הקדמה
א 555 טיימער IC איז א מולטיפונקציאָנעלער קרייז טשיפּ וואָס ווערט גענוצט אין טיימער, פּולס דזשענעריישאַן קרייזן און אָסצילאַציע קרייזן. עס איז איינע פון די באַרימטע און טרענדינג המצאות פון היינטיקער טעכנאָלאָגישער וועלט. די 555 טיימער אינטעגרירטע קרייז (IC) איז ערשט דיזיינט געוואָרן דורך האַנס קאַמענזינד, אַ שווייצער עלעקטראָניק אינזשעניר. קאַמענזינד האָט געאַרבעט עטלעכע חדשים אויף דעם לעצטן דיזיין צו בויען פאַרשידענע טעסט איטעראַציעס מיט דער האַנט אויף אַ ברעדבאָרד מיט דיסקרעטע קאָמפּאָנענטן. א 555 טיימער IC איז א מולטיפונקציאָנעלער אינטעגרירטער קרייז טשיפּ וואָס געפינט זיין אַפּליקאַציע אין טיימער, אָסצילאַציע און פּולס דזשענעריישאַן קרייזן. עס איז איינע פון די באַרימטע און פּאָפּולערע המצאות פון דער עלעקטראָנישער וועלט. א מאָנאָליטישער טיימינג קרייז, די 555 טיימער, איז גלייך פאַרלעסלעך און ביליק, ווי אָפּ-אַמפּס וואָס אַרבעטן אין די זעלבע געביטן. עס קען פּראָדוצירן...
ווען דער דיזיין איז געווען פינאַליזירט, האָט קאַמענזינד זיך אַוועקגעזעצט ביי אַ צייכענונג־טיש און גענוצט אַ ראַזירמעסער צו שניידן דעם קרייַז־דיזיין אין אַ בויגן פּלאַסטיק. אין גאַנצן זענען 23 BJTs, 15 רעזיסטאָרן און 2 דיאָדן געשניטן געוואָרן אין דעם פּלאַסטיק. דאָס איז דערנאָך רעדוצירט געוואָרן צו פּראָדוצירן די עטשינג־מאַסקע פֿאַר עטשינג אויף די סיליקאָן וועיפערס. אַזאַ סאָרט פון אָנהייב־ביז־סוף דיזיין־אַרבעט דורך איין מענטש ווערט איצט געטאָן דורך גרויסע מאַנשאַפֿטן פון אינזשענירן מיט קאָמפּלעקסער דיזיין, סימולאַציע, רוטינג און עטשינג־סאָפֿטווער צו שעפּן די שווערע אויפֿגאַבע פֿון מאָדערנעם IC דיזיין.
555 טייַמער IC יסודות
דער 555 טיימער איז אַ דיגיטאַלער מאָנאָליטישער אינטעגרירטער קרייז וואָס דינט ווי אַ זייער ווערסאַטאַל זייגער גענעראַטאָר אין עלעקטראָנישע סיסטעמען. דער אינטעגרירטער קרייז קען זיין קאָנפיגורירט ווי אַ סטאַביל אָדער מאָנאָסטאַביל מולטיוויבראַטאָר, מאַכנדיג עס אַדאַפּטאַבאַל צו אַומצאָליקע טיימינג אַפּלאַקיישאַנז. דעוועלאָפּעד אין 1970 דורך סיגנעטיקס קאָרפּאָראַציע און דיזיינד דורך האַנס קאַמענזינד אין 1971, די 555 טיימער IC אַרבעט ווי אַ לינעאַר מיטל מיט ויסגעצייכנט קאַמפּאַטאַבילאַטי מיט ביידע CMOS און TTL דיגיטאַל קרייזן. די סטאַנדאַרט 555 טיימער אינטעגרירטער קרייז באַשטייט פון 25 טראַנזיסטאָרן, 15 רעזיסטאָרן, און 2 דיאָדעס, אַלע פּאַקידזשד אין אַ קאָמפּאַקט 8-פּין דואַל אין-ליין פּאַקאַדזש, מאַכנדיג עס ידעאַל פֿאַר פּלאַץ-באגרענעצטע PCB לייאַוץ.
