NE555

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 21. februar 2021; checks kræver 4 redigeringer .

555 - integreret kredsløb , universel timer - en enhed til dannelse (generering) af enkelte og gentagne impulser med stabile tidsmæssige karakteristika. Først udgivet i 1971 af Signetics under betegnelsen NE555 . Funktionelle ækvivalenter til den originale NE555 er tilgængelig i en række forskellige bipolære og CMOS-muligheder. Twin-versionen af 555 er produceret under betegnelsen 556, quad - under betegnelsen 558.

Det er en asynkron RS flip-flop med specifikke inputtærskler, præcist definerede analoge komparatorer og en indbygget spændingsdeler .

Det bruges til at bygge forskellige generatorer, modulatorer , tidsrelæer , tærskelenheder og andre komponenter i elektronisk udstyr. Som eksempler på brugen af en timer-chip kan man angive funktionerne til at genoprette et digitalt signal, der er forvrænget i kommunikationslinjer, afvisningsfiltre , to-positions regulatorer i automatiske kontrolsystemer , pulsspændingsomformere , pulsbreddereguleringsenheder, timere osv. .

Udviklings- og ændringshistorie

I sommeren 1970 var USA i en økonomisk krise. Mikroelektronikvirksomheden Signetics skærer halvdelen af sit personale. Blandt de fyrede var Hans Camenzind , en kredsløbsingeniør, der udviklede PLL - chips hos Signetics . Camenzind fortsatte med at arbejde på analoge kredsløb i sin garage. Først fejlede han det integrerede VCO -kredsløb med en frekvens, der ikke var afhængig af forsyningsspændingen. PLL-kredsløbet, der senere blev udgivet under navnet NE566, indeholdt alle byggestenene i den fremtidige 555 timer - en spændingsdeler, komparatorer, en flip-flop og en analog switch [1] . Det genererede trekantede oscillationer, hvis amplitude blev indstillet af en intern divider, og frekvensen blev indstillet af et eksternt frekvensindstillende RC-kredsløb .

Kamenzind formåede at sælge udviklingen til en tidligere arbejdsgiver og tilbød derefter at modificere IS 566 og forvandle den til en ventende multivibrator - en enkelt pulsgenerator. Idéen mødte modstand: modstandere mente, at en billig integreret timer ville underminere det etablerede marked for operationsforstærkere og zenerdioder , og kun takket være intervention fra salgschefen Art Fury blev projektet godkendt. Fury og kom op med navnet NE555 (NE - præfikset Signe tics ) [2] . I lang tid lykkedes det ikke Kamenzind at pakke kredsløbet ind i en billig otte-benet pakke - den modificerede 556 viste sig at være ni-benet. Løsningen var at erstatte den indbyggede stabile strømgenerator, som opladede tidsindstillingskondensatoren, med en konventionel modstand. I VCO-chippen var en sådan udskiftning uacceptabel; i timer-chippen viste det sig at være berettiget. Det tog yderligere fem måneder at forberede skemaet, der blev fejlrettet på layoutet til produktion. I løbet af denne tid lykkedes det Signetics-medarbejdere, som gik til konkurrenter sammen med udviklingen af Camenzind, at lancere det i en serie, men med starten af salget af den rigtige NE555 opgav de dette projekt. På Furys insisteren blev NE555 solgt til en hidtil uset lav startpris på 75 cent for sin tid - i 1971 var ingen af konkurrenterne klar til at konkurrere på et sådant mærke [3] . Mikrokredsløbet indeholdt 23 transistorer, 16 modstande og 2 dioder [4] .

Da produktionen blev billigere, blev 555 også mestret af konkurrenterne. Russiske analoger af type 555 timere er KR1006VI1, KR1008VI1 og KR1087VI2. KR1087VI3 - dobbelt timer (analog 556); KR1087VI1 - quad timer (svarende til 558). Det skal bemærkes, at KR1006VI1-timeren i sin driftslogik har én forskel fra NE555-prototypen, nemlig stopindgangen R på hjemmets mikrokredsløb har prioritet over startindgangen S, mens andre mikrokredsløb har det modsatte. Denne omstændighed afspejles ikke i den officielle dokumentation for KR1006VI1-chippen og forårsagede derfor ofte problemer for uerfarne radioamatører. Heldigvis er prioriteterne for R- og S-indgangene ligegyldige i de fleste timerdesigns. Forskellige omkostningseffektive modifikationer af timeren produceres også ved hjælp af CMOS-teknologi, for eksempel er disse ICM7555IPA, GLC555 mikrokredsløb og deres hjemlige analog KR1441VI1. Den første CMOS- version begyndte at blive produceret tilbage i 1970'erne hos Intersil [5] .

Beskrivelse og hovedparametre for skemaet

Mikrokredsløbet består af en spændingsdeler med to referencespændinger til sammenligning, to præcisionskomparatorer (lavt og højt niveau), en RS-flip-flop med en ekstra reset-indgang, en åben kollektor transistorkontakt og en udgangseffektforstærker for at øge belastningskapaciteten .

