

    当此引脚电压降至1/3V(或由控制端决定的阈值电压)时输出端给出高电平。

    3

    OUT(输出)

    输出高电平(+V)或低电平。

    4

    RST(复位)

    当此引脚接高电平时定时器工作,当此引脚接地时芯片复位,输出低电平。

    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1/3V与2/3V).

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    用途

    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。定时器

    单稳态模式

    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V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V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。

    输出脉宽t,即电容电压充至V的2/3所需要的时间由下式给出:

    555定时器

    虽然一般认为当电容电压充至V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)。

    双稳态模式

    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

    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R接在V与放电引脚(引脚7)之间,另一个电阻(R)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R与R充电至2/3V,然后输出电压翻转,电容通过R放电至1/3V,之后电容重新充电,输出电压再次翻转。

    对于双极型555而言,若使用很小的R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R并联一个二极管实现。这一二极管在充电时导通,短路R,使得电源仅通过R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。定时器

    配置参数

    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(V)

    4.5-16V

    额定工作电流(V=+5V)

    3-6mA

    额定工作电流(V=+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)

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    衍生芯片

    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

    CSS555/CSS555C

    CMOS芯片,最低工作电压1.2V,IDD<5µA

    CEMI

    ULY7855

    ECGPhilips

    ECG955M

    Exar

    XR-555

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    556双定时器

    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

    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

    运算放大器

    •振荡器

    RC电路

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