אַרכיטעקטור און פּינאַוט
די אינערלעכע ארכיטעקטור פון דעם 555 טיימער IC באשטייט פון דריי 5-קילאום רעזיסטאָרן פארבונדן אין סעריע, פאָרמענדיק אַ וואָולטאַזש טיילער נעץ וואָס גיט דעם IC זיין באַרימטן נאָמען. די רעזיסטאָרן שאַפֿן רעפערענץ וואָולטאַזשן ביי איין-דריטל און צוויי-דריטל פון די צושטעל וואָולטאַזש, וואָס זענען קריטיש פֿאַר קאָמפּעראַטאָר אָפּעראַציעס. דער IC כּולל צוויי קאָמפּעראַטאָרן וואָס אַרבעטן צוזאַמען מיט אַן אינערלעכן פליפּ-פלאָפּ צו קאָנטראָלירן דעם אַוטפּוט צושטאַנד, בשעת דער אינערלעכער אָפּזאָגן טראַנזיסטאָר גיט אַ קאָנטראָלירטן וועג פֿאַר טיימינג קאַפּאַסיטאָר אָפּזאָגן.
פּינאָוט באַשרייַבונג טיש
| 1 | ערד (GND) | פֿאַרבינדט זיך צו דער קרייז גראַונד און דינט ווי דער וואָולטאַזש רעפֿערענץ פּונקט. געהעריקע PCB גראַונדינג איז קריטיש פֿאַר סטאַביל אָפּעראַציע. |
| 2 | צינגל | הייבט אן דעם צייט ציקל ווען די וואלטאזש פאלט אונטער איין דריטל פון Vcc. האלט די טרעיס אן קיין גערוישן דורך פארזיכטיג די PCB רוטינג. |
| 3 | רעזולטאַט | גיט א טיימער אויסגאנג סיגנאל, סאָרסינג אדער זינקען ביז 200mA. עס קען גלייך דרייווען LEDs, רעלייז, אדער מיטל-קראַנט לאָודז. |
| 4 | באַשטעטיק | אַקטיוו-נידעריק אינפּוט וואָס ריסעט דעם טייַמער ווען עס ווערט געצויגן אונטער 0.7V. פאַרבינדט צו Vcc דורך אַ פּול-אַפּ רעזיסטאָר פֿאַר נאָרמאַל אָפּעראַציע. |
| 5 | קאָנטראָל וואָולטידזש | גיט צוטריט צו אינערליכן וואלטאזש טיילער ביי צוויי-דריטל Vcc. בייפּאַס צו ערד מיט 0.01µF קאַפּאַסיטאָר צו פאַרמייַדן ראַש. |
| 6 | שוועל | ענדיגט טיימינג ציקל ווען דער וואלטאזש איז העכער צוויי דריטל פון Vcc. טיימינג קאפאציטאר איז דא פארבונדן אין רוב קאנפיגוראציעס. |
| 7 | אָפּזאָגן | פארבינדט זיך צו אינערליכן אויסלאדונג טראנזיסטאר קאלעקטאר. גיט א קאנטראלירטן אויסלאדונג וועג פארן צייט קאפאציטאר. |
| 8 | ווקק | פאזיטיווע צושטעל וואלטאזש (4.5V–16V). שטעלט א 0.1µF קעראמישן דיקאפלינג קאפאציטאר נאנט צו דעם שטיפט אויף דער PCB. |
פּקב פּעקל אָפּציעס
דער 555 טיימער IC איז פאַראַן אין 8-פּין DIP פֿאַר דורכגיין-לאָך מאָונטינג און 8-פּין SOIC פֿאַר ייבערפלאַך-מאָונטינג אַפּלאַקיישאַנז. DIP פּאַקאַדזשאַז האָבן 0.3-אינטש ריי ספּייסינג מיט לעכער גרייס 0.8-1.0 מם דיאַמעטער. ייבערפלאַך-מאָונטינג וועריאַנץ דאַרפן פּינקטלעכע פּאַד דימענסיעס פֿאַר געהעריק סאָלדער פילעט פאָרמאַציע. שטענדיק אַרייַננעמען אָריענטירונג מאַרקינגז און פּין-1 ינדיקאַטאָרס אויף די PCB צו פאַרמייַדן אַסעמבלי ערראָרס.
