Erkundung des NE555 Timer IC: Schlüsselmerkmale, Designprinzipien und reale Anwendungen

NE555 ist ein monolithisch integrierter Schaltungs -Timer, der verschiedene Arten von Zeitsignalen erzeugen kann.Es wird in verschiedenen elektronischen Geräten in Bereichen wie elektronischen Uhren, Leistungsmanagement, Taschenrechnern und LED -Displays häufig verwendet.Der Zweck dieses Artikels besteht darin, detaillierte Informationen von NE555 zu liefern, einschließlich des Geburtshintergrunds, des Designs, seiner internen Struktur, der PIN -Beschreibung, der Betriebsmodi und des Prinzips sowie der Anwendungen, um den Chip besser zu nutzen.

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Der Geburtshintergrund von NE555

Der NE555 -IC -Timer -Chip aus den frühen 1970er Jahren wurde von Hans Camenzind, einem Ingenieur bei Signetics Corporation (heute Teil von NXP Semiconductors, Inc.) in den USA entworfen und 1971 veröffentlicht. Der NE555 wurde ursprünglich zur Verfügung gestellt, um bereitzustellenEine erschwingliche und leistungsstarke Timer -Lösung.Der Hintergrund seiner Schöpfung hängt hauptsächlich mit den folgenden Aspekten zusammen:

Das Design von Hans Camenzind: Hans Camenzind war Elektroingenieur aus der Schweiz, der sich auf die Entwicklung innovativer integrierter Schaltungsdesigns spezialisierte.Seine Designphilosophie ist es, einen vielseitigen Chip zu erstellen, einfach zu bedienen und allgemein anwendbar.Basierend auf dieser Philosophie entwarf er den NE555 erfolgreich und brachte ihn auf den Markt.

Entwicklung der integrierten Schaltungstechnologie: Die 1960er und 1970er Jahre waren eine Zeit der schnellen Entwicklung der integrierten Schaltungstechnologie.Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Verbesserung des Herstellungsprozesses hatten Chip -Designer die Möglichkeit, mehr Funktionen in einen einzelnen Chip zu integrieren und so mehr Anwendungen und Lösungen bereitzustellen.

Die Entstehung der Nachfrage: In der damaligen Elektronikindustrie spielten die Timer in allen Arten von Schaltungen und Systemen eine wichtige Rolle.Frühe Timer -Lösungen hatten jedoch im Allgemeinen einige Einschränkungen, wie z. B. hohe Kosten, große Größe oder funktionale Einschränkungen.Daher besteht ein dringender Bedarf an einem erschwinglichen und leistungsstarken Timer -Chip auf dem Markt.

Einführung in NE555

Der NE555 ist eines der Modelle in der 555 -Serie von Timing -ICs.Die Pinfunktionen und Anwendungen dieser ICS-Reihe sind miteinander kompatibel, aber die Stabilität, die Leistungssparleistung und die Oszillationsfrequenz der verschiedenen Modelle des Chips aufgrund von Preisunterschieden können ebenfalls variieren.555 ist ein weit verbreitetes und extrem häufiges Timing -IC, nur eine kleine Anzahl von Widerständen und Kondensatoren kann eine Vielzahl verschiedener Frequenzimpulssignale erzeugen, die für digitale Schaltkreise erforderlich sind.555 ist die Hauptaufgabe des NE555 darin, seinen internen Timer zu einer Zeitbasisschaltung zu verwenden, um zeitliche Impulse für andere Schaltungen bereitzustellen.Die Hauptfunktion des NE555 besteht darin, seinen internen Timer zu einer Zeitbasisschaltung zu verwenden, um Zeitimpulse für andere Schaltungen bereitzustellen.Der NE555-Zeitbasiskreis ist in zwei Hauptpaketen erhältlich: Einer ist ein DIP-Doppel-In-Line-8-Pin-Paket und das andere ein SOP-8-kleines Paket.

