555 計時器是一種積體電路晶片，常被用於計時器、脈衝產生器和震盪電路。555 可被作為電路中的延時器件、觸發器或起振元件。

555 計時器於 1971 年由西格尼蒂克公司（Signetics）推出，由於其易用性、低廉的價格和良好的可靠性，直至今日仍被廣泛應用於電子電路的設計中。許多廠家都生產 555 晶片，包括採用雙極型電晶體的傳統型號和採用 CMOS 設計的版本。555 被認為是當前年產量最高的晶片之一，僅 2003 年，就有約 10 億枚的產量。



設計

555 計時器由瑞士電子工程師漢斯・R・卡門曾德（Hans R. Camenzind）於 1971 年為西格尼蒂克公司設計。西格尼蒂克公司後來被飛利浦公司所併購。

不同的製造商生產的 555 晶片有不同的結構，標準的 555 晶片集成有 25 個電晶體，2 個二極體和 15 個電阻並通過 8 個引腳引出 (DIP-8 封裝)。555 的派生型號包括 556（集成了兩個 555 的 DIP-14 晶片）和 558 與 559。

NE555 的工作溫度範圍為 0-70°C，軍用級的 SE555 的工作溫度範圍為−55 到 + 125 °C。555 的封裝分為高可靠性的金屬封裝（用 T 表示）和低成本的環氧樹脂封裝（用 V 表示），所以 555 的完整標號為 NE555V、NE555T、SE555V 和 SE555T。一般認為 555 晶片名字的來源是其中的三枚 5KΩ 電阻，但 Hans Camenzind 否認這一說法並聲稱他是隨意取的這三個數字。

555 還有低功耗的版本，包括 7555 和使用 CMOS 電路的 TLC555。7555 的功耗比標準的 555 低，而且其生產商宣稱 7555 的控制引腳並不像其他 555 晶片那樣需要接地電容，同時供電與地之間也不需要消除雜訊的去耦電容。



引腳

DIP 封裝的 555 晶片各引腳功能如下表所示：



用途

555 計時器可工作在三種工作模式下：


* 單穩態模式：在此模式下，555 功能為單次觸發。應用範圍包括計時器，脈衝丟失檢測，反彈跳開關，輕觸開關，分頻器，電容測量，脈衝寬度調變（PWM）等。

* 無穩態模式：在此模式下，555 以振盪器的方式工作。這一工作模式下的 555 晶片常被用於頻閃燈、脈衝發生器、邏輯電路時鐘、音調發生器、脈衝位置調變（PPM）等電路中。如果使用熱敏電阻作為定時電阻，555 可構成溫度傳感器，其輸出信號的頻率由溫度決定。

* 雙穩態模式（或稱施密特觸發器模式）：在 DIS 引腳空置且不外接電容的情況下，555 的工作方式類似於一個 RS 觸發器，可用於構成鎖存開關。

單穩態模式

在單穩態工作模式下，555 計時器作為單次觸發脈衝發生器工作。當觸發輸入電壓降至 _V_CC 的 1/3 時開始輸出脈衝。輸出的脈寬取決於由定時電阻與電容組成的 RC 網絡的時間常數。當電容電壓升至 _V_CC 的 2/3 時輸出脈衝停止。根據實際需要可通過改變 RC 網絡的時間常數來調節脈寬。

輸出脈寬 _t_，即電容電壓充至 _V_CC 的 2/3 所需要的時間由下式給出：

　
: $t=RC\ln(3)\approx 1.1RC$

雖然一般認為當電容電壓充至 _V_CC 的 2/3 時電容通過 OC 門瞬間放電，但是實際上放電完畢仍需要一段時間，這一段時間被稱為「弛豫時間」。在實際應用中，觸發源的周期必須要大於弛豫時間與脈寬之和（實際上在工程應用中是遠大於）。

雙穩態模式

雙穩態工作模式下的 555 晶片類似基本 RS 觸發器。在這一模式下，觸發引腳（引腳 2）和復位引腳（引腳 4）通過上拉電阻接至高電平，閾值引腳（引腳 6）被直接接地，控制引腳（引腳 5）通過小電容（0.01 到 0.1μF）接地，放電引腳（引腳 7）浮空。所以當引腳 2 輸入高 (有誤應為低) 電壓時輸出置位，當引腳 4 接地時輸出復位。

