Таймеры — NA555 , NE555 , SA555 , SE555

1 Особенности

 

• Диапазон времени от микросекунд до часов
• Астабильный или моностабильный режимы
• Регулируемый коэффициент заполнения
• ТТЛ—совместимый выход может быть использован как сток или исток (до 200 мА)
• Изделие соответствует стандарту MIL-PRF-38535

 

2 Применение

 

• Биометрия отпечатков пальцев
• Биометрия сетчатки глаза
• RFID — считыватели

 

3 Описание

 

Эти устройства предназначены для работы в прецизионных времязадающих цепях и могут производить точные временные задержки или колебания. В режиме временной задержки или в моностабильном режиме временной интервал задается одним внешним резистором или конденсатором.

Пороговый уровень и уровень переключения  располагаются в двух третях и одной трети от напряжения питания соответственно. Эти уровни могут быть изменены, путем изменения напряжения на выводе управления. Когда на вход trigger подается сигнал низкого уровня, таймер срабатывает и подает на вывод output высокий уровень напряжения. Если уровни сигналов на выводах trigger и threshold выше порогового уровня то триггер срабатывает и устанавливает низкий уровень напряжения на выводе output. Вывод reset (сброс) может переопределить значения напряжения на всех других выводах, чтобы запустить новый цикл синхронизации. Когда на вывод reset подается низкий уровень напряжения, триггер сбрасывается и устанавливает на выводе output  тоже низкий уровень напряжения. Когда на выходе устанавливается низкий уровень, вывод discharge (разряд) замыкается через низкоомный канал на землю.

Выходная цепь способна поддерживать ток до 200 мА. Может работать с напряжением питания от 5 В до 15 В. При напряжении питания 5 В уровни напряжения на выходах совместимы с ТТЛ-входами.

 

Размеры для разных типов корпусов

Серийный номер	Корпус	Размеры
xx555	PDIP (8)	9.81 мм × 6.35 мм
	SOP (8)	6.20 мм× 5.30 мм
	TSSOP (8)	3.00 мм× 4.40 мм
	SOIC (8)	4.90 мм× 3.91 мм

 

4 Упрощенная схема

 

 

 

6 Расположение и назначение выводов

 

 

ВЫВОД			I/O	Описание
Название	D, P, PS, PW, JG	FK
	NO.
CONT	5	12	I/O	Управляет пороговым напряжением компаратора, позволяет отказаться от подключения конденсатора.
DISCH	7	17	O	При открытом транзисторе через него происходит разряд времязадающего конденсатора.
GND	1	2	–	Земля
NC		1, 3, 4, 6, 8, 9, 11, 13, 14, 16, 18, 19	–	Внутренне не подключенные выводы
OUT	3	7	O	Выход таймера для подключения нагрузки
RESET	4	10	I	При подаче напряжения низкого уровня на этот вывод таймер сбрасывается и на выводах OUT и DISCH устанавливается низкий уровень напряжения
THRES	6	15	I	Остановка работы таймера. Когда напряжение на THRES > CONT на выводах OUT и DISCH устанавливается низкий уровень напряжения
TRIG	2	5	I	Запуск таймера.  При подаче напряжения на TRIG < ½ CONT на выводах OUT и DISCH устанавливается высокий уровень напряжения
VCC	8	20	–	Напряжение питания, от 4.5 В до 16 В. (SE555 максимум 18 В)

 

7 Характеристики

 

7.1 Абсолютные максимальные значения⁽¹⁾

 

В рабочем диапазоне температур на открытом воздухе (если не указано иное)

 

			Мин.	Макс.	Ед. изм.
VCC	Напряжение питания(2)			18	В
VI	Входное напряжение	CONT, RESET, THRES, TRIG		VCC	В
IO	Выходной ток			±225	мA
θJA	Тепловое сопротивление для корпусов (3)(4)	D корпус		97	°C/Вт
		P корпус		85
		PS корпус		95
		PW корпус		149
θJC	Тепловое сопротивление для корпусов(5)(6)	FK корпус		5.61	°C/Вт
		JG корпус		14.5
TJ	Рабочая температура			150	°C
	Температура корпуса в течении 60 с.	FK корпус		260	°C
	Температура пайки для корпуса в течении 60 с.	JG корпус		300	°C

(1) Абсолютные максимальные значения указывают пределы, превышение которых, может привести к повреждению устройства.  Электрические характеристики не применяются при работе с устройством за пределами своих заявленных условий эксплуатации. Воздействие абсолютных максимальных значений на устройство в течении длительного времени, может повлиять на его надежность.