Alternativen und Äquivalente

• BL5372

• NA555

• KR3225Y

Design des NE555 -Timers

Der 555 -Timer wurde 1971 von Hans R. Camenzind für Sigognitik entworfen.Sigognitik wurde anschließend von Philips erworben.Die 555 Chips, die von verschiedenen Herstellern produziert werden, variieren im Bau. Die Standard-555-Chips integrieren 25 Transistoren, 2 Dioden und 15 Widerstände, die durch 8 Stifte (in einem Dip-8-Paket) ausgeleitet werden. Derivate des 555 enthalten die 556(Ein DIP-14-Chip, der zwei 555s integriert) sowie 558 und 559.

Der NE555 hat einen Betriebstemperaturbereich von 0 ° C bis 70 ° C, während der SE555 der Militärqualität in extremen Temperaturen von -55 ° C bis 125 ° C operieren kann.Die Verpackungsformulare von 555 umfassen eine hochzuverlässige Metallverpackung (dargestellt durch T) und kostengünstige Epoxidharzpackungen (dargestellt durch V).Daher sind die vollständigen Beschriftungen von 555 NE555V, NE555t, SE555V und SE555T usw. Obwohl es allgemein glaubt, dass der Name des 555 -Chips von den drei 5 -kQ -Widerständen darin stammtDie drei Zahlen zufällig.

Es gibt auch Versionen mit geringer Leistung des 555, einschließlich der 7555 und des TLC555 unter Verwendung von CMOS-Schaltungen.Im Vergleich zum Standard 555 weist der 7555 einen geringeren Stromverbrauch auf.Darüber hinaus behauptet der Hersteller, dass für den 7555-Kontrollstift kein Erdungskondensator wie andere 555 Chips erforderlich ist und keine störungseliminierenden Dekoupingkondensatoren zwischen der Stromversorgung und dem Boden erforderlich sind.

Interne Zusammensetzung von NE555

NE555 ist eine klassische integrierte Schaltung.Seine interne Schaltungsstruktur umfasst drei Hauptfunktionsmodule: Spannungsvergleichs- und Ausgangsstufe, Komparator und RS-Flip-Flop.Das Folgende liefert eine detaillierte Analyse des internen Schaltkreises von NE555:

Spannungsvergleich

Es gibt einen Spannungsvergleich im NE555 zum Erkennen der Stromversorgungsspannung.Der Ausgang dieses Spannungsvergleichs ist mit dem RS-Flip-Flop verbunden.

Ausgangsstufe

Die Ausgangsstufe ist mit dem RS-Flip-Flop verbunden und ist für die Steuerung des Status des Ausgangsstifts (d. H. Pin 3) verantwortlich.Die Ausgangsarchitektur des NE555 ist ein Open-Drain-Design, was bedeutet, dass sie kein direktes Signal auf hoher Ebene liefern kann, sondern nur den Ausgangsstift niedrig ziehen kann.Wenn ein Signal auf hoher Ebene ausgegeben werden muss, ist es daher in der Regel erforderlich, einen externen Pull-up-Widerstand zu verwenden, um den Ausgangsstift in einen Zustand auf hoher Ebene zu ziehen.

Vergleicher

Es gibt zwei Komparatoren im NE555, nämlich Schwellenwertvergleiche und Triggervergleiche.Der Schwellenwertvergleich ist an Pin 6 (Thr) und der Triggervergleich an Pin 2 (Trig) verbunden.Diese beiden Komparatoren werden verwendet, um Änderungen der Schwellenspannung und Triggerspannung zu erkennen.

Schwellenwertvergleich: Wenn die Spannung am Schwellenstift (Pin 6) steigt, gibt dieser Komparator ein hochpegeltes Signal aus.Wenn die Schwellenspannung die Triggerspannung überschreitet, ändert sich der Ausgang des Komparators.

Trigger -Komparator: Wenn die Spannung am Triggerstift (Pin 2) fällt, gibt dieser Komparator ein Signal mit niedrigem Pegel aus.Wenn die Triggerspannung niedriger als die Schwellenspannung ist, ändert sich der Ausgang des Komparators.

