Режимы работы, описание характеристик и назначение выводов микросхемы NE555

Микросхема NE555, согласно своим основным характеристикам, входит в категорию таймеров-универсалов. Разброс временных промежутков, которые можно в них устанавливать, очень широк. Большинство схем ne555 содержат генераторы импульсов прямоугольного типа с разной частотой и протяженностью. Устройство вместе с небольшим количеством добавочных радиоприборов, таких как резисторы и конденсаторы, является составной частью разной электроники. Это генераторы, шим регулятор на ne555, временные ne555 реле, устройства для имитации звука с разной частотой и т.д.

Цоколевка NE555

Распиновка устройства не меняется многие годы, несмотря на применение в разных видах приложений. Стандартная версия, как правило, имеет пластиковый корпус DIP-8. Поверхностный монтаж оформляется с помощью SOP-8 и SOIC-8.

Первый вывод всегда имеет маркировку в виде небольшого округлого углубления или выпуклости.

Ранее был вариант в круглом корпусе из металла LM555CH, однако сейчас он не производится. Он состоял из RS-триггера, двух компараторов, разрядного транзистора и инвертирующего усилителя.

Пределы допустимых значений

Есть ряд типовых максимальных эксплуатационных характеристик NE555. Они встречаются в самых распространенных модификациях этой микросхемы. Их различия зависят лишь от компании-производителя, но, как правило, одинаковы в большинстве технических описаний:

Напряжение источника энергии — от 4,5 до 18 Вольт.

Рассеиваемая мощность — 600 микроВатт.

Ток на выходе — 200 миллиАмпер.

Рабочая частота — 500 килоГерц.

Температура для работы — от 0 до 70 градусов, для хранения — от -65 до 150 градусов.

Если превышать указанные параметры, устройство может выйти из строя.

Основные параметры ИМС серии 555

Изделие работает исправно, когда выдерживаются электрические характеристики по входу и выходу сигнала. Примеры параметров сведены в стандартный ряд, где крайние значения показывают диапазон и допуски:

• Уровень напряжения на выводе (В) THRES (VCC15) – 8.8–11.2.
• Тоже при VCC (5В) – 2.4–4.2.
• Ток на выводе THRES (А) – 30 х 10-9и 250х10-9.
• Потенциал на выводе TRIG (В) при VCC15В – 4.5-5.6; VCC 5В 1.1–2.2.
• Остальные параметры работы на картинке 2.

Чем можно заменить NE555

В советские времена существовал полный ne555 аналог микросхемы — КР1006ВИ1. Сегодня она производится в Латвии и Белоруссии. В русскоязычной инструкции к ней дана информация, полностью соответствующая англоязычному варианту ne555 datasheet.

Есть один момент, важный для подбора качественной замены. В указанной версии прибора есть приоритет работы выводов “останова” над “запуском”, а в оригинальном варианте обратная ситуация. В большей части распространенных схем этого функционала нет, но не нужно совсем сбрасывать его со счетов.

Такая микросхема является незавершенным изделием с реализацией 2 эксплуатационных режимов:

Моностабильного — таймера запуска.

Мультивибратора, который генерирует одиночные импульсы.

Чтобы прибор мог работать в одном из этих режимов, его нужно немного усовершенствовать. С этой целью между контактами ставят RC-цепочку с заблаговременной подборкой конденсатора и резистора. Их показатели задают нужную частота ne555 и периодику прямоугольных сигналов на выходе устройства, когда на него подается питание. Чтобы повысить точность работы во избежание помех извне, нужно проводить шунтирование емкостью, составляющей не более 0,1 мкФ.

Производители

Зарубежные фирмы выпускающие микросхему NE555 и их datasheet: Texas Instruments, Unisonic Technologies, STMicroelectronics, ARTSCHIP ELECTRONICS, NXP Semiconductors, Diodes Incorporated, Fairchild Semiconductor, Harris Corporation, Estek Electronics, Wing Shing Computer Components. На отечественном рынке можно найти изделия следующих производителей: Texas Instruments, STMicroelectronics, Fairchild Semiconductor. Иногда встречаются устройства фирмы Unisonic Technologies.