אַפּערייטינג מאָדעס
די 555 טיימער אינטעגרירטע קרייז ארבעט אין דריי באזונדערע מאָדעס, יעדער סערווינג אנדערע טיימינג און אָסצילאַציע באדערפענישן אין PCB אַפּלאַקיישאַנז. די IC ארבעט איבער אַ ברייט וואָולטידזש קייט פון 4.5V צו 15V DC, מאכן עס פּאַסיק פֿאַר פאַרשידן מאַכט צושטעלן קאַנפיגיעריישאַנז.
מאָנאָסטאַבלע מאָדע
אין מאָנאָסטאַביל קאָנפיגוראַציע, פּראָדוצירט דער 555 טייַמער IC אַן איינציקן אַוטפּוט פּולס ווען עס ווערט טריגערד. די טיימינג פּעריאָד ווערט באַשטימט דורך פונדרויסנדיקע רעזיסטאָר און קאַפּאַסיטאָר ווערטן ניצנדיק די פאָרמולע T = 1.1 × R × C. פֿאַר פאַרלאָזלעכע PCB אָפּעראַציע, שטעלט די טיימינג קאָמפּאָנענטן נאָענט צום IC מיט קורצע שפּורן צו מינימיזירן ראַש סאַסעפּטאַבילאַטי. אַרייננעמען אַ 0.01µF בייפּאַס קאַפּאַסיטאָר אויף די קאָנטראָל וואָולטידזש פּין פֿאַר אַ סטאַביל רעפערענץ וואָולטידזש. דער מאָדע איז ידעאַל פֿאַר פּולס דזשענעריישאַן, צייט פאַרהאַלטונג סערקאַץ, און ריר-אַקטיווייטיד סוויטשיז.
אַסטאַבלע מאָדע
אַסטאַבילע מאָדע דזשענערירט קאָנטינויִערלעכע קוואַדראַט-כוואַליע אַוטפּוט אָן פונדרויסנדיק טריגערינג, פּאַסיק פֿאַר זייגער דזשענעריישאַן און אָסילאַטאָר אַפּלאַקיישאַנז. די אָפטקייט דעפּענדס אויף צוויי רעזיסטאָרן און איין קאַפּאַסיטאָר, קאַלקיאַלייטיד ווי f = 1.44 / ((R1 + 2×R2) × C). ניצט סטאַבילע קאַפּאַסיטאָר טייפּס ווי פּאָליעסטער אָדער קעראַמיק פֿאַר קאָנסיסטענט אָפטקייט. שטעלט טיימינג קאָמפּאָנענטן נאָענט צוזאַמען אויף די פּקב צו מינאַמייז פאַרשוואַנדערטע קאַפּאַסיטאַנס יפעקץ. זיכערט גענוג שפּור ברייט אויף די אַוטפּוט פּין און אַרייַננעמען סעריע רעזיסטאָרן ווען איר דרייווט LEDs גלייך. ערד קאַנעקשאַנז זאָל קאָנווערדזשירן אין איין פונט לעבן די IC צו פאַרמייַדן טיימינג דזשיטער.