RS -Trigger

Der NE555 enthält einen RS-Flip-Flop intern, um den Status des Ausgangsstiftes zu speichern (Pin 3).Der Eingang des RS-Flip-Flop wird durch die Ausgänge des Schwellenwertvergleichs und des Triggervergleichs gesteuert.

R-Eingang: Es ist mit der Ausgabe des Schwellenwertvergleichs verbunden und steuert den Zurücksetzen des RS-Flip-Flop.

Eingabe: Es ist mit der Ausgabe des Triggervergleichs verbunden und steuert die Einstellung des RS-Flip-Flop.

Betriebsmodi des NE555

Der NE555 -Timer kann in drei Betriebsmodi arbeiten:

Instabiler Modus: Es bezieht sich auf keinen stabilen Zustand.Der instabile Modus des NE555 wird häufig in Blitzlichtern, Tongeneratoren, Impulssignalgeneratoren, Logikschaltungen wie Uhren und anderen Schaltungen verwendet.

BI-stabiler Modus: Dieser Modus ist wie eine Fahrradhalterung, die sowohl im aufgehobenen Zustand als auch im gesenkten Zustand stabilisiert werden kann und sich nur dann ändert, wenn er einer externen Kraft ausgesetzt ist.Es wird als Brustable bezeichnet, weil es zwei stabilisierte Zustände hat.

Monostierbarer Modus: Dieser Modus ist wie eine Tür mit einer Tür näher, die im geschlossenen Zustand stabilisiert werden kann und nur den offenen Zustand erreichen kann, wenn eine externe Kraft angewendet wird.Sobald die externe Kraft zurückgezogen ist, kehrt die Tür automatisch in den geschlossenen Zustand zurück.Da es nur einen stabilen Zustand hat, wird es als monostell bezeichnet, und der monostabile Modus des NE555 kann für Anwendungen wie Timer, Flick -Switches und Kapazitätsmessungen verwendet werden.

Arbeitsprinzip von NE555

Wenn die Stromversorgungsspannung VCC eingeschaltet ist, beginnt die Schaltung zu funktionieren und der Kondensator C beginnt sofort aufzuladen.Wenn die Spannung des Kondensators C 2/3 VCC erreicht, ändert sich der Ausgang des internen Komparators auf hohes Niveau, und der Ausgang wird auch von niedrigem Niveau auf hohes Niveau ändert.Wenn die Spannung des Kondensators C auf 1/3 VCC sinkt, wird der Ausgang des internen Komparators zu niedrig und zu diesem Zeitpunkt wechselt auch der Ausgang von hohem Niveau wieder auf niedriges Niveau.Danach beginnt der Kondensator C erneut aufzuladen, und die Schaltung tritt in einen neuen Arbeitszyklus ein.

Die Periode t (Sekunden) wird durch die Werte des externen Kondensators C und die beiden externen Widerstände R1 und R2 bestimmt.Die Formel ist: t = 0,693 × (R1 + 2 × R2) × c.Der Arbeitszyklus D beschreibt den Anteil der hohen Stufezeit im Quadratwellenzyklus, und seine Formel lautet: d = (r1 + r2) / (r1 + 2 × r2).Durch Anpassung der Werte von Kondensator C und Widerständen R1 und R2 können wir daher den Zeitraum und den Arbeitszyklus der Quadratwellenwellenform ändern.

Kurz gesagt, das Arbeitsprinzip von NE555 basiert auf der Konstruktion einer sequentiellen Schaltung.Durch Einstellen der Werte externer Kondensatoren und Widerstände können wir den Zeitraum und den Arbeitszyklus steuern, um verschiedene erforderliche Impulswellenformen zu erzeugen.

Anwendung von NE555

NE555 Infrarot Fernbedienung Zeitverzögerung Licht

Moderne Häuser sind üblicherweise mit Infrarot -Fernbedienungen ausgestattet, und wir können diese vorhandenen Fernbedienungen nutzen, um eine Infrarot -Fernbedienungszeitverzögerungslampe zu kontrollieren.In der Abbildung repräsentiert H den integrierten Infrarot -Empfängerkopf, während C1 der Filterkondensator ist.Wenn die Fernbedienung eine Reihe digitaler Impulssignale nach dem C1 -Filter ausgibt, wird dieser Impuls den 555 monostabilen Schaltkreis für die Arbeit auslösen.