Ne555 — схемы включения

Работа NE555 в режиме таймера

Требуется 2 дополнительных элемента:

Резистор.

Две емкости.

Когда подается питание, на 3-й по отношению к уровню земли ножке будет напряжение 0 Вольт. Конденсатор, задающий время, не имеет заряда, и в этом состоянии схема может пребывать долго, до поступления на второй контакт положительного сигнала. По величине он должен быть втрое меньше напряжения питания.

Когда сигнал подается на 2 контакт, выход микросхемы получает напряжение на уровне питающего. Его протяженность определяется временем заряда С. Когда это происходит, напряжение на выходе уменьшается почти до нуля, и устройство разряжается.

Для схемы важно, что, как только она включается, никакие влияния на контакт 2 не меняют уровень выходного напряжения. Но его можно уменьшить подачей сигнала на 4 ножку. Рассчитать временный интервал выходного импульса можно с помощью формулы: T=1.1*Rt*Ct.

Работа в режиме мультивибратора

ne555 выдает прямоугольные сигналы. Их периодичность зависит от значений задающей время RC-цепочки. Конструкция немного меняется, в нее добавляется дополнительное сопротивление. Контакт 7 соединяет резисторы Ra и Rb, но отключается внутри таймера.

Когда питание подается на микросхему, на выходе возникает высокий уровень по отношению к земле, начинается заряд конденсатора. При достижении Ct заряда в размере 2⁄3 от напряжения питания, произойдет переключение схемы и снижение напряжения на выходе до 0. Тогда включается 7 контакт и устройство разряжается.

Достоинства и недостатки

Главным достоинством микросхемы NE555 является простота применения – для построения схемы достаточно небольшой обвязки, хорошо поддающейся расчёту. При этом стоимость устройства невелика.

Основным минусом таймера является выраженная зависимость длительности импульсов от напряжения питания. Обусловлено это тем, что конденсатор в схеме одновибратора или мультивибратора заряжается через резистор (или через два), а верхний вывод резистора подсоединен к питающей шине. Ток через сопротивление формируется напряжением VCC – чем оно выше, тем больше ток, тем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше сработает компаратор, тем короче будет формируемый временной интервал. По неизвестной причине этот момент отсутствует в технической документации, но хорошо знаком разработчикам.

Другой недостаток таймера состоит в том, что пороговые напряжения компараторов формируются внутренними делителями и регулировке не подлежат. Это сужает возможности применения NE555.

И ещё одна неприятная особенность. В связи с двухтактной схемой построения выходного каскада, в момент переключения (когда верхний транзистор уже открыт, а нижний еще не закрыт или наоборот) идет импульс сквозного тока. Его длительность невелика, но он приводит к дополнительному нагреву микросхемы и формирует помехи по цепям питания.

Основные черты и минусы таймера NE555

Главная отличительная черта устройства — наличие встроенного делителя напряжения. Он задает верхнее и нижнее пороговые значения, при которых срабатывают 2 компаратора. Так как его невозможно убрать, это ограничивает возможность применения схемы.

У таймера с биполярными транзисторами есть один явный минус, касающийся перехода выходного каскада между состояниями. При переключении в устройстве проходит паразитный сквозной ток. На пике он доходит до 400 миллиАмпер, что приводит к возрастанию тепловых потерь.

Чтобы решить эту проблему, нужно установить полярный конденсатор. Он имеет емкость не более 0,1 мкФ между проводом и выводом контроля. Это стабилизирует устройство при запуске и при работе вообще. Чтобы устойчивость к помехам была еще выше, в цепь питания включают конденсатор 1 мкФ.

У таймеров, в основе которых находятся КМОП-транзисторы, нет указанных проблем. Им не требуется монтаж конденсаторов извне.

