怎样制作555芯片?

发布:探针台 2021-12-27 08:54 阅读:934
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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 nEgYypwr  
YSr u5Q  
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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。 S\0?~l"}  
项目地址:https://hackaday.io/project/182863-giant-555-timer ZjveXrx  
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。 >JHQA1mX  
预备知识 JgMYy,q8t  
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; %b>Ee>rdD  
Signetics NE555N *n_7~ZX  
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; g|<$ \}  
内部结构 1内部结构 2 evlz R/  
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; }3=^Ik;x  
内部原理图 1 >dfk2.6e  
简单分析一下这个原理图: 2`pg0ciX (  
  • 2}6StmE }  
    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)。
  • S8Yti  
    黄色和红色部分是两个电压比较器;
  • o{OY1 ;=6  
    紫色部分是RS触发器;
  • @i(;}rx  
    粉红色部分是带推挽输出的驱动器;
内部原理图 2 y\mK?eR  
555 计时器芯片 ^v&)z ,  
大型555芯片-1大型555芯2 W+BHt{  
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: QBLha']'%  
  • u5A$VRMN  
    分压器
  •  K2D, *w  
    电压比较器
  • ,IRy. qy  
    SR 寄存器
  • @QAI 0ZY  
    输出驱动器
  • sh;>6xB  
    复位晶体
  • oT*qMLdn  
    放电晶体管
分压器 fcisDu8n  
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。 }5=tUfh)]'  
分压器 sW0<f& 3  
电压比较器 ?y2v?h"  
3?s1Yw>?  
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。 J'@`+veE  
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。 Y(C-o[-N  
电压比较器两个电压比较器 qHE(p+]E  
SR 寄存器 }\]J?I+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。 @WICAC=  
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。 '<Jqp7$dL  
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。 7 |Q;E|=-Y  
原理图硬件电路工作状态 i7foZ\btFc  
输出驱动器 />dYkIv  
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。 \pVWYx  
输出驱动器 lR0WDJv  
复位晶体管 $m;DwlM  
使用 PNP BJT 作为复位输入。 :7)lgiM2  
复位晶体管 %)sG 34  
放电晶体管 Mc<O ~  
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。 ;0-Y),  
放电晶体管 XG01g3  
最终布局 ?(>fB2^  
进行连接以匹配真实 555 定时器的引脚配置。 `l + pk%  
最终整体布局图 [)t1"  
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; 4x2,X`pe3  
最终整体布局图 abkt&981K+  
最后加上黑色的盒子,看起来就像一个鞋盒子; ~'#,*kA:6  
测试环节 HB, k}Q  
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。 _ cm^Fi5  
鳄鱼夹双击放大双击放大双击放大双击放大双击放大 Q=#N4[W'  
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; A_2oQ*  
测试LED >6 A8+=  
最后 ^(~%'f  
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。 @y(<4kLz  
DgODTxiX  
半导体工程师  I6rB_~]h  
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。 WFG`-8_e[I  
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