電子デバイスを開発する場合、特定の長さのパルスを生成するか、特定の周波数と特定の長さの比率で一時停止する長方形の信号を生成することが必要になることがよくあります。経験豊富な設計者がこのようなデバイスを個別のデジタル要素で設計することは難しくありませんが、この目的のために専用のマイクロ回路を使用する方が便利です。
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NE555チップとは何ですか？どこで使用できますか
NE555チップは、前世紀の70年代に開発され、今でもプロやアマチュアの間で非常に人気があります。 8本のピンが付いたハウジングに封入されたタイマーです。DIPまたはさまざまな表面実装（SMD）バージョンで利用できます。
マイクロ回路には、上部と下部の2つのコンパレータが含まれています。それらの入力には、供給電圧の2/3および1/3に等しい基準電圧が形成されます。 分周器は抵抗器で構成されています 抵抗5オーム。コンパレータはRSフリップフロップを制御します。その出力には、バッファアンプとトランジスタスイッチが接続されています。各コンパレータには1つの空き入力があり、外部制御信号を供給するのに役立ちます。上位コンパレータは、ハイレベルが表示されたときにトリガーされ、マイクロ回路の出力をローレベルに切り替えます。下部の「ガード」は、電圧を1/3 VCC未満に下げ、タイマー出力を論理ユニットに設定します。
NE555チップの主な特徴
異なるメーカーのタイマーの特性は小さな制限内で異なる場合がありますが、基本的な偏差はありません（原因不明のマイクロ回路を除いて、それらから何かを期待できます）：
- データシートには4.5〜18 Vの制限が含まれていますが、供給電圧は標準で+ 5〜 +15Vで示されます。
- 出力電流は200mAです。
- 出力電圧は、VCCから1.6 Vを引いた最大値ですが、5Vの電源電圧で2V以上です。
- 5Vでの消費電流は5mA以下、15Vで最大13mAです。
- パルス幅の形成における誤差は2.25％以下です。
- 最大動作周波数は500kHzです。
すべてのパラメータは、+25°Cの周囲温度に対して指定されています。
ピンの位置と目的
タイマー出力は、ケースの設計に関係なく、標準で配置されています。キーから反時計回り（上から見た場合）の昇順で、1から8までです。各出力には独自の目的があります。
- GND –デバイスの共通電源線。
- TRIG -ローレベルが適用されると、2番目の（スキームに従って低い）コンパレータが起動し、論理ユニットが出力に現れ、内部RSフリップフロップを0に設定します。外部タイミングRC回路が接続されます。 THRよりも優先されます。
- アウト - 出口。信号の高レベルは電源電圧よりわずかに低く、低レベルは0.25Vです。
- リセット -リセットします。他の入力の信号に関係なく、ローレベルがある場合は、出力を0にリセットし、タイマーを無効にします。
- CTRL - 管理。それは常に電源レール電圧の2/3のレベルを持っています。ここでは、外部信号を適用し、それを使用して出力を変調できます。
- THR -ハイレベル（電源の2/3以上）が表示されると、最初の（スキームによるとトップ）トリガーが1に設定され、内部 RSフリップフロップ 論理ユニットの状態になります。
- DIS -時間設定コンデンサの放電。出力にハイレベルトリガーが現れると、内部トランジスタが開き、高速放電が発生します。タイマーは次の動作サイクルの準備ができています。
- VCC - 電力出力。 5〜15Vの電圧で供給できます。
NE555チップの動作モードの説明
タイマーのアーキテクチャにより、さまざまなモードで使用できますが、NE555には3つの一般的な動作モードがあります。
シングルバイブレーター（スタンバイマルチバイブレーター）
開始位置：
- 入力2の高論理レベル。
- トリガーの入力RおよびSで-ゼロ;
- トリガー出力-1;
- 放電回路トランジスタは開いており、コンデンサCはシャントされています。
- 出力3はレベル0です。
入力2にゼロレベルが現れると、下側のコンパレータが1に切り替わり、トリガーが0になります。マイクロ回路の出力に高いレベルが現れます。同時に、トランジスタが閉じ、コンデンサのシャントが停止します。抵抗Rを介して充電を開始します。両端の電圧がVCCの2/3に達するとすぐに、上部コンパレータが動作し、トリガーを1に戻し、タイマー出力を0に戻します。トランジスタがオンになり、容量を放電します。 。したがって、正のパルスが出力で形成され、その開始は入力2の外部信号によって決定され、完了は、式t = 1.1・R・Rで計算されるコンデンサの充電時間に依存します。 C。
マルチバイブレータ
電力が供給されると、コンデンサは入力2（および6）のロジック0で、タイマー1の出力で放電されます（このプロセスについては前のセクションで説明します）。 R1とR2を介して容量を2/3VCCのレベルに充電した後、入力6のハイレベルは出力3をゼロに反転し、放電トランジスタがオンになります。ただし、コンデンサは直接放電されるのではなく、R2を介して放電されます。その結果、回路は元の位置に戻り、サイクルが何度も繰り返されます。プロセスの説明から、充電時間は抵抗R1、R2とコンデンサの静電容量の合計によって決定され、放電時間はR1とCによって設定されることがわかります。R1とR2の代わりに、可変抵抗器を配置して、パルスの周波数とデューティサイクルをすばやく制御できます。計算式：
