Pemasa bersepadu NE555 - sejarah, reka bentuk dan operasi

Sejarah penciptaan cip yang sangat popular dan penerangan struktur dalamannya

Salah satu legenda elektronik ialah cip litar bersepadu NE555. Ia dibangunkan semula pada tahun 1972. Panjang umur sedemikian jauh dari setiap cip dan tidak semua transistor boleh dibanggakan. Jadi apa yang sangat istimewa mengenai microcircuit ini, yang mempunyai tiga buah markah?

Signetics Lancar Pengeluaran Siri Cip Chip NE555 betul-betul satu tahun selepas itu ia telah dibangunkan oleh Hans R. Kamensind. Perkara yang paling mengagumkan dalam kisah ini adalah bahawa pada masa itu Kamensind praktikal menganggur: dia berhenti dari PR Mallory, tetapi tidak berjaya ke mana-mana. Malah, ia adalah "kerja rumah".

Cip menyaksikan cahaya hari ini dan mendapat kemasyhuran dan kemasyhuran yang begitu besar berkat usaha pengurus malaikat Art Fury, yang sememangnya seorang rakan Kamensind. Dia pernah bekerja untuk General Electric, jadi dia tahu pasar elektronik apa yang diperlukan di sana dan bagaimana menarik perhatian pembeli yang berpotensi.

Menurut memoir Kamensinda A. Fury adalah peminat yang benar dan kekasih krafnya. Di rumah, dia mempunyai makmal lengkap dengan komponen radio, di mana dia menjalankan pelbagai kajian dan eksperimen. Ini memungkinkan untuk mengumpul pengalaman praktikal yang luas dan mendalami pengetahuan teoritis.

Pada masa itu, produk Signetics dipanggil "5 **", dan A. Fury yang berpengalaman, yang mempunyai rasa gaib di pasaran elektronik, memutuskan bahawa penandaan 555 (tiga buah) akan sangat dialu-alukan untuk cip baru. Dan dia tidak tersilap: microcircuit itu hanya seperti kek panas, ia menjadi mungkin yang paling besar dalam sejarah keseluruhan penciptaan mikrosirkuit. Perkara yang paling menarik adalah bahawa microcircuit tidak kehilangan kaitannya dengan hari ini.

Agak kemudian, dua huruf muncul dalam menandakan microcircuit, ia dikenali sebagai NE555. Tetapi sejak pada masa itu terdapat kekacauan yang lengkap dalam sistem paten, pemasa bersepadu telah bergegas untuk melepaskan semua orang yang tidak malas, secara semulajadi, meletakkan tiga huruf (baca anda) di hadapan tiga anak. Kemudian, berdasarkan pemasa 555, dual (IN556N) dan empat kali ganda (IN558N) telah dibangunkan, tentu saja, dalam lebih banyak kes pin. Tetapi asasnya masih NE555 yang sama.

Rajah. 1. Pemasa bersepadu NE555

555 di USSR

Keterangan pertama 555 dalam kesusasteraan radio-teknikal domestik muncul sudah pada tahun 1975 dalam jurnal Electronics. Penulis artikel itu menyatakan hakikat bahawa cip ini akan menikmati populariti kurang daripada penguat operasi yang dikenali pada masa itu. Dan mereka tidak salah. Mikrokomputer itu memungkinkan untuk mencipta reka bentuk yang sangat mudah, dan hampir semuanya mula berfungsi dengan segera, tanpa pelarasan yang menyakitkan. Tetapi diketahui bahawa kebolehulangan reka bentuk di rumah meningkat berkadaran dengan kuadrat "kesederhanaan "nya.

Di Kesatuan Soviet pada akhir 80-an, analog penuh 555 telah dibangunkan, dipanggil KR1006VI1. Aplikasi perindustrian analog pertama adalah di perakam video VCR12 Electronics.

Pengilang Chip NE555:

Cip peranti NE555

Sebelum meraih besi pematerian dan memulakan pemasangan struktur pada pemasa penting, mari kita mula-mula memikirkan apa yang ada di dalam dan bagaimana ia berfungsi. Selepas itu, lebih mudah untuk memahami bagaimana skema praktikal tertentu berfungsi.