КР(Ф)1006ВИ1 — программируемый таймер

Корпус КР1006ВИ1 Корпус КФ1006ВИ1 Электрическая схема Назначение выводов Схемы включения Электрические параметры Предельно допустимые режимы эксплуатации Рекомендации по применению Зарубежные аналоги Литература

Микросхема представляет собой таймер для формирования импульсов напряжения длительностью Т=1,1RC (R и C — внешние времязадающие элементы) от нескольких микросекунд до десятков минут.

Предназначена для применения в стабильных датчиках времени, генераторах импульсов, широтно-импульсных, частотных и фазовых модуляторах, преобразователях напряжения и сигналов, ключевых схемах, исполнительных устройствах в системах управления, контроля и автоматики. Содержит 51 интегральный элемент. Корпус типа 2101.8-1 и 4309.8-A.

Корпус КР1006ВИ1

Корпус КФ1006ВИ1

Электрическая схема

Назначение выводов 1006ВИ1

1 — общий; 2 — запуск; 3 — выход; 4 — сброс; 5 — контроль делителя; 6 — срабатывание; 7 — цепь разряда; 8 — напряжение питания;

Схемы включения

Электрические параметры

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Примечания: — при температуре окружающей среды от 50 ° C рассеиваемая мощность определяется по формуле: Pp=500мВт-5мВт/ ° C(Tокр-50 ° C) — ток сброса — значение тока, протекающего в цепи сброса таймера в заданном режиме — начальная погрешность — относительное отклонение длительности импульса Tx, генерируемого таймера с заданными времязадающими элементами R и C, от значения длительности, определяемой из выражения: Tвых=RCln3 — нестабильность начальной погрешности от напряжения питания — отношение величины отклонения начальной погрешности таймера к изменению напряжения питания. — максимальное напряжение сброса — максимальное значение напряжения на выводе цепи сброса, при котором на выходе ИС обеспечивается значение напряжения низкого уровня.

Рекомендации по применению

Запуск ИС происходит при условии U0вх не более 1/3 от Uп, подаваемое на вывод «запуск». Для устранения нестабильности запуска таймера, вызванной пульсацией источника питания, рекомендуется параллельно с источником питания в непосредственной близости к выводам ИС включать конденсатор емкостью 1…10 мкФ. Максимальное напряжнение сброса находится в пределах 0,4…1 В. В случае неиспользования вывода сброса его необходимо подключать к выводу 8. В случае неиспользования вывода «контроль делителя» его необходимо замкнуть на корпус через блокирующий конденсатор емкостью 0,01…0.1 мкФ. Минимальная длительность импульса, генерируемого таймером, состовляет 20 мкс. Не рекомендуется подавать на выводы 2,4,6,7 напряжение, превышающее напряжение питания.

Зарубежные аналоги

NE555NL, LM555CN-8, LM555M

Литература

Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги

: Справочник. Том 7./А. В. Нефедов. — М.:ИП РадиоСофт, 1999г. — 640с.:ил.

Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги

Справочник. Перельман Б.Л.,Шевелев В.И. «НТЦ Микротех», 1998г.,376 с. — ISBN-5-85823-006-7

Размещение и предназначение выводов

NE555 и транзисторы, которые можно использовать для его замены, как правило, имеют восьмивыводной корпус PDIP8, TSSOP, либо SOIC. Выводы, вне зависимости от вида корпуса, расположены стандартно.

Таймер графически обозначается в виде прямоугольника и подписывается как G1 (генератор одиночного импульса) или GN (мультивибратор).

