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经典芯片——555定时器芯片，年产量10亿颗，它是如何工作的？
一、555定时器芯片概述
说到振荡器，不得不提555定时器芯片。它能够用于定时、触发、脉冲产生和振荡电路，所有和时钟有关的领域都能够考虑采用。
由于其易用性、低廉的价格和优秀的可靠性，这颗芯片在业内很时兴，成为很多学生、创客在电子DIY制作中热爱的典型IC。
图1-555定时器芯片（NE555）
Lowe Doug在“Electronics All-in-One For Dummies”书中说道，555芯片从1971年推出，已成为世界上年产量最高的芯片之一，依据2003～2017年的统计，根本上年产量都高达10亿颗！
你熟悉的许多厂家都出产555芯片，如TI、NI、ST。不同的制造商出产的555芯片有不同的构造或工艺，以满足特定的功耗、工作条件需求：
图2-NE555/TLC555/LM555等型号来源
二、555定时器的引脚
规范的555芯片是DIP-8封装，其引脚如下：
图3-555芯片DIP-8封装
引脚证明如下：
图4-555芯片引脚定义
对于刚上手的同学，主要是搞明白TRIG、THR、DIS三个引脚的用法，为此，我们从555芯片的内部构造说起。
三、555定时器的内部构造
规范的555内部由25个晶体管，2个二极管、15个电阻组成，其芯片内电路原理图如下：
图5-555芯片内部电路原理图
直接分析上图难度颇高，我们将其划分为多个根本的功能模块，了解起来就会容易很多：
图6-555芯片内部功能框图
可见，555芯片内部有：
·3个5KΩ电阻连接Vcc和GND，构建Vcc 1/3和2/3的分压。（PS：很多人认为555芯片由于这三个5KΩ电阻而得名）
·2个比较器C1和C2，上述两个分压分别作为比较器的参照电压。
·1个RS触发器，R和S信号分别源自于上述两个比较器的输出信号。
·2个三极管，其中，Q1集电极开路，用于连接电容。
·1个反向器，RS触发器的输出端（非Q）经过反向器作为芯片输出。
首先来看“比较器”，它的工作原理很简略：
·当正相（﹢）输写端的电压大于反相（-）输写端的电压，比较器的输出为正；
·当正相（﹢）输写端的电压小于反相（-）输写端的电压，比较器的输出为负；
其次来看“RS触发器”：
·R指Reset（重置）的意思，S指Set（设置）的意思；
·当R为高电平、S为低电平时，Q为低电平，NQ（非Q）为高电平；
·当R为低电平、S为高电平时，Q为高电平，NQ（非Q）为低电平；
·当R为低电平、S为低电平时，Q和NQ（非Q）保持；
·当R为高电平、S为高电平时，Q和NQ（非Q）没效；
考虑到两个比较器C1、C2分别连接着TRIG（Trigger）、THR（Threshold）两个引脚，那么依据两个引脚的状况，RS触发器输出有：
图7-RS触发器真值表
譬如图中，当THR（Threshold）为0V，TRIG（Trigger）为0V，则C1输出低电平，C2输出高电平，故RS触发器置位，Q为高电平，NQ（非Q）为低电平。
OK，了解到这步就简略了，假如要产生振荡波形，就是和控制TRIG（Trigger）、THR（Threshold）引脚，怎么控制？肯定要引入电容啊。
四、555定时器作为非稳态振荡器
以555定时器作为非稳态振荡器（上篇所述的弛张振荡器）为例，它的外围电路配置如下：
图8-555非稳态振荡器电路图
上图中：
·TRIG（Trigger）、THR（Threshold）共有连接到C1。
·Vcc通过R1和R2能够对C1充电。
·NQ（非Q）为高电平，三极管导通，DIS（Discharge）引脚接地，C1通过R2进行放电。
这种巧妙的设计，会让电容产生周期充放电，继而TRIG（Trigger）、THR（Threshold）产生周期性变化，并控制了555芯片的输出（见上图时序图）。
振荡波形频次为F=一.4/((R1+2*R2)*C1).
我们来看下仿真效果：
图9-555芯片仿真效果
由于555芯片输出端具有200mA的驱动才能，驱动LED没什么问题，实验效果如下：
图10-555芯片LED点灯闪烁
再来多点LED：
图11-555芯片LED点灯闪烁（增强版）
（全文完）
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