ביסטאַבלע מאָדע
ביסטאַביל מאָדע שאַפט אַ פליפּ-פלאָפּ קרייַז מיט צוויי סטאַבילע שטאַטן, וואָס רעאַגירן צו טריגער און ריסעט אינפוטס. דער אַוטפּוט בלייבט אין זיין לעצט באַפֿוילענעם צושטאַנד אויף אייביק אָן טיימינג קאָמפּאָנענטן. דער מאָדע איז נוצלעך פֿאַר לאַטשינג קרייזן, ריר סוויטשיז און פּשוטע זכּרון עלעמענטן. ווען מען אימפּלעמענטירט אויף פּקבס, זאָל מען אַרייננעמען דע-באַונסינג קרייזן פֿאַר מעכאַנישע סוויטש אינפוטס און פּול-אַפּ רעזיסטאָרן פֿאַר דעפינירטע לאָגיק לעוועלס.
וואַריאַנטן און אַלטערנאַטיוון
די CMOS ווערסיעס ווי LMC555 און TLC555 פאָרשלאָגן באַדייטנדיקע מעלות איבער נאָרמאַלע בייפּאָולאַרע 555 טיימערס, קאָנסומירן מיקראָאַמפּער אַנשטאָט מיליאַמפּער און אַרבעטן פֿון נידעריקערע וואָולטאַזשעס ביז 1.5V. די וועריאַנטן זענען ידעאַל פֿאַר באַטאַרייע-פּאַוערד PCB דיזיינז מיט מינימיזירטער היץ דזשענעריישאַן. די 556 דואַל טיימער IC פּאַקאַדזשאַז צוויי גאַנץ 555 סערקאַץ אין אַ 14-פּין פּאַקאַדזש, שפּאָרן ברעט פּלאַץ פֿאַר דיזיינז וואָס דאַרפֿן קייפל טיימינג פאַנגקשאַנז. מאָדערן מיקראָקאָנטראָולערס קענען רעפּליקירן 555 פאַנגקשאַנאַליטיז מיט צוגעגעבן פּראָגראַממאַביליטי, כאָטש די 555 טיימער IC בלייבט מער קאָסטן-עפעקטיוו פֿאַר פּשוטע טיימינג אַפּלאַקיישאַנז.
פאַרגלייַך טאַבעלע: 555 טייַמער IC וועריאַנץ
| שטריך | נאָרמאַל 555 | CMOS 555 | 556 צווייענדיק |
| צושטעלן וואָולטידזש | 4.5 וו - 16 וו | 1.5 וו - 15 וו | 4.5 וו - 16 וו |
| צושטעלן קראַנט | 3-6 מאַ | 100–250 µA | 6-12 מאַ |
| מאַקס פרעקווענסי | קסנומקס כז | קסנומקס מהז | קסנומקס כז |
| רעזולטאַט קראַנט | קסנומקס מאַ | קסנומקס מאַ | 200 מילי-אמער יעדער |
| בעסטער פֿאַר | אַלגעמיינע צייט | באַטערי-פּאַוערד | צווייענדיק טשאַנאַלז |
בעסטע פּראַקטיקעס פֿאַר PCB פּלאַן
א געלונגענע 555 טיימער IC אימפלעמענטאציע פארלאנגט פארזיכטיגקייט פּקב אויסלייג. שטעלט דעם IC צענטראל מיט טיימינג קאמפאנענטן אינערהאלב 1-2 ס״מ פון די באטרעפנדע שטיפטלעך. שטעלט דעם 0.1µF דיקאפלינג קאפאציטאר גלייך נעבן דעם מאכט שטיפט מיט קורצע, ברייטע טרעיס. רוטירט טריגער אינפוט טרעיס אוועק פון די אויטפוט און דיסטשאַרדזש שטיפטלעך צו פארמיידן פאלשע טריגערינג. ניצט גראונד פלאך פילס פאר נידריגע אימפעדענס צוריקקער וועגן און עלעקטראמאגנעטישע שילדינג. זיכערט אז עס איז דא גענוג קופער וואָג פאר אויטפוט קראַנט האַנדלינג און נעמט אריין טערמישע רעליעף פאר האנט סאָלדערינג. אויסקלייבט FR-4 מאַטעריאַל פאר רוב אַפּליקאַציעס, מיט געהעריק טרעיס רוטינג וואס האלט אויף סיגנאַל אָרנטלעכקייט און ראַש ימיונאַטי.