Виды выводов:

1. GND — общий. Это 1-й вывод по отношению к ключу. Его подключают к участку питания прибора со знаком “-”.
2. TRIG — запуск. Когда низкий импульс подается на вход 2-го компаратора, устройство запускается, и на выходе появляется сигнал высокого уровня. На их протяженность влияет номинал внешних деталей С и R.
3. OUT — выход. Напряжение при высоком уровне сигнала на выходе составляет 1,5 В, при низком — 0,25 В. Переключение составляет 0,1 мкс.
4. RESET — сброс. Этот вход обладает максимальным приоритетом. Он управляет работой устройства при любом напряжении на других выводах. Разрешение запуска возможно при потенциале от 0,7 В. Из-за этого его, с помощью резистора, связывают с питанием устройства. Если появляется импульс менее 0,7 В, NE555 перестает работать.
5. CTRL — контроль. Впрямую соединяется с делителем напряжения, и без воздействий извне выдается 2/3 Uпит. Когда на вывод подается сигнал управления ne555, получается модуляция сигнала. В стандартных схемах он соединяется с внешним конденсатором.

Описание и область применения

NE555 является разработкой американской компании Signetics, специалисты которой в условиях экономического кризиса не сдались и смогли воплотить в жизнь труды Ганса Камензинда. Именно он в 1970 году сумел доказать важность своего изобретения, которое на тот момент не имело аналогов. ИМС NE555 имела высокую плотность монтажа при низкой себестоимости, чем заслужила особый статус.

Впоследствии её стали копировать конкурирующие производители из разных стран мира. Так появилась отечественная КР1006ВИ1, которая так и осталась уникальной в данном семействе. Дело в том, что в КР1006ВИ1 вход останова (6) имеет приоритет над входом запуска (2). В импортных аналогах других фирм такая особенность отсутствует. Данный факт следует учитывать при разработке схем с активным использованием двух входов.

Однако в большинстве случаев приоритеты не влияют на работу устройства. С целью снижения мощности потребления, ещё в 70-х годах прошлого века был налажен выпуск таймера КМОП-серии. В России микросхема на полевых транзисторах получила название КР1441ВИ1.

Наибольшее применение 555 таймер нашёл в построении схем генераторов и реле времени с возможностью задержки от микросекунд до нескольких часов. В более сложных устройствах он выполняет функции по исключению дребезга контактов, ШИМ, восстановлению цифрового сигнала и так далее.

Как изготовить металлоискатель ne555 своими руками

Существует способ самодельного изготовления металлоискателя из 2 схем ne555. Они состоят из 2 катушек:

1. Передачи — Tx.
2. Приема — Rx.

Вся конструкция делится на 2 блока. Первый, который находится слева, состоит из генератора прямоугольных импульсов. Элементы, задающие время ( R1, R2, C1) подбираются так, что приблизительная выходная частота равна 700 Герц. Ее называют частотой слышимого спектра.

Передача импульсов происходит через резистор с ограничениями тока — R3. Расположение двух катушек на одной территории таково, что они вместе составляют перекрытие и у системы появляется индукционный баланс. Напряжение катушки приема равно нулю, а со стороны правого участка схемы нет никакой реакции. При наличии рядом металлического предмета нарушается баланс и раздается звук.

Для усиления сигнала, поступающего на вход микросхемы 2 приемной катушки используется транзистор VT1, а именно, КТ3102ЕМ, или его аналог с любым уровнем усиления. Резисторы образуют усилитель напряжения. С помощью переменных резисторов настраивается металлоискатель на ne555. R6 -для подстройки, настраивается после взаиморазмещения катушек. R7 и R8 помогают осуществлять точную настройку и устанавливаются в корпусе устройства.

В сознании звукового сигнала участвует пьезоизлучатель BA1. Его изымают из непригодного мультиметра. Желательно, чтобы он имел внутренний генератор. Сформированный на выходе DD2 сигнал импульсов сигнализирует и помогает улавливать небольшие перемены звука, когда рядом находится предмет из металла.

Как изготовить катушку

Чтобы намотать катушки металлоискателя, нужно воспользоваться эмалированным проводом для обмотки с радиусом от 0,16 мм. Подберите какой-нибудь крупный предмет и сделайте обмотку вокруг него. Провод можно достать из ненужного электродвигателя или силового трансформатора.