Den nominelle forsyningsspænding for basisversionen af mikrokredsløbet kan være i området 4,5 ... 16,5 V. Nogle modifikationer kan betjenes op til 18 V. CMOS-versioner er kendetegnet ved evnen til at arbejde ved en reduceret forsyningsspænding (fra 2 V).

Den strøm, der forbruges af mikrokredsløbet, kan nå 6 ... 15 mA afhængig af forsyningsspændingen (6 mA ved V CC = 5 V og 15 mA ved V CC = 15 V). Typisk forbrug er mindre og er typisk 3...10 mA i lav tilstand og 2...9 mA i høj tilstand. Det aktuelle forbrug af CMOS-versioner af timeren overstiger ikke hundredvis af mikroampere.

Den maksimale udgangsstrøm for de hjemlige KR1006VI1- og CMOS-versioner af timeren er 100 mA. De fleste af de aktuelt producerede udenlandske analoger fremstillet ved hjælp af bipolar teknologi tillader en udgangsstrøm på op til 200 mA eller mere.

Funktioner og ulemper

Det anvendte kredsløb af en ikke-omskiftelig intern spændingsdeler ved indgangen til den ternære komparator gør det umuligt uafhængigt at indstille sammenligningsspændingerne for de øvre og nedre komparatorer, hvilket reducerer området for mulig anvendelse af mikrokredsløbet. I disse tilfælde kan du bruge en dobbelt komparatorchip med to indbyggede 3I-NOT logiske elementer til at bygge en RS flip-flop NE521 [6] .

Ulemperne ved den bipolære timer inkluderer også et betydeligt pulsstrømforbrug (op til 300-400 mA) på tidspunktet for skift af timeren. Denne strøm er forårsaget af gennemstrømningen af mikrokredsløbets udgangstrin. Denne funktion er forbundet med anbefalingen om at tilslutte en blokerende kondensator på 0,01 ... 0,1 μF mellem ben 5 ("delerstyring") og strømforsyningens minus. Det beskytter mikrokredsløbets interne divider mod interferens induceret i strømkredsløbet på tidspunktet for skift af timeren, hvilket eliminerer ustabiliteten af dens start og øger kredsløbets overordnede pålidelighed. Til lignende formål anbefales mikrokredsløbet at blive shuntet langs strømkredsløbet med en 1 μF keramisk kondensator, som er placeret i umiddelbar nærhed af mikrokredsløbet. Det skal bemærkes, at denne ulempe praktisk talt er elimineret i CMOS-versioner af timeren, så brugen af yderligere kondensatorer med dem er normalt ikke påkrævet.

Placeringen af konklusionerne og betegnelsen på diagrammerne

NE555 er oftest tilgængelig i PDIP8- og SO8-pakker, men andre pakkemuligheder er også tilgængelige. På diagrammerne er det normalt angivet som et rektangel med inskriptionen "G1 / GN", som står for en specialiseret generator, der bruges til at danne enkelte impulser eller serier af impulser. Pinout er standard for alle de samme type mikrokredsløb:

Pin nr. NE555	Pin nr. NE556	Betegnelse	Alternativ betegnelse _	Formål	Beskrivelse
en	7	GND	-U	Generel	Fælles ledning, minus strøm
2	6/8	TRIG	S	lancering	Når spændingen på denne ben falder til under 1/3 af VCC, bliver output høj, og timingen starter.
3	5/9	UD	Q eller ingen betegnelse	Afslut	Denne pin genererer en af to spændinger, omtrent svarende til GND og V CC - 1,5 V, afhængigt af timerens tilstand.
fire	4/10	NULSTIL	E	Nulstil (starttilladelse)	Når en spænding på mindre end 0,7 V tilføres denne indgang, tvinges mikrokredsløbsudgangen til at blive lav (skifter til GND). Dette sker uanset tilstanden af de andre inputs, dvs. denne input har højeste prioritet. Med andre ord, et højt spændingsniveau ved denne indgang (mere end 0,7 V) tillader timeren at starte, ellers er starten deaktiveret.
5	3/11	CTRL	U R	Kontrol (deler kontrol)	Tilsluttes direkte til den interne spændingsdeler. I mangel af et eksternt signal har det en spænding på 2/3 af VCC . Definerer stop- og starttærsklerne.
6	2/12	THR	R	Hold op	Når spændingen på denne pin overstiger spændingen på CTRL pinden, bliver udgangen lav, og intervallet slutter. Stop er muligt, hvis TRIG-indgangen ikke modtager et startsignal, da TRIG-indgangen har prioritet over THR (undtagen KR1006VI1-mikrokredsløbet).
7	1/13	DIS	◊ eller ¤<	Udledning	En åben kollektorudgang , der typisk bruges til at aflade en tidskondensator mellem intervaller. Tilstandene for denne udgang gentager tilstandene for hovedudgangen OUT, så det er muligt at forbinde dem parallelt for at øge timerens belastningskapacitet i forhold til den indgående strøm.
otte	fjorten	VCC _	+U	Mad	Plus mad. 4,5…18 V.