NE555 Wasserkochalarm

Der Wasseralarm besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Temperaturregelschaltung, Niederfrequenzschwankungsschaltung und Hochfrequenzschwingungsschaltung.Unter ihnen bilden RP, RT und VT1 zusammen eine Temperaturregelschaltung.Der niederfrequente Schwingungskreis besteht aus IC1, R2, R3, C1 und anderen Komponenten, und der erzwungene Reset-Terminal ④ Pin wird durch VT1 gesteuert.Der Hochfrequenzoszillator besteht aus IC2, R4, R5, C2 und anderen Komponenten, und sein erzwungener Reset-Terminal ④ Fuß wird durch IC1 gesteuert.Wenn die Wassertemperatur die voreingestellte Temperatur erreicht, wird der Widerstandswert von RT kleiner, wodurch VT1 abschneidet.Zu diesem Zeitpunkt wird Pin ④ von IC1 hoch und IC1 beginnt mit niedrigen Frequenzimpulsen zu schwingen und auszugeben.Diese Impulse modulieren den aus IC2 bestehenden Hochfrequenzoszillator, so dass er beginnt und einen tickenden Sound abgibt.

NE555 Touch Timer Switch

IC1 ist ein Stück Timing -Schaltkreis, das hier als monostabiler Schaltkreis konfiguriert ist.Normalerweise wird der Kondensator C1, da es keine induzierte Spannung am P -Anschluss des Touchpads gibt, vollständig durch Pin 7 des 555 entlassen, wodurch Pin 3 ein niedriges Niveau und das Relais -K -KS in dem freigesetzten Zustand ausgeht, also dieLicht wird nicht auftreten.

Wenn wir das Licht einschalten müssen, berühren Sie einfach die Metallplatte P mit Ihrer Hand, die durch menschliche Körperinduktion erzeugte Streusignalspannung wird zum Trigger -Anschluss von 555 bis C2 hinzugefügt, wodurch der Ausgang von 555 von niedriger Ebene zu niedriger Ebene zu ändert.hoher Niveau.Zu diesem Zeitpunkt wird das Relais KS absorbiert und die Lampe wird dann beleuchtet.Gleichzeitig wird Pin 7 der 555 intern abgeschnitten, und die Stromversorgung berechnet C1 bis R1, was den Beginn des Timings markiert.Wenn die Spannung des Kondensators C1 auf 2/3 der Versorgungsspannung steigt, wird der Pin 7 des 555 leitet und C1 entladen, wodurch sich der Ausgang von Pin 3 von hoch zu niedrig ändert.Zu diesem Zeitpunkt wird das Relais freigesetzt, das Licht geht aus und das Timing endet.Die Zeitzeit wird hauptsächlich durch den Wert von R1 und C1 bestimmt. Die Formel lautet: T1 = 1,1R1 * C1.Gemäß den in der Abbildung gekennzeichneten Werte beträgt die Zeitspanne etwa 4 Minuten.Für D1 können wir diese beiden Modelle 1N4148 oder 1N4001 auswählen.

Fünf klassische Schaltungen von NE555

NE555 Basic Timer Circuit

Dies ist eine der häufigsten Schaltungen, die aus Komponenten wie dem NE555 -Chip, Widerständen und Kondensatoren besteht.Durch Anpassen der Werte der Widerstände und Kondensatoren kann der Benutzer unterschiedliche Zeitzeiten festlegen.Diese Schaltung wird häufig verwendet, um Timing-Signale auf Millisekundenebene wie Impulssignale und Quadratwellensignale zu erzeugen.Die Schaltung ist durch ihre einfache Struktur gekennzeichnet, einfach zu implementieren und kann genauere Zeitsignale erzeugen.