(2) Все напряжения указаны по отношению к земле.

(3) Максимальная рассеиваемая мощность является функцией от T_J(max), θ_JA, и T_A. Максимально допустимая рассеиваемая мощность при любой допустимой температуре окружающего воздуха равна P_D = (T_J(max) — T_A) / θ_JA. Работа на абсолютном максимуме T_J от 150°C может повлиять на надежность.

(4) Тепловое сопротивление для корпуса рассчитывается по стандарту JESD 51-7.

(5) Максимальная рассеиваемая мощность является функцией от T_J(max), θ_JC, и T_C. Максимально допустимая рассеиваемая мощность при любой допустимой температуре окружающего воздуха равна P_D = (T_J(max) — T_С) / θ_JС. Работа на абсолютном максимуме T_J от 150°C может повлиять на надежность.

(6) Тепловое сопротивление для корпуса рассчитывается по стандарту MIL-STD-883.

 

7.2 Температура хранения

 

Параметр	Описание	Мин.	Макс.	Ед. изм.
Tstg	Диапазон температуры хранения	–65	150	°C

7.3 Рекомендуемые Условия

 

В рабочем диапазоне температур на открытом воздухе (если не указано иное)

 

			MIN	MAX	Ед. изм.
VCC	Напряжение питания	NA555, NE555, SA555	4.5	16	В
		SE555	4.5	18
VI	Входное напряжение	CONT, RESET, THRES, and TRIG		VCC	В
IO	Выходной ток			±200	мA
TA	Рабочая температура на открытом воздухе	NA555	–40	105	°C
		NE555	0	70
		SA555	–40	85
		SE555	–55	125

 

7.4 Электрические характеристики

 

V_CC = от 5 В до 15 В, T_A = 25°C (если не указано иное)

 

Параметр	Условия испытаний		SE555			NA555 NE555 SA555			Ед. изм.
			MIN	TYP	MAX	MIN	TYP	MAX
Уровень напряжения на выводе THRES	VCC = 15 В		9.4	10	10.6	8.8	10	11.2	В
	VCC = 5 В		2.7	3.3	4	2.4	3.3	4.2
Ток(1)  через вывод THRES				30	250		30	250	нA
Уровень напряжения на выводеTRIG	VCC = 15 В		4.8	5	5.2	4.5	5	5.6	В
		TA = от –55°C до 125°C	3		6
	VCC = 5 В		1.45	1.67	1.9	1.1	1.67	2.2
		TA = от –55°C до 125°C			1.9
Ток через вывод TRIG	при 0 В на TRIG			0.5	0.9		0.5	2	мкA
Уровень напряжения на выводе RESET			0.3	0.7	1	0.3	0.7	1	В
	TA = от  –55°C до 125°C				1.1
Ток через вывод RESET	при VCC на RESET			0.1	0.4		0.1	0.4	мA
	при 0 В на RESET			–0.4	–1		–0.4	–1.5
Переключающий ток на DISCH в закрытом состоянии				20	100		20	100	нA
Переключающее напряжение на DISCH в открытом состоянии	VCC = 5 В, IO = 8 мA						0.15	0.4	В
Напряжение на CONT	VCC = 15 В		9.6	10	10.4	9	10	11	В
		TA = от –55°C до 125°C	9.6		10.4
	VCC = 5 В		2.9	3.3	3.8	2.6	3.3	4
		TA = от –55°C до 125°C	2.9		3.8
Низкий уровень напряжения на выходе	VCC = 15 В, IOL = 10 мA			0.1	0.15		0.1	0.25	В
		TA = от –55°C до 125°C			0.2
	VCC = 15 В, IOL = 50 мА			0.4	0.5		0.4	0.75
		TA = от –55°C до 125°C			1
	VCC = 15 В, IOL = 100 мА			2	2.2		2	2.5
		TA = от –55°C до 125°C			2.7
	VCC = 15 В, IOL = 200 мA			2.5			2.5
	VCC = 5 В, IOL = 3.5 мA	TA = от –55°C до 125°C			0.35
	VCC = 5 В, IOL = 5 мA			0.1	0.2		0.1	0.35
		TA = от –55°C до 125°C			0.8
	VCC = 5 В, IOL = 8 мA			0.15	0.25		0.15	0.4
Высокий уровень напряжения на выходе	VCC = 15 В, IOH = –100 мA		13	13.3		12.75	13.3		В
		TA = от –55°C до 125°C	12
	VCC = 15 В, IOH = –200 мA			12.5			12.5
	VCC = 5 В, IOH = –100 мA		3	3.3		2.75	3.3
		TA = от –55°C до 125°C	2
Потребляемый ток	Низкий уровень на выходе, без нагрузки	VCC = 15 В		10	12		10	15	мA
		VCC = 5 В		3	5		3	6
	Низкий уровень на выходе, без нагрузки	VCC = 15 В		9	10		9	13
		VCC = 5 В		2	4		2	5