טראָובלעשאָאָטינג און טעסטינג
געוויינטלעכע 555 טיימער IC פראבלעמען שליסן איין טיימינג אומסטאביליטעט פון גערוישפולע מאכט סופלייז אדער נישט גענוגיקע דיקאפלינג. שטעלט שטענדיג א 0.1µF קעראמישע קאפאציטאר נאנט צום מאכט שטיפט און לייגט צו א 0.01µF קאפאציטאר אויפן קאנטראל וואלטאזש שטיפט. קאמפאנענט טאלעראנץ ווירקט שטארק אויף די גענויקייט, נוצט 1% רעזיסטאָרן און הויך-קוואליטעט פילם קאפאציטארן פאר פּרעציזיע טיימינג. טעסט קרייזן דורך וועריפיצירן צושטעל וואלטאזש ביי שטיפט 8, קאנטראלירן גראונד קאנעקשאן ביי שטיפט 1, און ניצן אן אסצילאסקאפ צו באאבאכטן די אויטפוט וועיוופארמען. מאניטארירט די שוועל און טריגער שטיפט וואלטאזשן בעתן אפעראציע צו וועריפיצירן די ריכטיגע קאמפעראטאר אקציע.
פּראַקטיש אַפּפּליקאַטיאָנס
דער 555 טיימער IC איז אויסגעצייכנט אין פּרעציזיע טיימינג קרייזן פֿאַר אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס ניצנדיק טעמפּעראַטור-קאָמפּענסירטע קאָמפּאָנענטן. מאַכט פאַרוואַלטונג דיזיינז נוצן PWM קייפּאַביליטי פֿאַר סוויטשינג מאַכט סאַפּלייז און מאָטאָר גיכקייַט קאָנטראָללערס. אַודיאָ אַפּליקאַציעס אַרייַננעמען טאָן דזשענערייטערז, סירענעס און וואָולטידזש-קאַנטראָולד אָסילאַטאָרס פֿאַר מוזיקאַלישע יפעקץ. די IC ס ראָבוסט אַוטפּוט בינע קען גלייך דרייוו מאַכט MOSFETs אָן נאָך באַפערינג. אַפּליקאַציעס גייען פון פּשוט LED פלאַשערז צו סאָפיסטיקאַטעד קאָנטראָל סיסטעמען, דעמאַנסטרייטינג די קאַנטיניוד רעלאַוואַנס פון דעם קלאַסיש ינטאַגרייטאַד קרייז אין מאָדערן PCB דיזיינז.
סאָף
דער 555 טיימער IC בלייבט א וויכטיגע קאמפאנענט אין PCB דיזיין מער ווי פופציג יאר נאך זיין ערפינדונג. זיין בייגיקייט פארברייטערט מאנאסטאבילע פולס דזשענעריישאַן, אַסטאבילע אָסצילאַציע, און ביסטאבילע פליפּ-פלאָפּ אָפּעראַציעס מיט פארקלענערטע עקסטערנע קאָמפּאָנענטן. פארשטיין געהעריקע געדרוקטע קרייז ברעט אויסלייג טעקניקס, קאָמפּאָנענט סעלעקציע, און אָפּערייטינג מאָדעס העלפט דיזיינערס צו שאַפֿן פאַרלאָזלעכע און פונקציאָנעלע טיימינג קרייזן. CMOS וועריאַנטן און דואַל-טיימער פּאַקאַדזשאַז פֿאַרבעסערן דיזיין מעגלעכקייטן בשעת זיי האַלטן די קאָמפּאַטאַבילאַטי מיט דער אָריגינעלער אַרכיטעקטור.