Pemasa bersepadu mengandungi lebih dari dua puluh transistorsambungan yang ditunjukkan dalam rajah - https://i.electricianexp.com/ms/555ic.jpg

Seperti yang dapat anda lihat, gambarajah litar agak rumit, dan diberikan hanya untuk maklumat umum.Lagipun, anda tidak boleh masuk ke dalamnya dengan besi pematerian pula; Sebenarnya, ini adalah apa yang semua microcircuits lain, baik digital dan analog, melihat dari dalam (lihat - Cip Analog Legenda) Begitu teknologi bagi pengeluaran litar bersepadu. Ia juga tidak mungkin untuk memahami logik peranti secara menyeluruh oleh skim sedemikian, oleh itu skim fungsi ditunjukkan di bawah dan perihalannya diberikan.

Data teknikal

Tetapi, sebelum anda berurusan dengan logik cip, anda mungkin perlu membawa parameter elektriknya. Julat voltan bekalan cukup luas 4.5 ... 18V, dan arus keluaran boleh mencecah 200mA, yang membolehkan penggunaan geganti kuasa rendah walaupun sebagai beban. Cip sendiri menggunakan sedikit: hanya 3 ... 6 mA ditambahkan pada arus beban. Pada masa yang sama, ketepatan pemasa itu sendiri tidak praktikal daripada voltan bekalan, - hanya 1 peratus daripada nilai yang dikira. Drift adalah hanya 0.1% / volt. Hujan suhu juga kecil - hanya 0, 005% / ° C. Seperti yang anda dapat lihat, segala-galanya agak stabil.

Rajah fungsional NE555 (KR1006VI1)

Seperti yang disebutkan di atas, di USSR mereka membuat analog NE555 borjuasi dan memanggilnya KR1006VI1. Analog itu ternyata sangat berjaya, tidak lebih buruk dari yang asal, jadi anda boleh menggunakannya tanpa rasa takut atau keraguan. Rajah 3 menunjukkan gambarajah fungsi pemasa bersepadu KR1006VI1. Ia konsisten sepenuhnya dengan cip NE555.

Rajah 3. Gambarajah fungsi pemasa bersepadu KR1006VI1

Cip itu sendiri tidak terlalu besar - ia boleh didapati dalam pakej DIP8 lapan pin, serta dalam SOIC8 berukuran kecil. Yang terakhir ini menunjukkan bahawa 555 boleh digunakan untuk penyuntingan SMD, dalam erti kata lain, pemaju masih mempunyai minat di dalamnya.

Terdapat juga beberapa unsur di dalam microcircuit. Yang utama ialah RS yang paling biasa adalah pencetus DD1. Apabila unit logik dimasukkan ke input R, pencetus diset semula ke sifar, dan apabila unit logik dimasukkan ke input S, ia secara semula jadi ditetapkan kepada satu. Untuk menjana isyarat kawalan pada input RS litar khas pada komparator, yang akan dibincangkan sedikit kemudian.

Tahap fizikal unit logik bergantung, tentu saja, pada voltan bekalan yang digunakan dan boleh dikatakan berkisar dari Upit / 2 hingga Upit hampir penuh. Kira-kira nisbah yang sama diperhatikan untuk mikrosirkuit logik struktur CMOS. Logik sifar adalah, seperti biasa, dalam 0 ... 0.4V. Tetapi tahap ini berada di dalam microcircuit, anda hanya boleh meneka tentang mereka, tetapi anda tidak boleh merasakannya dengan tangan anda, anda tidak dapat melihat dengan mata anda.

Peringkat output

Untuk meningkatkan kapasiti beban cip, peringkat keluaran yang kuat pada transistor VT1, VT2 disambungkan kepada output pemicu.

Sekiranya pemicu RS ditetapkan semula, maka output (pin 3) mengandungi voltan logik sifar, iaitu. buka transistor VT2. Dalam kes apabila pencetus dipasang pada output, tahap unit logik juga.

Tahap output dibuat oleh litar tarik-tarik, yang membolehkan anda menghubungkan beban antara output dan wayar biasa (terminal 3.1) atau bas kuasa (terminal 3.8).

