NE555

NE555
Внешний вид таймера NE555N (буква N обозначает тип корпуса — PDIP8)
Логическая диаграмма
Принципиальная схема

555 — аналоговая интегральная схема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и периодических импульсов стабильной длительности или частоты. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени и аналогичных узлов электронных устройств. В качестве примеров применения таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтров дребезга, двухпозиционных регуляторов в системах автоматического регулирования, двухпозиционных стабилизаторов-регуляторов, интегральных таймеров и др. Впервые выпущен в 1971 году компанией Signetics под обозначением NE555. Функциональные аналоги оригинального NE555 выпускаются во множестве биполярых и КМОП-вариантов. Сдвоенная версия 555 выпускается под обозначением 556, счетверенная — под обозначением 558.

Содержание

История разработки. Модификации

Летом 1970 года США находились в экономическом кризисе. Микроэлектронная компания Signetics сократила половину персонала. Среди уволенных оказазался и схемотехник Ганс Камензинд, разрабатывавший на Signetics микросхемы ФАПЧ. Камензинд продолжил работу над аналоговыми схемами у себя в гараже. Вначале он отладил схему интегрального ГУН с частотой, не зависившей от напряжения питания. Схема ФАПЧ, впоследствии выпускавшаяся под именем NE566, содержала все структурные блоки будущего таймера 555 — делитель напряжения, компараторы, триггер и аналоговый ключ[1]. Она вырабатывала колебания треугольной формы, амплитуда которых была задана внутренним делителем, а частота — внешней частотозависимой RC-цепью.

Камензинд сумел продать разработку бывшему работодателю, а затем предложил доработать ИС 566, превратив её в ждущий мультивибратор — генератор одиночных импульсов. Идея встретила сопротивление: оппоненты полагали, что дешёвый интегральный таймер подорвёт сложившийся рынок операционных усилителей и стабилитронов, и только благодаря вмешательству руководителя продаж Арта Фьюри проект получил одобрение. Фьюри и придумал ему название NE555 (NE — префикс Signetics)[2]. Долгое время Камензинду не удавалось упаковать схему в дешёвый восьмивыводной корпус — модифицированный 556 получался девятивыводным. Решением стала замена встроенного генератора стабильного тока, заряжавшего времязадающий конденсатор, на обычный резистор. В микросхеме ГУН такая замена была недопустимой, в микросхеме таймера она оказалась оправданной. Ещё пять месяцев заняла подготовка отлаженной на макете схемы к производству. За это время сотрудники Signetics, ушедшие к конкурентам вместе с разработкой Камензинда, успели запустить её в серию, но с началом продаж настоящего NE555 отказались от этого проекта. По настоянию Фьюри NE555 продавался по беспрецедентно низкой для своего времени стартовой цене в 75 центов — в 1971 году никто из конкурентов не был готов к соперничеству на такой отметке[3].

По мере удешевления производства выпуск 555 освоили и конкуренты. Первую КМОП-версию начали выпускать ещё в 1970-е годы на Intersil[4]. Российскими аналогами таймеров типа 555 являются КР1006ВИ1 и КР1087ВИ2. КР1087ВИ3 — сдвоенный таймер (аналог 556); КР1087ВИ1 — счетверённый таймер (аналог 558). Следует заметить, что таймер КР1006ВИ1 по своей логике работы имеет одно отличие от прототипа NE555, а именно вход сброса R отечественной микросхемы имеет приоритет над входом установки S, а у других микросхем — наоборот. Выпускаются различные экономичные аналоги таймера, выполненные по КМОП-технологии, например это микросхема ICM7555IPA и её отечественный аналог КР1441ВИ1.

Описание схемы

Микросхема состоит из делителя напряжения с двумя выходными напряжениями сравнения, прецизионного триггера Шмитта с RS-триггером с дополнительным сбросом R1, транзисторного ключа с открытым коллектором и выходного усилителя мощности для увеличения нагрузочной способности.

Недостатки

Применённая схема неотключаемого внутреннего делителя напряжения на входе троичного компаратора делает невозможным независимую установку напряжения сравнения нижнего компаратора, что резко уменьшает область возможного применения микросхемы.

Расположение выводов

NE555 чаще всего выпускается в корпусе PDIP8, но встречаются и другие варианты корпуса. Расположение выводов является стандартным:

№ вывода
NE555
№ вывода
NE556
Название Назначение Описание
1 7 GND Общий Общий провод, минус питания
2 6 / 8 TRIG Пуск Когда напряжение на этом выходе упадёт ниже 1/3 от VCC начинается отсчёт времени.
3 5 / 9 OUT Выход Этот вывод переключается между GND и VCC, в зависимости от состояния таймера.
4 4 / 10 RESET Сброс При замыкании этого вывода на GND, вывод OUT переходит в состояние низкого уровня (переключается на GND).
5 3 / 11 CTRL Управление Подключен напрямую к внутреннему делителю напряжения (обычно 2/3 от VCC).
6 2 / 12 THR Останов Интервал заканчивается, когда напряжение на этом выводе превышает напряжение на выводе CTRL.
7 1 / 13 DIS Разряд Вывод типа «открытый коллектор», обычно используется для разрядки времязадающего конденсатора между интервалами.
8 14 VCC Питание Плюс питания (от 3 до 15 Вольт).

Режимы работы NE555

Этот прецизионный триггер Шмитта с RS-триггером имеет 2 основных режима работы в режиме таймера: моностабильный и астабильный.