Достаньте намотанную катушку и обмотайте бумажной клейкой лентой. Должны получиться 2 идентичные катушки. Скотч нужен, так как со временем обмотка теряет форму. Желательно сделать их приплюснутыми, напоминающими букву D, чтобы одна не перекрывала другую. Основанием для катушек может служить сэндвич -панель, часто применяемая в пластиковых окнах. Соединять катушки с платой можно экранированным проводом.

Структурная интегральная схема внутри чипа

Итак, процесс создания интегральной схемы начинается от монокристалла кремния, напоминающего по форме длинную сплошную трубу, «нарезанную» тонкими дисками — пластинами. Такие пластины размечаются на множество одинаковых квадратных или прямоугольных областей, каждая из которых представляет один кремниевый чип (микрочип). Пример внутренней структуры интегральной схемы, демонстрирующий возможности такой уникальной технологии интеграции полноценных электронных схемотехнических решений.

Затем на каждом таком чипе создаются тысячи, миллионы или даже миллиарды компонентов путём легирования различных участков поверхности — превращения в кремний N-типа или P-типа. Легирование осуществляется различными способами. Один из вариантов — распыление, когда ионами легирующего материала «бомбардируют» кремниевую пластину.

Другой вариант — осаждение из паровой фазы, включающий введение легирующего материала газовой фазой с последующей конденсацией. В результате такого ввода примесные атомы образуют тонкую пленку на поверхности кремниевой пластины. Самым точным вариантом осаждения считается молекулярно-лучевая эпитаксия.

Конечно, создание интегральных микросхем, когда упаковываются сотни, миллионы или миллиарды компонентов в кремниевый чип размером с ноготь, видится сложнейшим процессом. Можно представить, какой хаос принесёт даже небольшая крупинка в условиях работы в микроскопическом (наноскопическом) масштабе. Вот почему полупроводники производятся в лабораторных условиях безупречно чистых. Воздух лабораторных помещений тщательно фильтруется, а рабочие обязательно проходят защитные шлюзы и облачаются в защитную одежду.

Кто создал интегральную схему?

Разработка интегральной схемы приписывается двум физикам — Джеку Килби и Роберту Нойсу, как совместное изобретение. Однако фактически Килби и Нойс вынашивали идею интегральной схемы независимо друг от друга. Между учёными даже существовала своего рода конкуренция за права на изобретение.

Джек Килби трудился в «Texas Instruments», когда учёному удалось реализовать идею монолитного принципа размещения различных частей электронной схемы на кремниевом чипе. Учёный вручную создал первую в мире интегральную микросхему (1958 год), использовав чип на основе германия. спустя год подала заявку на патент.

Тем временем представитель другой — Роберт Нойс, проводил эксперименты с миниатюрными цепями своего устройства. Благодаря серии фотографических и химических методов (планарный процесс), учёный всего лишь на год позже Килби создал практичную интегральную схему. Методика получения также была оформлена заявкой на патент.

Схема обычной мигалки на NE555

В этом устройстве действует режим мультивибратора, генерирующего прямоугольные импульсы. Их длина меняется путем подбора конденсаторов и резисторов. Схема состоит из 2 попеременно включаемых светодиодов. Но если вам нужен только 1 из них, второй не обязательно включать в микросхему, это не скажется на качестве работы всего прибора.

Питание схемы осуществляется от 3В, может находиться в разбросе от 3 до 15. При увеличении питания нужен подбор резисторов в светодиодные цепи. Если питание идет от 12 В, резисторы должны быть 1,5 — 2 килоОм.

Собранную мигалку не нужно настраивать, она работает при включении. Не обязательно брать резистор на 220 килоОм, достаточно впайки переменного или подстроечного варианта. Это поможет сделать настройку частоты мигания светодиода.

Для сборки схемы можно использовать макетную плату. Так как число компонентов в ней — минимальное, можно применить навесной монтаж. Этот прием актуален для автомобилистов.

Устройство с функцией задержки включения

Перейдем непосредственно к реле времени. В этой статье мы разберем с одной стороны схему максимально простую, но с другой стороны не имеющую гальванической развязки.