Kenyataan kecil pada peringkat keluaran. Apabila membaiki dan melaraskan peranti pada mikrosirkuit digital, salah satu kaedah untuk memeriksa litar adalah untuk membekalkan isyarat tahap rendah kepada input dan output daripada mikrosirkuit. Sebagai peraturan, ini dilakukan dengan kekurangan pada wayar biasa input dan output ini dengan bantuan jarum jahitan, sementara tidak menyebabkan sebarang bahaya kepada mikrosirkuit.

Dalam sesetengah litar, bekalan kuasa NE555 adalah 5V, jadi nampaknya ini juga logik digital dan anda boleh melakukannya dengan agak bebas juga. Tetapi sebenarnya ini tidak begitu. Dalam kes cip 555, atau sebaliknya, dengan output pull-pull, "eksperimen" sedemikian tidak dapat dilakukan: jika transistor output VT1 pada masa ini terbuka, maka litar pintas akan berubah dan transistor hanya akan terbakar. Dan jika voltan bekalan hampir kepada maksimum, maka endapan yang menyedihkan adalah tidak dapat dielakkan.

Transistor tambahan (pin 7)

Sebagai tambahan kepada transistor yang disebutkan, terdapat juga transistor VT3. Pengumpul transistor ini disambungkan ke output cip 7 "Pelepasan". Tujuannya adalah untuk melepaskan kapasitor penetapan masa apabila menggunakan microcircuit sebagai penjana nadi. Pelepasan kapasitor berlaku apabila pencetus DD1 diset semula. Jika kita ingat penerangan pencetus, maka pada output songsangan (ditunjukkan oleh bulatan dalam rajah) pada saat ini terdapat unit logik, yang membawa kepada pembukaan transistor VT3.

Mengenai isyarat set semula (pin 4)

Anda boleh menetapkan semula pemicu pada bila-bila masa - isyarat "set semula" mempunyai keutamaan yang tinggi. Untuk melakukan ini, terdapat input khas R (pin 4), ditunjukkan dalam angka sebagai Usbr. Seperti yang dapat difahami dari angka itu, penetapan semula akan berlaku jika nadi peringkat rendah tidak lebih daripada 0.7V digunakan pada output ke-4. Pada masa yang sama, voltan paras rendah akan muncul pada output mikrosirkuit (pin 3).

Dalam kes-kes di mana input ini tidak digunakan, tahap unit logik digunakan untuk menghilangkan kebimbangan impuls. Cara termudah untuk melakukan ini ialah dengan menyambungkan pin 4 secara langsung ke bas kuasa. Sekiranya tidak, anda harus meninggalkannya, seperti yang mereka katakan, dalam "udara". Kemudian anda perlu tertanya-tanya dan berfikir untuk jangka masa yang panjang, dan mengapa kerja litar begitu tidak stabil?

Nota pencetus am

Agar tidak benar-benar keliru tentang keadaan pemicu, perlu diingat bahawa dalam perbincangan mengenai pencetus keadaan keluar langsungnya diambil kira. Nah, jika dikatakan bahawa pencetus itu "dipasang", maka pada output langsung keadaan unit logik itu. Jika mereka mengatakan bahawa pencetus adalah "menetapkan semula", maka output langsung pasti akan mempunyai keadaan sifar logik.

Pada output songsang (ditandakan dengan bulatan kecil) semuanya akan menjadi sebaliknya, oleh itu, sering output pencetus dipanggil paraphase. Untuk tidak mengelirukan semuanya lagi, kami tidak akan membincangkan perkara ini lagi.

Sesiapa yang telah membaca dengan teliti ke tempat ini mungkin bertanya: "Maafkan saya, ia hanya mencetuskan litar transistor yang kuat pada output. Dan di mana pemasa itu sendiri? " Dan dia akan menjadi betul, kerana perkara itu belum sampai pada pemasa. Untuk mendapatkan pemasa, bapanya, pencipta Hans R. Kamensind, mencipta cara asal untuk mengawal pencetus ini. Silap kaedah ini adalah pembentukan isyarat kawalan.