Моностабильный генератор

Схема подключения таймера в моностабильном режиме

Входной импульс низкого уровня на входе INPUT вызывает переключение таймера в режим отсчёта времени (на выходе OUTPUT высокий уровень), который длится заданный промежуток времени t = 1,1\cdot R\cdot C, а затем таймер переключается обратно в стабильное состояние (низкий уровень на выходе OUTPUT).
Стоит отметить два факта:

  1. Появление низкого уровня на входе RESET переключает таймер в стабильное состояние и переводит выход OUTPUT на низкий уровень.
  2. Пока на входе INPUT остаётся низкий уровень, выход OUTPUT всегда имеет высокий уровень.

Астабильный генератор

Схема подключения таймера в астабильном режиме

Напряжение на выходе OUTPUT периодически меняется, генерируется меандр, описываемый следующими уравнениями:
Длительность высокого уровня t_1 = \ln2 \cdot (R1+R2)\cdot C = 0,693 \cdot (R1+R2)\cdot C,
низкого — t_2 = \ln2 \cdot R2\cdot C = 0,693 \cdot R2\cdot C
Период T = \ln2 \cdot (R1+2*R2) \cdot C = 0,693 \cdot (R1+2*R2) \cdot C
Частота f = \frac{1}{\ln2 \cdot (R1+2*R2) \cdot C}
[5]

Например, при номиналах

R1 = 5 kOhm = 5000 Ohm, R2 = 2 kOhm = 2000 Ohm, C = 47 \mu F = 0,000047 F имеем:
t_1 = \ln2 \cdot (R1+R2)\cdot C = 0,693 \cdot 7000 \cdot 0,000047 = 0,227997 (sec)
t_2 = \ln2 \cdot R2 \cdot C = 0,693 \cdot 2000 \cdot 0,000047 = 0,065142 (sec)
T = \ln2 \cdot (R1+2*R2) \cdot C = 0,693 \cdot 9000 \cdot 0,000047 = 0,293139
f = \frac{1}{\ln2 \cdot (R1+2*R2) \cdot C} = \frac{1}{0,693 \cdot 9000 \cdot 0,000047} = \frac{1}{0,293139} = 3,41135 (Hz)

Примечания

  1. Camenzind, 2005, p. 11-1
  2. Camenzind, 2005, pp. 11-2,11-3
  3. Camenzind, 2005, p. 11-3
  4. Camenzind, 2005, p. 11-7
  5. van Roon Chapter: «Astable operation».

Источники

  • Camenzind, H. Designing Analog Circuits. — Virtualbookworm Publishing, 2005. — 244 p. — ISBN 9781589397187

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно сделать НИР?

Полезное


Смотреть что такое "NE555" в других словарях:

  • NE555 — dans un boitier dual inline NE556, version double du 555 …   Wikipédia en Français

  • NE555 — Der NE555 (oft kurz 555 genannt) ist ein integrierter Schaltkreis (IC) für Timer oder Oszillator Schaltungen. Ein Anwendungsbeispiel für die Timerfunktion ist ein Treppenlichtautomat, der das Licht auf Tastendruck einmalig ein und nach einer… …   Deutsch Wikipedia

  • 555 timer IC — NE555 from Signetics in dual in line package …   Wikipedia

  • Circuito integrado 555 — NE555 de Signetics en un dual in line package. El circuito integrado 555 es de bajo costo y de grandes prestaciones. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Entre sus… …   Wikipedia Español

  • Multivibrator — Ein Multivibrator, auch astabile Kippstufe genannt, ist eine elektronische Schaltung, die sich in zwei Zuständen befinden kann, zwischen denen sie selbstständig oder von außen gesteuert hin und her schaltet. Der Begriff Multivibrator wird aber… …   Deutsch Wikipedia

  • Analog-to-digital converter — An analog to digital converter (abbreviated ADC, A/D or A to D) is an electronic integrated circuit, which converts continuous signals to discrete digital numbers. The reverse operation is performed by a digital to analog converter… …   Wikipedia

  • Astabile Kippstufe — Ein Multivibrator (auch astabile Kippstufe genannt) ist eine elektronische Schaltung, die sich in zwei Zuständen befinden kann, zwischen denen sie selbstständig oder von außen gesteuert hin und her schaltet. Der Begriff Multivibrator wird aber… …   Deutsch Wikipedia

  • Astabiler Multivibrator — Ein Multivibrator (auch astabile Kippstufe genannt) ist eine elektronische Schaltung, die sich in zwei Zuständen befinden kann, zwischen denen sie selbstständig oder von außen gesteuert hin und her schaltet. Der Begriff Multivibrator wird aber… …   Deutsch Wikipedia

  • Kippgenerator — Ein Kippschwinger ist eine Oszillatorschaltung, in der ein Kondensator fortwährend geladen und wieder entladen wird und dadurch eine Kippschwingung erzeugt. Üblicherweise wird ein Kippschwinger aus einem Widerstand, einem Kondensator und einem… …   Deutsch Wikipedia

  • Offener Kollektor — Der Open Collector Ausgang (OC) (dt. „offener Kollektor“ auch „unbeschalteter Kollektor“) bietet einen freien Kollektor Ausgang eines Bipolartransistors in integrierten Schaltkreisen an. Meistens dient er dazu, einen Anschluss an ein höheres… …   Deutsch Wikipedia


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»