- パルス幅t1=0.693⋅（R1 + R2）⋅C;
- 一時停止期間t2=0.693⋅R2⋅C;
- パルス繰り返し周波数f=1 /（0.693（R1 + 2・R2）・C。
一時停止時間はパルス時間を超えることはできません。この制限を回避するために、放電回路と充電回路は、回路にダイオードを含めることによって分離されています（カソードからピン6、アノードからピン7）。
シュミットトリガー
555チップでは、シュミットトリガーを作成できます。このデバイスは、ゆっくりと変化する信号（正弦波、のこぎり波など）を方形波に変換します。ここでは、タイミング回路は使用されず、信号は相互接続された入力2と6に供給されます。 2/3 VCCのしきい値に達すると、出力電圧は急激に1に切り替わり、1/3のレベルに低下すると、出力電圧も急激にゼロに低下します。あいまいなゾーンは、供給電圧の1/3です。
長所と短所
NE555チップの主な利点は、その使いやすさです。回路を構築するには、小さなバインディングで十分であり、計算に適しています。同時に、デバイスのコストは低いです。
タイマーの主な欠点は、パルス幅が電源電圧に大きく依存することです。これは、シングルバイブレータまたはマルチバイブレータ回路のコンデンサが抵抗器（または2つ）を介して充電され、抵抗器の上部端子が電源バスに接続されているためです。抵抗を流れる電流は電圧VCCによって形成されます。電圧が高いほど、電流が大きくなり、コンデンサの充電が速くなり、コンパレータの動作が早くなり、生成される時間間隔が短くなります。何らかの理由で、この瞬間は技術文書にはありませんが、開発者にはよく知られています。
タイマーのもう1つの欠点は、コンパレータのしきい値電圧が内部分周器によって形成され、調整できないことです。これにより、NE555のアプリケーションの可能性が制限されます。
そしてもう1つの不快な機能。出力段を構築するためのプッシュプル方式に関連して、切り替えの瞬間に（上のトランジスタがすでに開いていて、下のトランジスタがまだ閉じていない場合、またはその逆の場合）貫流パルスがあります。その持続時間は短いですが、それはマイクロ回路の追加の加熱につながり、電源回路に干渉を発生させます。
アナログは何ですか
タイマーが存在する間、多数のクローンが開発され、リリースされました。それらは様々な会社によって製造されていますが、それらはすべて名前に555という番号が含まれています。アナログを製造する工場の中には、電子部品の人気メーカーと東南アジアの未知のメーカーの両方があります。前者が宣言されたパラメータを提供する場合、後者からの保証は期待されるべきではありません。宣言された特性からの逸脱は大きくなる可能性があります。
ソ連では、同様のタイマーKR1006VI1が開発されました。その機能は、1つの例外を除いて、元の機能とまったく同じです。出力2が出力6よりも優先されます（NE555のようにその逆ではありません）。スキームを設計する際には、これを考慮に入れる必要があります。そしてもう1つ、КРインデックスは、マイクロ回路がDIP8パッケージでのみ製造されることを意味します。
実用例
タイマーの実用化の範囲は広く、このレビューの枠内では、このトピックを完全に網羅することはできません。しかし、最も一般的な例は検討する価値があります。
複数のマイクロサーキットのシングルバイブレーターモードでは、コードをダイヤルするための時間制限付きのコードロックを構築することが可能です。もう1つの方法は、さまざまなセンサーと組み合わせて、しきい値レベル（照度、タンク充填レベルなど）に到達するための信号デバイスとして使用することです。
マルチバイブレータモード（アスタブルモード）では、タイマーが最も広いアプリケーションを検出します。いくつかのタイマーでは、時間と一時停止時間に、点滅頻度を別々に調整するガーランドスイッチを構築できます。NE555をタイムリレーのベースとして使用し、1〜25秒のコンシューマスイッチオン時間を形成することができます。ミュージシャンのためにメトロノームを作成できます。これは最もよく使用されるチップモードであり、すべてのアプリケーションを説明することは不可能です。
シュミットトリガーとして、タイマーはめったに使用されません。ただし、周波数設定要素のない双安定モードでは、NE555はデバウンサーまたはスタートストップモードの2ボタンスイッチとして使用されます。実際には、組み込みのRSフリップフロップのみが使用されます。タイマーに基づいてPWMコントローラーを構築することも知られています。
NE555タイマーのさまざまなアプリケーションを説明する回路のコレクションがあります。彼らはチップを使用する何千もの方法を説明します。しかし、これでも設計者の好奇心をそそる心には十分ではないかもしれません、そして彼はまだどこにも説明されていないタイマーの追加の使用法を見つけるでしょう。マイクロサーキットの開発者によって定められた可能性はこれを可能にします。
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