Penjanaan isyarat pada RS - input pemicu

Jadi apa yang kita dapat? Pencetus DD1 mengawal segala-galanya di dalam pemasa: jika ia ditetapkan kepada satu, voltan output adalah tinggi, dan jika ia ditetapkan semula, maka output 3 adalah rendah dan transistor VT3 juga terbuka. Tujuan transistor ini adalah untuk melepaskan kapasitor masa dalam litar, sebagai contoh, penjana nadi.

Pencetus DD1 dikawal dengan menggunakan pembanding DA1 dan DA2. Untuk mengawal operasi pencetus pada output komparator, adalah perlu untuk mendapatkan isyarat tahap tinggi R dan S. Voltan rujukan digunakan pada salah satu input bagi setiap pembanding, yang dihasilkan oleh pembahagi ketepatan pada perintang R1 ... R3. Rintangan resistor adalah sama, jadi voltan yang digunakan untuk mereka dibahagikan kepada 3 bahagian yang sama.

Trigger signal generation control

Mula pemasa

Voltan terus 1 / 3U digunakan pada input langsung DA2 pembanding, dan voltan luaran untuk memulakan pemasa Uzap melalui pin 2 digunakan pada input songsang pembanding. Untuk bertindak pada input S dari pencetus DD1 pada output komparator ini, adalah perlu untuk mendapatkan tahap tinggi. Ini mungkin jika voltan Ustap akan berada di julat 0 ... 1 / 3U.

Malah denyut jangka pendek voltan sedemikian akan mencetuskan pencetus DD1 dan penampilan pemasa voltan peringkat tinggi. Sekiranya Ucap input terdedah kepada voltan di atas 1 / 3U dan sehingga voltan bekalan, maka tiada perubahan akan berlaku pada output mikrokircuit.

Pemasa berhenti

Untuk menghentikan pemasa, anda hanya perlu menetapkan semula pemacu dalaman DD1, dan untuk ini, pada output DA1 komparator, menghasilkan isyarat tahap tinggi R. DA1 komparator dihidupkan sedikit berbeza daripada DA2.Voltan rujukan 2 / 3U digunakan untuk input terbalik, dan isyarat kawalan "Ambang tindak balas" Ufor digunakan untuk input langsung.

Dengan inklusi ini, tahap tinggi pada output DA1 komparator akan berlaku hanya apabila voltan Abah pada input langsung melebihi voltan rujukan 2 / 3U pada pembalikkan. Dalam kes ini, pencetus DD1 akan ditetapkan semula, dan isyarat tahap rendah akan ditubuhkan pada output mikrosirkuit (pin 3). Juga, "pelepasan" transistor VT3 akan terbuka, yang akan melepaskan kapasitor penetapan masa.

Sekiranya voltan masukan berada dalam 1 / 3U ... 2 / 3U, tidak salah satu komparator akan berfungsi, perubahan keadaan pada output pemasa tidak akan berlaku. Dalam teknologi digital, voltan ini dipanggil "tahap kelabu". Jika anda hanya menyambungkan pin 2 dan 6, anda akan mendapat pembanding dengan tahap respons 1 / 3U dan 2 / 3U. Dan tanpa terperinci tambahan!

Perubahan voltan rujukan

Kesimpulan 5, yang dinyatakan sebagai Uobr dalam gambar, direka untuk mengawal voltan rujukan atau perubahannya menggunakan perintang tambahan. Ia juga mungkin untuk membekalkan voltan kawalan untuk input ini, supaya kemungkinan untuk mendapatkan frekuensi atau isyarat termodulasi fasa. Tetapi lebih kerap kesimpulan ini tidak digunakan, dan untuk mengurangkan pengaruh gangguan, ia disambungkan kepada dawai biasa melalui kapasitor kecil.

Mikroelektrik dikuasakan melalui pin 1 - GND, 2 + U.

Inilah huraian sebenar pemasa bersepadu NE555. Pemasa telah mengumpulkan banyak jenis litar, yang akan dibincangkan dalam artikel berikut.

Boris Aladyshkin 

Penerusan artikel: 555 Reka Bentuk Pemasa Bersepadu