(1) Этот параметр влияет на максимальные значения времязадающих резисторов R_A и R_B в цепи Рис. 12. Для примера, когда V_CC = 5 V R = R_A + R_B  ≉ 3.4 МОм, и для V_CC = 15 В максимальное значение равно 10 мОм.

 

7.5 Эксплуатационные характеристики

 

V_CC = от 5 В до 15 В, T_A = 25°C (если не указано иное)

Параметр		Условия испытаний(2)	SE555			NA555 NE555 SA555			Ед. изм.
			Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.
Начальная погрешность интервалов времени(3)	Каждый таймер, моностабильный(4)	TA = 25°C		0.5	1.5(1)		1	3	%
	Каждый таймер, астабильный(5)			1.5			2.25
Температурный коэффициент временного интервала	Каждый таймер, моностабильный(4)	TA = MIN to MAX		30	100(1)		50		ppm/ °C
	Каждый таймер, астабильный(5)			90			150
Изменение временного интервала от напряжения питания	Каждый таймер, моностабильный(4)	TA = 25°C		0.05	0.2(1)		0.1	0.5	%/V
	Каждый таймер, астабильный(5)			0.15			0.3
Время нарастания выходного импульса		CL = 15 пФ, TA = 25°C		100	200(1)		100	300	нс
Время спада выходного импульса		CL = 15 пФ, TA = 25°C		100	200(1)		100	300	нс

(1) Соответствуют стандарту MIL-PRF-38535, эти параметры не проходили производственные испытания.

(2) Для условий указанных как Мин. и Макс. , используют соответствующее значение, указанное в рекомендуемых условиях эксплуатации.

(3) Погрешность интервала времени определяется как разность между измеренным значением и средним значением случайной выборки из каждого процесса.

(4) Значения указаны для моностабильной схемы, показанной на рис. 9, со следующими значениями компонентов R_A = 2 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

(5) Значения указаны для астабильной схемы, показанной на рис. 9, со следующими значениями компонентов R_A = 1 от кОм до 100 кОм, C = 0.1 мкФ.

 

7.6 Типовые характеристики

 

Данные для температур ниже -40 ° C и выше 105 ° C применимы только для SE555

 

 

8 Подробное описание

 

8.1 Обзор

 

Таймеры серии xx555 популярны и просты в использовании и зачастую применяются для синхронизации временных интервалов от 1 мкс до часов или частот от <1 мГц до 100 кГц. В режиме временной задержки или моностабильном режиме заданный интервал регулируется одним внешним компонентом (резистором и конденсатором). В астабильном режиме работы частоту и коэффициент заполнения можно изменять независимо друг от друга двумя внешними резисторами и конденсатором.

 

8.2 Функциональная блок-схема

 

1. Номера выводов показаны для корпусов  D, JG, P, PS, и PW.
2. RESET может быть заменен TRIG, который можно заменить THRES.

 

8.3 Описание характеристик

 

8.3.1 Моностабильный режим работы

 

Для работы в моностабильном режиме любой из таймеров этой серии может быть подключен  как показано на Рис. 9.

 

8.3.2 Астабильный режим работы

9. Применение

 

9.1 Информация для применения

 

В таймерах серии xx555 используются резистор и конденсатор для формирования времени задержки или рабочей частоты. В данном разделе представлена упрощенная информация для разработки схем.

 

9.2  Типичные схемы применения

 

9.2.1 Индикатор пропуска импульсов

 

Схема показанная на Рис. 16, может быть использована для обнаружения недостающих импульсов или ненормальной длительности интервалов между импульсами. Интервал синхронизации моностабильной схемы перезапускает непрерывную последовательность входных импульсов до тех пор, пока интервал между импульсами меньше интервала синхронизации. Больший интервал между импульсами, пропущенные импульсы или прекращение подачи импульсов позволяет завершиться интервалу синхронизации, тем самым создавая выходной импульс, как показано на Рис. 17.

