怎样制作555芯片?

发布:探针台 2021-12-27 08:54 阅读:882
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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 ~ H[%vdR  
)Hf~d=GG  
L8V3BH7B  
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。 nd+?O7~}(  
项目地址:https://hackaday.io/project/182863-giant-555-timer F* #h9 Y  
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。 [.q(h/b  
预备知识 "A]Y~iQ  
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; 9DEh*%q  
Signetics NE555N aQcN&UA@  
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; <]8^J}8T{D  
内部结构 1内部结构 2 yty` 2$O  
整体来说,我看不懂,下面还是直接看一下NE555芯片的内部电路原理图吧。具体如下所示; agaq`^[(P  
内部原理图 1 el'j&I  
简单分析一下这个原理图: Lm.`+W5  
  • CtT~0Y|  
    绿色部分:是一个分压器,在正电源电压 VCC和接地 GND 之间是一个由三个相同电阻组成的分压电路,它在1 ⁄ 3 VCC和2 ⁄ 3 VCC处产生两个参考电压。后者连接到“控制”引脚。所有三个电阻都具有相同的电阻,双极定时器为5kΩ,CMOS 定时器为 100 kΩ(或更高)。
  • B#tdLv"I  
    黄色和红色部分是两个电压比较器;
  • Sue 6+p  
    紫色部分是RS触发器;
  • Qg0vG]  
    粉红色部分是带推挽输出的驱动器;
内部原理图 2 >IR$e=5$  
555 计时器芯片 ma9ADFFT  
大型555芯片-1大型555芯2 =ef1XQ{i*  
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: JfTfAq]  
  • =w <VT%  
    分压器
  • $o^e:Y , a  
    电压比较器
  • "g `nsk  
    SR 寄存器
  • PZ34*q  
    输出驱动器
  • 6.Bh3p  
    复位晶体
  • vF>gU_gz.  
    放电晶体管
分压器 *fP(6e#G,  
分压器很简单 - 使用 4.7K 电阻器和整个电路的串联二极管保护。 (^H5EeGV{  
分压器 h#{T}[  
电压比较器 ) p^  
\n@V-b  
该项目最有趣的部分是学习和设计 555 IC 内部使用的电压比较器。特别是差分对如何工作,什么是电流转向。 +{6`F1MO  
我还在差异中了解了恒流吸收器的重要性。对和使用电流镜来增加差异的增益。 Zu=kT}aGg  
电压比较器两个电压比较器 oP]L5S&A  
SR 寄存器 uu>lDvR*  
RS触发器又称SR锁存器,是触发器中最简单的一种,也是各种其他类型触发器的基本组成部分。 VD#!ztcY'  
两个与非门或或非门的输入端输出端进行交叉耦合或首尾相接,即可构成一个基本RS触发器。 ,U%=rfB~  
现在的SR触发器,通常由两个晶体管触发器(或非门)与一些额外的输出缓冲器一起使用,以降低 Q & ~Q 输出的输出阻抗。 e}Q>\t45  
原理图硬件电路工作状态 Za!w#j%h  
输出驱动器 -SJSTO[/J  
对于输出级,在原来的 555 定时器中有图腾柱配置,这很好,但它有点小故障,性能不太好。所以我使用了旧的推挽级作为 555 IC 的输出缓冲器。 ~Oh=   
输出驱动器 l7Lj[d<n  
复位晶体管 wsfysat$  
使用 PNP BJT 作为复位输入。 & zgPN8u  
复位晶体管 sPpS~wk*  
放电晶体管 <9\,QR)  
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。 L*O>IQh2  
放电晶体管 E|,30Z+  
最终布局 ,xj3w#`zaf  
进行连接以匹配真实 555 定时器的引脚配置。 OMd# ^z  
最终整体布局图 6z1\a  
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; taCCw2s-8*  
最终整体布局图 p1 4d ,}4W  
最后加上黑色的盒子,看起来就像一个鞋盒子; a)S(p1BGg  
测试环节 i>"dBJh]b  
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。 M@~ o6^  
鳄鱼夹双击放大双击放大双击放大双击放大双击放大 P/`m3aSzX.  
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;  0dh#/  
测试LED ~BQV]BJ7  
最后 !a4cjc(  
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。 B<+pg  
#gI&lO*\gr  
半导体工程师 q\U4n[Zk  
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