檢視 555計時器的原始碼

{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"
|<center>'''555計時器'''<br><img src="https://cocdig.com/Images/20140315/20140315-0956413595-0.gif" width="280"></center><small>[https://cocdig.com/docs/show-post-1825.html 圖片來自研發互助社區]</small> 
|}

'''555定时器'''555 IC 由 Hans R. Camenzind 於 1971 年設計出來，並於 Signetics 公司  1972 年首次推出，<ref>[https://kknews.cc/zh-tw/news/yb5mqpj.html 555定時器無所不能，到底是何方神聖，各種應用介紹]，每日頭條，2019-03-07</ref> 很快的就普及全球。此 IC 的主要功能是做為方波產生器、振盪器或計時器，是數位電路常使用的元件，通常做成 8 PIN DIP 形式出售。一般常見的 555 計時晶片有 SE555、NE555、LM555…等，基本上用法均相同。555 IC常被用于[[定时器]]、[[脉冲產生器]]和[[電子振盪器|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|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。<ref name="semiconductormuseum.com">[http://www.semiconductormuseum.com/Transistors/LectureHall/Camenzind/Camenzind_Page2.htm Ward, Jack (2004). The 555 Timer IC&nbsp;– An Interview with Hans Camenzind. The Semiconductor Museum. Retrieved 2010-04-05]</ref>

==設計原理==

555定时器由[[Hans R. Camenzind]]于1971年为[[西格尼蒂克|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)。<ref>van Roon, Fig 3 & related text.</ref>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<ref>Scherz, Paul (2000) "Practical Electronics for Inventors", p. 589. McGraw-Hill/TAB Electronics. ISBN 978-0-07-058078-7. Retrieved 2010-04-05.</ref>，但Hans Camenzind否认这一说法并声称他是随意取的这三个数字。<ref name="semiconductormuseum.com"/>

555还有低功耗的版本，包括7555和使用CMOS电路的TLC555。<ref>Jung, Walter G. (1983) "IC Timer Cookbook, Second Edition", pp. 40–41. Sams Technical Publishing; 2nd ed. ISBN 978-0-672-21932-0. Retrieved 2010-04-05.</ref>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]]。

==接腳圖==

DIP封装的555芯片各引脚功能如下表所示：
{| class="wikitable"
!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1/3 ''V''<sub>CC</sub>（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）
| 输出高电平（[[Vcc|+''V''<sub>CC</sub>]]）或低电位。
|-
| 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1/3 ''V''<sub>CC</sub>与2/3 ''V''<sub>CC</sub>）.
|-
| 6
| THR（阈值）
| 当此引脚电压升至2/3 ''V''<sub>CC</sub>（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[[集电极开路|OC门]]，用于给电容放电。
|-
| 8
| ''V''+, ''V''<sub>CC</sub>（供电）
| 提供高电位并给芯片供电。
|}

==用途==

555定时器可工作在三种工作模式下：

* [[多谐振荡器|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。
* [[多谐振荡器|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。
* [[触发器|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===

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''<sub>CC</sub>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''<sub>CC</sub>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。<ref>van Roon, Chapter "Monostable Mode". (Using the 555 timer as a logic clock)</ref>

输出脉宽''t''，即电容电压充至''V''<sub>CC</sub>的2/3所需要的时间由下式给出：
:<math>t = RC\ln(3) \approx 1.1
RC</math>

虽然一般认为当电容电压充至''V''<sub>CC</sub>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）。<ref>{{cite web|url=http://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf |title=存档副本 |accessdate=2011-09-17 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110911095055/http://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf |archivedate=2011-09-11 }}</ref>

===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<sub>1</sub>接在V<sub>CC</sub>与放电引脚(引脚7)之间，另一个电阻(R<sub>2</sub>)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<sub>1</sub>与R<sub>2</sub>充电至2/3 ''V''<sub>CC</sub>，然后输出电压翻转，电容通过R<sub>2</sub>放电至1/3 ''V''<sub>CC</sub>，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R<sub>1</sub>、R<sub>2</sub>与C决定：

<math>f = \frac{1}{\ln(2) \cdot C \cdot (R_1 + 2R_2)}</math><ref>van Roon Chapter: "Astable operation".</ref>

输出高电平时间由下式给出：

<math>\mathrm{high} = \ln(2) \cdot (R_1 + R_2) \cdot C</math>

输出低电平时间由下式给出：

<math>\mathrm{low} = \ln(2) \cdot R_2 \cdot C</math>

R<sub>1</sub>的额定功率要大于<math>\frac{V_{cc}^{2}}{R_1}</math>.

对于双极型555而言，若使用很小的R<sub>1</sub>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<sub>2</sub>并联一个[[二极管]]实现。这一二极管在充电时导通，短路R<sub>2</sub>，使得电源仅通过R<sub>1</sub>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==

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。

{| class="wikitable"
|供电电压(''V''<sub>CC</sub>)
| 4.5-16 V
|-
|额定工作电流(''V''<sub>CC</sub> = +5 V)
| 3-6 mA
|-
|额定工作电流(''V''<sub>CC</sub> = +15 V)
| 10-15 mA
|-
|最大输出电流
| 200 mA
|-
|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==

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：

{| class="wikitable"
! 生产厂商
! 型号
! 备注
|-
| Avago Technologies
| Av-555M
|
|-
| Custom Silicon Solutions<ref>http://www.customsiliconsolutions.com/products-for-ASIC-solutions/standard-IC-products.aspx</ref>
| CSS555/CSS555C
| CMOS芯片，最低工作电压1.2V, IDD<5µA
|-
| CEMI
| ULY7855
|
|-
| ECG Philips
| ECG955M
|
|-
| Exar
| XR-555
|
|-
| [[飞兆半导体公司|仙童]]
| NE555/KA555
|
|-
| Harris Corporation|Harris
| HA555
|
|-
| IK Semicon
| ILC555
| CMOS芯片，最低工作电压2V
|-
| [[英特矽尔]]
| SE555/NE555
|
|-
| [[英特矽尔]]
| ICM7555
| CMOS
|-
| Lithic Systems
| LC555
|
|-
| [[美信集成产品|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
|-
| NTE Sylvania
| NTE955M
|
|-
| [[雷神公司|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===

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。

== 參考文獻 == 
{{reflist}}

[[Category:337 電學；電子學]]