9.2.2 Требования к проектированию

 

Входная ошибка (отсутствие импульса) должна быть большой. Небольшой входной сигнал не будет обнаружен, так как времязадающий конденсатор «C» будет разряжен.

 

9.2.1.1 Подробное описание проектирования

 

Следует подобрать величину R_A и C таким образом, чтобы R_A× C>[максимальной длительности входного импульса].  R_L улучшает V_OH, но не является обязательным для совместимости с ТТЛ-логикой.

 

9.2.1.2 Диаграмма напряжений

 

 

9.2.2 ШИМ регулятор на 555

 

Работа таймера может регулироваться, с помощью изменения внутреннего порога срабатывания и переключения, которое осуществляется подачей внешнего напряжения или тока на вывод CONT. На Рис. 18 показана схема для широтно-импульсной модуляции. Непрерывная последовательность входных импульсов запускает моностабильный мультивибратор, а управляющий сигнал модулирует пороговое напряжение. На Рис. 19 показана, полученная на выходе широтно-импульсная модуляция. В то врем как синусоидальный модулирующий сигнал может быть любой формы.

Номера выводов показаны для корпусов  D, JG, P, PS, и PW.

1. Модулирующий сигнал может быть подключен напрямую или через емкость к выводу CONT. Для подключения напрямую воздействие напряжения и сопротивления источника модуляции на отклонение таймера, должно учитываться.

 

9.2.2.1 Требования к проектированию

 

На вход синхронизации должны подаваться V_OL и V_OH  больше и меньше 1/3 напряжения питания.  Напряжение на входе модулирующего сигнала должно изменяться относительно земли. Подключаемая нагрузка должна быть терпима к нелинейности передаточной функции; связь между модуляцией и шириной импульса не является линейной, поскольку заряд конденсатора в RC-цепочке идет по отрицательной экспоненциальной кривой.

 

9.2.2.2 Подробное описание проектирования

 

Следует подобрать R_A и C таким образом, чтобы R_A × C = 1/4 [периода синхронизации].  R_L улучшает V_OH, но не является обязательным для совместимости с ТТЛ-логикой.

 

9.2.2.3 Диаграмма напряжений

 

9.2.3 Фазово-импульсная модуляция

 

На Рис. 20 показана схема включения 555 для работы в качестве фазово-импульсного регулятора. В этой схеме регулируется пороговое напряжение и, тем самым, время задержки, связанное с несинхронизируемым генератором.На Рис. 21 показан сигнал треугольной формы для этой цепи; однако сигнал может быть любой формы.

 

9.2.3.1 Требования к проектированию

 

Постоянный и переменный ток на входе модулирующего сигнала, будут изменять верхние и нижние пороговые значения напряжения времязадающего конденсатора. Частота и коэффициент заполнения будут измениться в зависимости от модулирующего сигнала.

 

9.2.3.2 Подробное описание проектирования

 

Номинальная выходная частота и коэффициент заполнения можно вычислить по формуле для астабильного мультивибратора. R_L улучшает V_OH, но не является обязательным для совместимости с ТТЛ-логикой.

 

9.2.3.3 Диаграмма напряжений

 

9.2.4 Последовательный таймер

 

Многие устройства, например такие как компьютеры требуют сигналы для инициализации условий во время запуска. Другие, такие как испытательное оборудование требуют активирующих тестовых сигналов в последовательности импульсов. Данная схема может быть подключена, чтобы обеспечить такое последовательное управление. Таймеры могут использоваться в различных комбинациях, как с астабильной так и моностабильной схемой подключения, с модуляцией и без для исключительно гибкого управления формой сигнала. На Рис. 22 показана последовательная схема с возможность применения во многих системах, а на Рис. 23 показана диаграмма напряжений на выходе.

9.2.4.1 Требования к проектированию

 

Последовательный таймер представляет собой цепочку из нескольких, соединенных между собой, таймеров, подключенных по моностабильной схеме. Подключенные компоненты — резисторы 33 кОм и конденсаторы 0.001 мкФ.

 

9.2.4.2 Подробное описание проектирования

 

Величину времязадающих конденсаторов и резисторов можно рассчитать по формуле:  t_w = 1.1 × R × C.

 

9.2.4.3 Диаграмма напряжений