怎样制作555芯片?

发布:探针台 2021-12-27 08:54 阅读:829
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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 .ts0LDk0f  
rj,K`HD  
V[Rrst0yo  
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。 rMHQzQ0%  
项目地址:https://hackaday.io/project/182863-giant-555-timer O<1vSav!K  
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。 z,bX.*.-  
预备知识 ,|.8nk"  
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; n#>.\F  
Signetics NE555N 7w Q+giu  
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; ojx'g8yO  
内部结构 1内部结构 2 {jhmp\PN  
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; )Ig+uDGk  
内部原理图 1 6~ 7 ; o_>  
简单分析一下这个原理图: OK-sT7But  
  • H^D 3NuUC  
    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)。
  • +_X,uvR  
    黄色和红色部分是两个电压比较器;
  • )@]6=*%  
    紫色部分是RS触发器;
  • c6,s+^^  
    粉红色部分是带推挽输出的驱动器;
内部原理图 2 7G.o@p6$  
555 计时器芯片 vm\wO._  
大型555芯片-1大型555芯2 DD!MGf/  
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: *p&^!ct  
  • .?rbny  
    分压器
  • IvTzPPP  
    电压比较器
  • [eNkU">}  
    SR 寄存器
  • VYamskK[G:  
    输出驱动器
  • )sW6iR&_i  
    复位晶体
  • M3Khc#5S(  
    放电晶体管
分压器 DS:>/m>)  
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。 k0|`y U  
分压器 I tI0x  
电压比较器 AH2 _#\  
x&C%4Y_]  
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。 0R HS]cN  
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。 <<=e9Lh  
电压比较器两个电压比较器 R_1)mPQ^P  
SR 寄存器 C.J`8@a]?  
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。 zL:&Q<  
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。 Ap5}5 ewM  
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。 %G;0T;0L  
原理图硬件电路工作状态 /?KtXV>]  
输出驱动器 D]IBB>F  
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。 Y5dD|]F|  
输出驱动器 6'xomRpYN  
复位晶体管 5D,.^a1 A  
使用 PNP BJT 作为复位输入。 z Yw;q3"  
复位晶体管 %#~((m1  
放电晶体管 I=K!)X$  
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。 eV"!/A2:N5  
放电晶体管 bIgh@= 2  
最终布局 `|$'g^eCL  
进行连接以匹配真实 555 定时器的引脚配置。 ,E\h!/X  
最终整体布局图 ~xGoJrF\  
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; 9G0D3F  
最终整体布局图 Qg(Z{V  
最后加上黑色的盒子,看起来就像一个鞋盒子; :e*DTVv8  
测试环节 t3PtKgP-6  
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。 eR:b=%T8  
鳄鱼夹双击放大双击放大双击放大双击放大双击放大 Ve{n<{P  
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; dj'm, k b  
测试LED E2@`d6  
最后 Ju!(gh  
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。 '77~{jy  
N]NF\7(  
半导体工程师 eD%H XGe  
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。 a1Hz3y~S/  
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