無穩態模式

無穩態工作模式下 555 計時器可輸出連續的特定頻率的方波。電阻 R1 接在 VCC 與放電引腳 (引腳 7) 之間，另一個電阻 (R2) 接在引腳 7 與觸發引腳（引腳 2）之間，引腳 2 與閾值引腳（引腳 6）短接。工作時電容通過 R1 與 R2 充電至 2/3 _V_CC，然後輸出電壓翻轉，電容通過 R2 放電至 1/3 _V_CC，之後電容重新充電，輸出電壓再次翻轉。

無穩態模式下 555 計時器輸出波形的頻率由 R1、R2 與 C 決定：

$$
f={\frac {1}{\ln(2)\cdot C\cdot (R_{1}+2R_{2})}}
$$

輸出高電平時間由下式給出：

$$
\mathrm {high} =\ln(2)\cdot (R_{1}+R_{2})\cdot C
$$

輸出低電平時間由下式給出：

$$
\mathrm {low} =\ln(2)\cdot R_{2}\cdot C
$$

R1 的額定功率要大於 ${\frac {V_{cc}^{2}}{R_{1}}}$ .

對於雙極型 555 而言，若使用很小的 R1 會造成 OC 門在放電時達到飽和，使輸出波形的低電平時間遠大於上面計算的結果。

為獲得占空比小於 50% 的矩形波，可以通過給 R2 並聯一個二極體實現。這一二極體在充電時導通，短路 R2，使得電源僅通過 R1 為電容充電；而在放電時截止以達到減小充電時間降低占空比的效果。



參數

以下為 NE555 的電氣參數，其他不同規格的 555 計時器可能會有不同的參數，請查閱數據手冊。



衍生晶片

555 計時器有許多不同公司生產的衍生型號，其中有引腳功能不同的型號，也有採用 CMOS 的設計。有的晶片中包括數個集成的 555 計時器。555 晶片家族的其他一些型號如下：

556 雙計時器

在一塊晶片中集成兩個 555 計時器的型號為 556，這種晶片包括 14 個引腳。

558 四計時器

在一塊晶片中集成四個 555 計時器的型號為 558。這種晶片包括 16 個引腳，其中四個 555 計時器共用供電、接地和復位的引腳。放電引腳與閾值引腳被合為同一個引腳並被稱為「定時」。同時觸發引腳改為下降沿觸發。



參見


* 運算放大器

* 振盪器

* RC 電路



參考資料



拓展閱讀


* _IC Timer Cookbook_; 2nd Ed; Walter G Jung; Sams Publishing; 384 pages; 1983; ISBN 978-0-672-21932-0.

* _IC 555 Projects_; E.A. Parr; Bernard Babani Publishing; 144 pages; 1978; ISBN 978-0-85934-047-2.

* _555 Timer Applications Sourcebook with Experiments_; Howard M Berlin; Sams Publishing; 158 pages; 1979; ISBN 978-0-672-21538-4.

* _Timer, Op Amp, and Optoelectronic Circuits and Projects_; Forrest M Mims III; Master Publishing; 128 pages; 2004; ISBN 978-0-945053-29-3.

* _Engineer's Mini-Notebook – 555 Timer IC Circuits_; Forrest M Mims III; Radio Shack; 32 pages; 1989; ASIN B000MN54A6.



外部連結


* Single Bipolar Timer, Texas Instruments, 30 pages, 2010（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Single CMOS Timer, National Semiconductor, 12 pages, 2010

* Single CMOS Timer, Diodes Inc, 11 pages, 2006（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Single / Dual CMOS Timer, Intersil, 12 pages, 2006

* Dual Bipolar Timer, Texas Instruments, 16 pages, 2006（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Quad Bipolar Timer, NXP / Philips, 9 pages, 2003

* NE555 datasheet collection

* 555 Timer Circuits – the Astable, Monostable and Bistable（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* 555 and 556 Timer Circuits（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Java simulation of 555 oscillator circuit（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Using NE 555 as a Temperature DSP

* NE555 Frequency and duty cycle calculator（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） for astable multivibrators

* Time-lapse intervalometer for SLRs using a 555

* 555 Timer Tutorial

* Common Mistakes When Using a 555 Timer（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* The 2011 555 Design Contest. [2011-05-26]. （原始內容存檔於 2011-07-30）.