NE555 monostabiler Triggerschaltung

Dies ist eine Schaltung, die ein einzelnes Impulssignal erzeugen kann.Die Schaltung besteht hauptsächlich aus NE555 und mehreren Widerständen und Kondensatoren und anderen Komponenten.Durch Anpassen der Werte der Widerstände und Kondensatoren kann der Benutzer die Breite und die Verzögerung der Zeit des Impulses ändern.Diese Schaltung wird üblicherweise verwendet, um Einzelpulssignale wie Triggersignale und Synchronisationssignale zu erzeugen.Die Schaltung ist durch seine Fähigkeit gekennzeichnet, ein einzelnes Impulssignal zu erzeugen, und die Breite und die Verzögerungszeit des Impulses können eingestellt werden.

NE555 Bistable Flip-Flop-Schaltung

Dies ist eine Schaltung, die die logische Flip-Flop-Funktion realisiert.Durch Einstellen der Werte von Widerständen und Kondensatoren kann der Benutzer die Flip-Flop-Zeit und die Schwellenwertspannung der Schaltung ändern.Diese Schaltung wird üblicherweise verwendet, um Anwendungen wie logische Flip-Flops und Spannungsvergleiche zu implementieren.Die Schaltung ist durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet, die Logic Flip-Flop-Funktion zu implementieren, und die Flip-Flop-Zeit und die Schwellenwertspannung können eingestellt werden, sodass sie für eine Vielzahl verschiedener Logik-Anwendungsszenarien geeignet ist.

NE555 Quadratwellengeneratorschaltung

Dies ist eine Schaltung, die ein Quadratwellensignal erzeugt.Durch Einstellen der Widerstands- und Kondensatorwerte kann der Benutzer den Frequenz- und Arbeitszyklus der Quadratwelle ändern.Diese Schaltung wird üblicherweise verwendet, um Quadratwellensignale wie digitale Signale und modulierte Signale zu erzeugen.Die Schaltung ist durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet, Quadratwellensignale zu erzeugen, und der Frequenz- und Arbeitszyklus der Quadratwelle kann eingestellt werden, sodass sie für eine Vielzahl von Digital- und Modulationsszenarien geeignet ist.

NE555 Multi-Harmonic Oscillator Circuit

Dies ist eine Schaltung, die rechteckige Wellensignale erzeugt.Die Schaltung besteht hauptsächlich aus zwei NE555 -Chips und mehreren Komponenten wie Widerständen und Kondensatoren.Der Benutzer kann den Frequenz- und Arbeitszyklus der Schwingung flexibel ändern, indem sie die Werte dieser Widerstände und Kondensatoren einstellen.Infolgedessen kann diese Schaltung verwendet werden, um beispielsweise Audiosignale oder modulierte Signale zu generieren.Die Schaltung ist durch seine Fähigkeit gekennzeichnet, rechteckige Wellensignale mit einstellbarer Frequenz und Arbeitszyklus zu erzeugen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Was ist die Funktion von NE555?

Der SE 555 -Timer arbeitet zwischen dem Temperaturbereich von -55 ° C und 125 ° C in SE und der IC NE 555 wird verwendet, wenn die Temperatur von 0 ° C bis 70 ° C reicht.Es hat eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten im elektronischen Feld als Timer, Verzögerung, Impulserzeugung, Oszillator usw.

2. Ist NE555 und IC 555 gleich?

Ja, NE555 Timer IC und 555 Timer IC sind gleich.Der NE555 ist die Teilenummer des Timer -IC.Im Allgemeinen wird das NE555 -IC unter dem Namen 555 Timer IC bezeichnet.

3. Was ist das Arbeitsprinzip von NE555?

Ein 555-Timer kann als aktiv-Tiefe SR-Verriegelung (jedoch ohne invertierte Q-Ausgabe) dienen, indem ein Reset-Eingangssignal an den Reset-Pin hergestellt und ein eingestelltes Eingangssignal an den TR-Pin hergestellt wird.Der momentan niedrige Ziehsatz wirkt somit als "Set" und übergeht die Ausgabe in den hohen Zustand (VCC).