怎样制作555芯片?

发布:探针台 2021-12-27 08:54 阅读:816
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相信很多小伙伴在上学的时候学过《数字电子技术》这门专业基础课,而在这里面,有一个非常经典的芯片就是555定时器 /S5| wNu  
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今天我给大家分享一个很有其的项目,就是用分立元器件去实现一个比砖头还要大的555定时器芯片。 X\$ 0  
项目地址:https://hackaday.io/project/182863-giant-555-timer {@! Kx`(:  
如果从头开始制作电路,尤其是使用分立部件。就能深入了解 555 定时器芯片的每一部分以及 IC 的工作原理,进而对数字电路理解更加透彻。 i) E|bW;  
预备知识  j~j jX  
我们先看一下DIP-8封装的555芯片,它外观是这样的,如下图所示; gz2\H}  
Signetics NE555N g~V+4+  
除了注重外表,我们还得看一下内部的情况,真实世界下,芯片内部的情况如下所示; Z6\+  
内部结构 1内部结构 2 nJ4pTOc  
整体来说,我看不懂,下面还是直接看一下NE555芯片的内部电路原理图吧。具体如下所示; /~*_x=p:  
内部原理图 1 jls-@Wl  
简单分析一下这个原理图: X\EVTd)@  
  • Y!iZW  
    绿色部分:是一个分压器,在正电源电压 VCC和接地 GND 之间是一个由三个相同电阻组成的分压电路,它在1 ⁄ 3 VCC和2 ⁄ 3 VCC处产生两个参考电压。后者连接到“控制”引脚。所有三个电阻都具有相同的电阻,双极定时器为5kΩ,CMOS 定时器为 100 kΩ(或更高)。
  • rc&%m  
    黄色和红色部分是两个电压比较器;
  • Hbv6_H  
    紫色部分是RS触发器;
  • ~{sG| ;/!*  
    粉红色部分是带推挽输出的驱动器;
内部原理图 2 `.s({/|[  
555 计时器芯片 u:0aM}9A  
大型555芯片-1大型555芯2  w 4[{2  
因此,为了开始这个项目,我们可以将 555 的电路分成小部分,因为最好将大电路分成几部分,这种模块化的设计, 有助于对简化面包板周围的电路,另外也便于我们进行故障排除。正如前面提到的,可以分为以下几个部分: "&Po,AWa  
  • 9zYVC[o  
    分压器
  • 4_Dp+^JF  
    电压比较器
  • [Nn`l,  
    SR 寄存器
  • X7k.zlH7T  
    输出驱动器
  • l Va &"   
    复位晶体
  • U9b?i$  
    放电晶体管
分压器 =UyLk-P w  
分压器很简单 - 使用 4.7K 电阻器和整个电路的串联二极管保护。 W9NX=gE4  
分压器 D %Xo&V[  
电压比较器 &0f5:M{P  
\&U>LwZd?  
该项目最有趣的部分是学习和设计 555 IC 内部使用的电压比较器。特别是差分对如何工作,什么是电流转向。 q, O$ %-70  
我还在差异中了解了恒流吸收器的重要性。对和使用电流镜来增加差异的增益。 dOa%9[  
电压比较器两个电压比较器  : ]C~gc  
SR 寄存器 %*BlWk!Q  
RS触发器又称SR锁存器,是触发器中最简单的一种,也是各种其他类型触发器的基本组成部分。 2-Y<4'>  
两个与非门或或非门的输入端输出端进行交叉耦合或首尾相接,即可构成一个基本RS触发器。 fb^fVSh>  
现在的SR触发器,通常由两个晶体管触发器(或非门)与一些额外的输出缓冲器一起使用,以降低 Q & ~Q 输出的输出阻抗。 MEB it  
原理图硬件电路工作状态 B)d(TP,>  
输出驱动器 d!eYqM7-G  
对于输出级,在原来的 555 定时器中有图腾柱配置,这很好,但它有点小故障,性能不太好。所以我使用了旧的推挽级作为 555 IC 的输出缓冲器。 $DG?M6   
输出驱动器 p K0"%eA  
复位晶体管 *z@>!8?  
使用 PNP BJT 作为复位输入。 ]U"94S U:)  
复位晶体管 oJN#C%r7  
放电晶体管 !47n[Zs  
一个 NPN 达林对,用于对地硬短路,单个 NPN 正在工作,但在 A 稳定模式下有一些问题。 6gc>X%d`K  
放电晶体管 / m=HG^!  
最终布局 ;*MLRXq  
进行连接以匹配真实 555 定时器的引脚配置。 |1j["u1  
最终整体布局图 3Z1CWzq(  
下面是整体布局,即使是硬件电路的设计上,也满足了低耦合,高内聚的思想,如下所示; Kr)a2rZ}SL  
最终整体布局图 HTG%t/S  
最后加上黑色的盒子,看起来就像一个鞋盒子; FSND>\>  
测试环节 KCs[/]  
最后我们使用一些带有别针标记的鳄鱼夹,以在面包板上对其进行测试。 B_.%i+ZZ  
鳄鱼夹双击放大双击放大双击放大双击放大双击放大 #\=FO>  
测试了一下,两个按键控制LED灯的亮与灭,已经可以正常工作了; ^0Mt*e{q  
测试LED `nu''B H  
最后 <Y}R#o1Z  
这个项目不是很大,涉及到的分立元器件也不是特别多,可以通过这个项目学习芯片内部的工作原理。 .SWlp2!M5  
<7~'; K  
半导体工程师 3W N@J6?  
半导体经验分享,半导体成果交流,半导体信息发布。半导体行业动态,半导体从业者职业规划,芯片工程师成长历程。 7Op>i,HZk\  
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