NE555 Driftstilstande

Precision Schmitt Trigger

Når de tilsluttede THRES- og TRIG-indgange er input, vil NE555 fungere som en inverterende præcisions-Schmitt-trigger . Hystereseværdien bestemmes af den indbyggede divider og er lig med en tredjedel af forsyningsspændingen.

Single Vibrator

En indgangsimpuls på lavt niveau ved INPUT-indgangen får timeren til at skifte til timing-tilstand (OUTPUT høj ) i et bestemt tidsrum , og derefter skifter timeren tilbage til en stabil tilstand (OUTPUT lav). Det er værd at bemærke to fakta: $t = 1,1\cdot R\cdot C$

Fremkomsten af et lavt niveau ved RESET-indgangen skifter timeren til en stabil tilstand og overfører OUTPUT-outputtet til et lavt niveau.
Så længe INPUT forbliver lav, er OUTPUT altid høj.

Multivibrator

Spændingen ved udgangen OUTPUT ændres periodisk , rektangulære Frekvens Periode lav -,
Højt niveau varighedgenereres, beskrevet af følgende ligninger:impulser $t_{1}=\ln 2\cdot (R_{1}+R_{2})\cdot C$
$t_{2}=\ln 2\cdot R_{2}\cdot C$
$T=\ln 2\cdot (R_{1}+2R_{2})\cdot C$
${\displaystyle f={\frac {1}{T}}=1/({\ln 2\cdot (R_{1}+2\cdot R_{2})\cdot C)))$
$R_{1}$ $R_{2}$ $C$

t_{1}\approx 0.693\cdot 7000\cdot 0.000047\approx 0.228

Med

t_{2}\approx 0,693\cdot 2000\cdot 0,000047\approx 0,0651

Med

T\approx 0,693\cdot 9000\cdot 0,000047\approx 0,293

Med

f\approx {\frac {1.44}{9000\cdot 0.000047}}\ca. 3.41

Hvis den nødvendige varighed af det lave niveau er længere end varigheden af det høje niveau ( driftscyklussen er større end 2), er det nødvendigt at supplere ovennævnte kredsløb med en diode , hvis anode er forbundet med ben 7, og katoden til pin 6 på NE555 chippen. I dette tilfælde vil kondensator C blive opladet gennem modstand R1 (og R2 vil blive kortsluttet af dioden), og højniveauvarigheden vil blive bestemt af formlen . Ved afladning vil strømmen flyde fra kondensator C gennem modstand R2 til ben 7 på mikrokredsløbet - DISCHARGE, kun designet til at aflade kondensatoren. Modstand R1 Frekvensperiode Fulder ikke involveret i afladningen, og varigheden af det lave niveau vil følgelig være: af arbejdscyklussen i området 1 ... 99 % For eksempel, når
$t_{1}=\ln 2\cdot R_{1}\cdot C\approx 0,693\cdot R_{1}\cdot C$

$t_{2}=\ln 2\cdot R_{2}\cdot C\approx 0.693\cdot R_{2}\cdot C$
$T=\ln 2\cdot (R_{1}+R_{2})\cdot C\approx 0,693\cdot (R_{1}+R_{2})\cdot C$
$f=1/({\ln 2\cdot (R_{1}+R_{2})\cdot C})$

R_{1}

\u003d 2,5 kOhm \u003d 2500 Ohm, \u003d 7,5 kOhm \u003d 7500 Ohm, \u003d 147 uF \u003d 0,000147 F vi har:

R_{2}

C

t_{1}\approx 0,693\cdot 2500\cdot 0,000147\approx 0,254

Med

t_{2}\approx 0,693\cdot 7500\cdot 0,000147\approx 0,764

Med

T\approx 0.693\cdot 10000\cdot 0.000147\approx 1.019

Med

f\approx {\frac {1}{0.6931472\cdot 10000\cdot 0.000147}}\ca. 0.981

Noter

↑ Camenzind, 2005 , s. 11-1.
↑ Camenzind, 2005 , s. 11-2,11-3.
↑ Camenzind, 2005 , s. 11-3.
↑ Brian Santo . Signetics NE555 Timer (1971) , 25 Microchips That Shook the World , IEEE Spectrum (1. maj 2009). Arkiveret fra originalen den 30. marts 2014. Hentet 9. december 2015.
↑ Camenzind, 2005 , s. 11-7.
↑ NE521 højhastigheds-dobbelt-differential-komparator/sense-forstærker . Hentet 15. august 2016. Arkiveret fra originalen 22. august 2016. (ubestemt)

Kilder

Camenzind, H. Design af analoge kredsløb. - Virtualbookworm Publishing, 2005. - 244 s. — ISBN 9781589397187 .
Evseev A. N. Elektroniske enheder til hjemmet. - M . : Radio, 1994. - 144 s.
Gavrilov K. Anvendelse af KR1441VI1-chippen: Radio. - 2011. - Nr. 6 . - S. s. 34-36 .