Устройство является источником опасности, так как в нем присутствует опасное для жизни напряжение. Такое устройство в своей конструкции имеет 15 элементов и делится на две части:

1. Узел формирования питающего напряжения или блок питания;
2. Узел с временным контроллером.

Блок питания работает по бестрансформаторному принципу. В его конструкцию входят компоненты R1, C1, VD1, VD2, C3 и VD3. Само напряжение питания 12 В формируется на стабилитроне VD3 и сглаживается конденсатором C3.

Во вторую часть схемы включены интегральный таймер с обвеской. Роль конденсатора C4 и резистора R2 мы описали выше, и теперь по указанной ранее формуле мы можем вычислить значение времени задержки реле:T = 1.1 * R2 * C4 = 1.1 * 680000 * 0.0001 = 75 секунд ≈ 1.5 минуты Изменив номиналы R2-C4, вы можете самостоятельно определить необходимое вам время задержки и своими руками переделать схему на любой временной интервал. Принцип работы схемы следующий. После включения устройства в сеть и появления напряжения питания на стабилитроне VD3, а, следовательно, и на микросхеме NE555, конденсатор начинает заряжаться до тех пор, пока напряжение на входах 2 и 6 чипа NE555 не опустится ниже 1/3 от питающего, то есть, примерно до 4 В. После наступления этого события на выходе OUT появится управляющее напряжение, которое запустит (включит) реле K1. Реле, в свою очередь, замкнет нагрузку HL1.

Диод VD4 ускоряет разрядку конденсатора C4 после отключения питания для того, чтобы после быстрого повторного включения в сеть устройства время сработки не сократилось. Диод VD5 гасит индуктивный выброс от K1, чем защищает схему. C2 служит для фильтрации помех по питанию NE555.

Если правильно подобраны детали и без ошибок выполнен монтаж элементов, то устройство в проведении настройки не нуждается.

При испытании схемы, чтобы не выжидать полторы минуты, необходимо сопротивление R1 снизить до значения 68–100 кОм.

Вы, наверное, обратили внимание, что в схеме нет транзистора, который бы включал реле K1. Сделано это не из экономии, а по причине достаточной надежности выхода 3 (OUT) микросхемы DD1

Микросхема NE555 выдерживает на выходе OUT максимальную нагрузку до ±225 мА.

Такая схема идеально подходит для контроля времени работы вентиляционных приборов, установленных в санузлах и других подсобных помещениях. За счет ее наличия вентиляторы включаются только при условии присутствия в помещении в течение длительного времени. Такой режим значительно снижает расход электрической энергии, и продлевает срок службы вентиляторов за счет меньшего износа трущихся деталей.

Как изготовить реле времени ne555 самостоятельно

Чтобы лучше ознакомиться с таймером, изготовьте реле времени собственноручно. Это простая классическая схема, которую может собрать любой человек.

Для запуска используется тумблера SB1, для настройки длительности — резистор R2. Примерное время работы указанной схемы — 6 сек. Чтобы его увеличить, не меняя характеристики R2, нужно повысить емкость С1.

Для суточного рабочего цикла нужно использовать конденсатор с емкостью 1,6 тысяч мкФ. При применении микросхемы в условиях, приближенных к реальным, фарады можно менять на более соответствующие нужному рабочему времени. Для расчета применяют формулу: T=C1*R2, С1 — емкость выбранного конденсатора, R2 — средний показатель сопротивления резистора подстройки.

Распиновка выглядит так:

1. GND (Земля) — уменьшается питание.
2. Trigger (запуск) — контакт получает импульс для начала работы таймера. Возникает от нажатия тумблера.
3. Output (выход) – при активности таймера идет генерация исходящего сигнала на контакте.
4. Reset (сброс) — подается отрицательный сигнал, и происходит остановка таймера.
5. Control Voltage (контроль) — повышается устойчивость прибора к помехам.

Приобрести NE555 можно на Алиэкспресс(по ссылке) и в других интернет-магазинах по максимально доступным ценам.