At Wonderful PCB, מיר ספּעציאַליזירן זיך אין פאַבריקאַציע פון הויך-קוואַליטעט קרייז ברעטער אָפּטימיזירט פֿאַר 555 טיימער IC אַפּלאַקיישאַנז. אונדזער יקספּיריאַנסט מאַנשאַפֿט גאַראַנטירט געהעריק קאָמפּאָנענט פּלייסמאַנט, טרייס רוטינג, און טערמאַל פאַרוואַלטונג פֿאַר פאַרלאָזלעך פאָרשטעלונג. צי איר דאַרפֿן פּראָוטאַטייפּ ברעטער אָדער פול פּראָדוקציע ראַנז, אונדזער אַוואַנסירטע פאַבריקאַציע קייפּאַבילאַטיז צושטעלן פּינטלעכקייט געדרוקט קרייז ברעטער (PCBs) וואָס טרעפן דיין ספּעסאַפאַקיישאַנז. Wonderful PCB היינט צו דיסקוטירן אייערע פּראָיעקט רעקווייערמענץ און ברענגען אייערע 555 טיימער IC דיזיינס צום לעבן מיט פּראָפעסיאָנעלער קוואַליטעט און פאַרלעסלעכקייט.
אָפֿט געשטעלטע פֿראגן
קען מען ניצן דעם 555 טיימער אין הויך-פרעקווענץ אַפּליקאַציעס?
סטאַנדאַרט בייפּאָולאַרע 555 טיימערס אַרבעטן פאַרלעסלעך ביז 500 kHz, בשעת CMOS וועריאַנטן ווי LMC555 דערגרייכן 3 MHz. ווייטער פון די פרעקווענצן, באַטראַכט ספּעציפֿישע אָסילאַטאָר ICs. PCB אויסלייג מיט קורצע טראַסעס און געהעריק גראַונדינג ווערט קריטיש ביי העכערע פרעקווענצן.
וואָס זענען די פּקב אויסלייג רעקווייערמענץ פֿאַר פּינקטלעכקייט טיימינג?
ניצט 1% טאָלעראַנץ רעזיסטאָרן און טעמפּעראַטור-סטאַבילע קאַפּאַסיטאָרן פּאַזיציאָנירט ין 1-2 ס״מ פון IC פּינס. אַרייַננעמען 0.1µF דיקאַפּלינג ביי מאַכט פּין און 0.01µF ביי קאָנטראָל וואָולטידזש פּין. ימפּלאַמענט גראַונד פּליין אָדער שטערן גראַונדינג צו מינאַמייז ינטערפיראַנס.
קענען 555 טיימערס דירעקט טרייבן הויך-קראַנט לאָודז?
די אויסגאַנג קען ברענגען אדער זינקען 200 מיליאַמפּער, גענוג פֿאַר על-אי-די-עס און קליינע רעלייז. פֿאַר העכערע קעראַנץ אָדער אינדוקטיווע לאָודז, ניצט עקסטערנע דרייווער טראַנזיסטאָרן מיט פלייבאַק דיאָדעס פֿאַר שוץ.
ווי אזוי באשיצ איך 555 טיימער קרייזן פון ESD אויף PCBs?
לייגט צו סעריע רעזיסטאָרן (10-100 קΩ) אויף די אינפוט פּינס און TVS דיאָדעס אויף די עקסטערנע קאַנעקשאַנז. ניצט גראַונד פּליינז פֿאַר שילדינג און זאָרגט פֿאַר געהעריקע גראַונדינג פֿאַר קאמערציעלע פּראָדוקטן.
וואָס זענען טערמישע באַטראַכטונגען פֿאַר 555 טייַמער פּקב אויסלייגן?
סטאַנדאַרד בייפּאָולאַר 555ס דזשענערירן היץ פון שטיל-שטראָם. CMOS וואַריאַנטן רעדוצירן באַדייטנד מאַכט קאַנסאַמשאַן. פֿאַר הויך-מאַכט אַפּלאַקיישאַנז, נוצן גרעסערע קופּער פּאַדס, טערמאַל וויאַס, און גענוג ווייַטקייט פון היץ-סענסיטיוו קאַמפּאָונאַנץ.
