NE555芯片的工作模式、特点及管脚分配

在设计电子设备时，通常需要形成给定长度的脉冲或生成具有给定频率和一定长度暂停比的矩形信号。经验丰富的设计人员可以轻松地在单独的数字元件上设计这样的设备，但为此目的使用专用芯片更方便。

什么是NE555，可以在哪里使用

NE555 设计于 1970 年代，至今仍深受专业人士和业余爱好者的欢迎。它是一个用 8 个引脚封装的定时器。它有 DIP 版本或不同的 SMD 版本。

微电路包含两个比较器 - 上部和下部。在它们的输入端形成参考电压，等于电源电压的 2/3 和 1/3。 分压器由电阻组成 5 kΩ 电阻。比较器控制 RS 触发。缓冲放大器和晶体管开关连接到其输出。每个比较器都有一个空闲输入，用于提供外部控制信号。上位比较器在出现高电平时触发，将芯片的输出变为低电平。较低的“监视”电压降低到 1/3 VCC 以下并将定时器输出设置为逻辑 1。

NE555芯片的主要特点

不同制造商的定时器特性可能在很小的范围内有所不同，但原则上没有偏差（除了来源不明的芯片，您可以从中期待任何东西）：

• 电源电压标准规定为 +5V 至 +15V，但数据表的范围为 4.5...18V。
• 输出电流为 200 mA。
• 输出电压为最大 VCC - 1.6 V，但在 5 V 电源电压下不低于 2 V。
• 5 V 时的电流消耗不超过 5 mA，15 V 时 - 最高 13 mA。
• 脉冲持续时间形成的准确度 - 不超过 2.25%。
• 最大工作频率为 500 kHz。

所有参数均针对环境温度 +25 °С 给出。

引脚分配和排列

无论外壳设计如何，定时器引脚都以标准方式定位 - 从按键逆时针（从上方观察）升序排列，从 1 到 8。每个引脚具有不同的功能：

1. 接地 - 是设备电源的公共线。
2. 触发 - 当应用低电平时，它触发第二个（图中较低的）比较器，其输出为逻辑 1，将内部 RS 触发器设置为 0。它连接到外部 RC 链定时电路。它优先于 THR。
3. 出去 - 输出。高信号电平刚好低于电源电压，低信号电平 - 0,25 V。
4. 重置 - 重置。独立于其他输入上的信号，如果为低电平，则将输出复位为 0 并禁止定时器操作。
5. CTRL - 控制。它在电源总线上始终具有 2/3 的电压电平。可以在此处应用外部信号，并且可以使用它来调制输出。
6. 心电图 - 当达到高电平时（超过电源的 2/3），第一个（电路顶部）触发器设置为 1，内部 RS触发 内部 RS 触发器将变为 1。
7. DIS - 时间电容器放电。当触发输出为高电平时，内部晶体管打开并发生快速放电。定时器准备好下一个占空比。
8. VCC - 电源输出。它可以提供 5 至 15 V 的电压。

NE555 操作模式说明

尽管定时器的架构允许它在不同的模式下使用，NE555 有三种典型的操作模式。

单振子（备用多谐振荡器）

初始位置：

• 在输入 2 处，逻辑电平为高；
• 在触发器的输入 R 和 S - 零；
• 触发输出 - 1；
• 放电电路三极管开路，电容C旁路；
• 在输出 3 - 0 级。

当输入 2 出现零电平时，较低的比较器切换到 1，将触发复位为 0。芯片输出上出现高电平。同时晶体管关闭并停止分流电容器。它开始通过电阻器 R 充电。一旦其上的电压达到 VCC 的 2/3，上部比较器就会关闭，将触发器设置回 1，定时器输出设置为 0。晶体管打开并对电容器放电。这会在输出端产生一个正脉冲，其开始由输入 2 处的外部信号决定，其结束取决于电容器充电的时间，其计算公式为 t=1,1⋅R⋅C .

