| 探针台 |
2021-12-27 08:54 |
怎样制作555芯片?
u,9q<&, e\N0@ 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。 0XIxwc0Iw 'JZ_ r{ @ `o@q 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。 B,y3]
g6u 项目地址:https://hackaday.io/project/182863-giant-555-timer *m&&1W_ 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。 n;OHH{E{ 预备知识 L@A9{,9Pl 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; z,+m[x=/N
Signetics NE555N ` :5,e/5, 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; 0yQe5i}
内部结构 1 内部结构 2 AbY;H 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; F#1kZ@nq
内部原理图 1 Qj!d ^8 简单分析一下这个原理图: 5$^c@ 0
- 3B#!2|
绿色部分:是一个分压器,在正电源电压 VCC和接地 GND 之间是一个由三个相同电阻组成的分压电路,它在1 ⁄ 3 VCC和2 ⁄ 3 VCC处产生两个参考电压。后者连接到“控制”引脚。所有三个电阻都具有相同的电阻,双极定时器为5kΩ,CMOS 定时器为 100 kΩ(或更高)。 - RV92qn
B
黄色和红色部分是两个电压比较器; - FsY`nWwg
紫色部分是RS触发器; - b|wWHNEdb,
粉红色部分是带推挽输出的驱动器;
内部原理图 2 065A?KyD 555 计时器芯片 9 z*(8d
大型555芯片-1 大型555芯2 P>W8V+l![ 因此,为了开始这个项目,我们可以将 555 的电路分成小部分,因为最好将大电路分成几部分,这种模块化的设计, 有助于对简化面包板周围的电路,另外也便于我们进行故障排除。正如前面提到的,可以分为以下几个部分: l ?/gWD^
- .v
l="<
分压器 - Xz* tbW#
电压比较器 - {6tx,; r(F
SR 寄存器 - ?h&l
tD
输出驱动器 - qKs7WBRJy
复位晶体管 - v>k b^38
放电晶体管 分压器 (WMLNv 分压器很简单 - 使用 4.7K 电阻器和整个电路的串联二极管保护。 _z%\'(l+
分压器 !F,s" 电压比较器 +V89J!7 k>-'AWH^v 该项目最有趣的部分是学习和设计 555 IC 内部使用的电压比较器。特别是差分对如何工作,什么是电流转向。 UP*yeT,P, 我还在差异中了解了恒流吸收器的重要性。对和使用电流镜来增加差异的增益。 I ,9~*^$
电压比较器 两个电压比较器 #tP )-ww SR 寄存器 c}\
d5R_L 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。 ASM1Y]'Z 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。 l~{T#Q 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。 5W5pRd>Q
原理图 硬件电路 工作状态 q8tug=c 输出驱动器 Nc:U4 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。 eo]a'J9(
输出驱动器 NN*Sb J0 复位晶体管 'F6#l"~/ 使用 PNP BJT 作为复位输入。 ?e2Y`0
复位晶体管 KK .cDAR 放电晶体管 C}bPv+t 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。 n('VQ0b
放电晶体管 '[xut1{ 最终布局 p+5#dbyr 进行连接以匹配真实 555 定时器的引脚配置。 N~0$x,bR
最终整体布局图 U(8I+xZ 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; Ic_t c
最终整体布局图 f`bIQ 9R 最后加上黑色的盒子,看起来就像一个鞋盒子; '>4+WZ1w5 测试环节 W *|OOa' 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。 P[6dTZ!\s
鳄鱼夹 双击放大 双击放大 双击放大 双击放大 双击放大 ws na5D6i
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; =
c/3^e 测试LED &<#/&Pq/i 最后 bmSpbX\ 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。 .Wd.)^?
Z,(%v.d 半导体工程师 C-_w]2MM 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。 b^@`uDb6
|
|