多谐振荡器

接通电源时，电容放电，输入2（和6）为逻辑0，定时器输出为1（此过程在上一节中描述）。通过 R1 和 R2 将电容器充电至 2/3 VCC 后，输入 6 的高电平将输出 3 复位为零，放电晶体管将打开。但电容不会直接放电，而是通过R2。最终，电路将返回其原始位置，并且循环将一遍又一遍地重复。从过程描述可以看出，充电时间由电阻R1、R2和电容容量之和决定，放电时间由R1和C决定。可以用可变电阻代替R1和R2并且可操作地控制频率和脉冲率。计算公式：

• 脉冲持续时间 t1=0.693⋅(R1+R2)⋅C；
• 暂停持续时间 t2=0.693⋅R2⋅C；
• 脉冲重复率 f=1/(0.693(R1+2⋅R2)⋅C。

暂停时间不能超过脉冲时间。为了解决这个限制，放电和充电电路通过一个二极管（阴极到引脚 6，阳极到引脚 7）分开。

施密特触发器

您可以在 555 芯片上构建施密特触发器。该设备将缓慢变化的信号（正弦波、锯齿波等）转换为方波。这里没有使用定时电路，信号被施加到相互连接的输入 2 和 6。当达到 2/3 VCC 阈值时，输出电压跳到 1，当它下降到 1/3 时，它也跳到零。模糊区域是电源电压的 1/3。

的优点和缺点

NE555 芯片的主要优点是使用简单——要构建一个电路，只需一个经过精心计算的小型封装即可。同时，设备成本低。

定时器的主要缺点是脉冲持续时间明显依赖于电源电压。这是因为闪变或闪变电路中的电容器通过一个（或两个）电阻器充电，并且电阻器的上引线连接到电源总线。通过电阻的电流是由 VCC 电压形成的——它越高，电流越大，电容充电的速度越快，比较器越早触发，产生的时间间隔就越短。由于某些未知的原因，技术文档中缺少这一点，但开发人员都知道这一点。

定时器的另一个缺点是比较器的阈值电压由内部分压器形成，无法调整。这缩小了 NE555 的应用范围。

还有一个不愉快的功能。由于输出级的推挽式设计，在切换的瞬间（当上游晶体管打开而下游晶体管尚未关闭时，反之亦然）) 有一个直通电流脉冲。其持续时间不长，但会导致微电路额外发热并在电源电路中产生噪声。

什么是类似物

自计时器存在以来，开发并发布了大量的克隆。它们由不同的公司生产，但都包含在数字555的名称中。在生产类似物的工厂中，既有流行的电子元件制造商，也有来自东南亚的不知名制造商。如果第一个提供了声明的参数，那么您不应该期望第二个提供任何保证。与声明特性的偏差可能很大。

苏联开发了一个类似的计时器，KR1006VI1。它的功能与原始功能相同，但有一个例外：引脚 2 优先于引脚 6（而不是与NE555相反）。在设计电路时应考虑到这一点。还有一件事：索引 KR 表示该芯片仅提供 DIP8 封装。

实际应用实例

计时器的实际应用领域很广，在本次审查的范围内，我们无法完全披露该主题。但是最常见的例子是值得解析的。

在几个芯片上的单振荡器模式下，您可以使用限时拨号代码构建密码锁。另一种方法是与各种传感器一起用作阈值指示器（光、容量填充水平等）。

在多谐振荡器模式（非稳态模式）中，定时器的应用最为广泛。在几个定时器上，您可以构建一个菊花链开关，分别控制闪烁频率、开启时间和暂停时间。您可以使用 NE555 作为时间继电器的基础，并形成一个从 1 到 25 秒的消费者开启时间。您可以为音乐家制作节拍器。这是芯片最常用的模式，无法一一描述。

作为施密特触发器，定时器不常用。但在没有频率驱动器的双稳态模式下，NE555 用作触点反弹抑制器或启停模式下的两键开关。实际上，只使用了内置的 RS 触发器。在定时器 PWM 调节器的基础上构建也是众所周知的。

有描述 NE555 定时器的各种用途的电路集合。他们描述了数千种使用芯片的方法。但设计师的好奇心可能还不够，他会发现一个额外的，尚未在其他任何地方描述的计时器的使用。芯片设计者提出的可能性允许这样做。

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