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[FAQ] [参考译文] [常见问题解答]如何使用 LMC555、TLC555、LM555、NA555、NE555、 SA555或 SE555?

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Other Parts Discussed in Thread: LMC555, NE555, LM555, NA555, TLC551, SE555, TLC552, TLC555, SA555
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https://e2e.ti.com/support/clock-timing-group/clock-and-timing/f/clock-timing-forum/857914/faq-how-do-i-design-monostable-timer-circuits-using-lmc555-tlc555-lm555-na555-ne555-sa555-or-se555

主题中讨论的其他器件:LMC555NE555LM555NA555TLC551SE555TLC552TLC555SA555

本常见问题解答涵盖了使用 LM555、NA555、NE555、SA555和 SE555计时器的单稳电路、这些计时器在下文中单独称为 LM、NA、NE、SA 和 SE。 由于其设计、他们被称为双极计时器。 本常见问题解答还涵盖了 LMC555和 TLC555计时器、这些计时器在下文中单独称为 LMC 和 TLC。 作为一个小组、他们因其设计而被称为 CMOS 计时器。 常见问题解答也适用于 xx556、TLC551和 TLC552计时器。

顾名思义、单稳模式只有一个稳定状态。 稳定状态为输出低电平。 小于电源电压1/3的触发输入电压会启动一个固定宽度的高输出脉冲、其长度取决于外部电阻器和电容器值。 电容器电压达到电源电压2/3的峰值所需的时间为 RA * C * Ln (3)= 1.1 * RA * C。该电压将结束输出脉冲。 输出将返回低电平并无限期保持低电平。 放电引脚也会变为低电平、并快速将电容器放电回零。 触发输入应在输出脉冲结束之前变为高电平、> 1/3的电源电压、因为触发输入是电平敏感的、而不是边缘敏感的。

如果触发在脉冲结束前没有返回高电平,则输出将延长,直到触发器变为高电平。 LM 定时器将阈值优先于触发器、因此定时器会自动重新触发以启动新的周期、这可能会导致双宽度输出脉冲。 无论使用何种计时器、强烈建议在计时脉冲结束之前触发器返回高电平。

 

 

最短时间

 触发脉冲宽度必须足够宽、以确保满足触发输入时间。 LMC 数据表规定20ns 最小值就足够了、而其他数据表没有提供最小值。 表中提出了合理的最低要求。 对于不接近于接地的触发器输入低电压,请将表的最小触发时间加倍。 触发高电平和计时脉冲结束之间的最小建议时间基于触发比较器的存储延迟。 所有数据表的建议值均为10µs μ s、但是、较快的 CMOS 版本既没有较长的存储时间、也没有触发低输入电压的存储时间。 最新的 TLC 商业数据表已更新为1µs μ m、以反映这一点。

 

建议的最小值

LMC

TLC

Lm

NA、NE、SA

SE

最小输入触发器宽度

50ns

100ns

1µs μ A

1µs μ A

1µs μ A

到脉冲时间结束的最小触发高电平

500ns

700ns

10µs μ A

10µs μ A

10µs μ A

最小输出脉冲宽度

1µs μ A

1µs μ A

11µs μ A

11µs μ A

11µs μ A

 

最长时间

 可实现的最大脉冲时间基于电容器泄漏、计时器阈值和放电引脚中的泄漏和偏置电流以及印刷电路板上的泄漏。 如果存在污染物或冷凝、电路板可能是最大的泄漏源。 泄漏也会影响时间宽度的精度、因为泄漏会改变电容器充电电流。 双极定时器中的阈值引脚将开始消耗接近阈值电压的偏置电流。 因此、在计时脉冲结束之前、偏置电流不会影响充电电流。 充电电阻器电流需要大于阈值引脚电流。 CMOS 计时器没有偏置电流。 由于长脉冲时间需要大电容、 因此可以 使用纳米计时器作为替代方案。 它们只需要一个电阻器即可将延时时间设置为2小时、并且功耗极低。

 

典型双极阈值引脚输入偏置电流与阈值引脚电压间的关系。 电源= 5V

 

精度

 由于阈值比较器的传播延迟、脉冲的实际长度将略长于公式。 除非所需的脉冲长度接近表中的最短时间、否则该延迟不是一个重要因素。 在大多数情况下、时序电容器的容差将是时序变化的最大来源。 陶瓷定时电容应为 C0G/NPO 类型、以获得最佳温度系数、电压调制和老化特性。 计时电阻器的容差和温度系数也很重要。

 在大多数数据表中、初始单稳计时精度通常为1%。 在25°C 时、SE 的最大值为1.5%。 NE、NA、SA 计时器在25°C 时的最大值为3%。 LMC 数据表中的1ms 至1.2ms 限制等于9.1%的容差误差、这一误差太悲观了。 LM 和 TLC 没有最大限制。 数据表对于单稳模式没有完整的温度范围限制。 对于全温度范围最终精度优于4%的情况、改善计时电容器和电阻器的成本可能高于使用 晶体振荡 器和逻辑计数器解决方案。

 

触发存储延迟

 触发比较器的存储延迟随之前双极定时器的触发低电压而变化。 CMOS 计时器延迟不是基于触发低电压。 无论电源电压如何、典型的 TLC 存储延迟均小于400ns、LMC 存储延迟均小于150ns、并触发低电压。

5V nA、NE、SA 存储延迟与触发低电压间的关系。 LM 和 SE 是相似的

15V nA、NE、SA 存储延迟与触发低电压间的关系。   LM 和 SE 是相似的

 边沿触发

 触发器输入是电平敏感型。 为了获得边沿触发的效果、可使用输入 RC 高通滤波器来阻止触发源的直流值。

 

输入下降沿将触发电压下拉;触发电压将在输入低电平时间的较短时间内保持低电平、或在电容器充电时保持 R * C* ln (1.5)。 电容器将继续以低输入电压充电、直到电容器电压为 VDD、更具体地说是(VDD-VIN)。 当输入变为高电平时、电容器会通过二极管快速放电。 二极管可保护触发输入免受不使用二极管时可能发生的高电压的影响。 可使用一个小型附加输入电阻器 Rx 来限制来自 VIN 的电容器放电的峰值电流。 该电阻器应小于 VDD 电阻器的1/10、以保持初始触发电压较低并简化计时公式。

 

复位单声道稳定定时器的输入影响

当 RESET 输入变为低电平时、输出将立即变为低电平。 如果输出为高电平、则脉冲将终止。 如果输出为低电平、即使发生触发输入、它也将保持低电平。 放电引脚也将为低电平、并将使计时电容器保持放电状态。 当不需要复位特性时、将复位输入连接至电源引脚。 查看数据表以了解低输入电平。

    

复位绑定到触发单稳触发

 在正常的单稳设置中、输出脉冲以低输入触发器启动。 有时、较高的触发电平启动输出脉冲会更方便。 此选项受双极定时器支持;CMOS 定时器在输入高电平时可能不触发、在输入下降沿可能会产生毛刺脉冲。 将 RESET 和触发引脚连接在一起时、一个低电平输入将复位状态置为有效、从而使输出为低电平。 当输入对变为高电平时,复位请求首先停止,触发器的低电平随后很快停止。 触发比较器的存储延迟也有助于确保可靠的触发。 与正常设置一样、计时电容器将充电至电源电压的2/3、跳闸阈值比较器终止脉冲。 然后、输出和放电引脚将在脉冲结束时变为低电平。

 

 

与正常的单声道稳定设置不同、输入触发/复位信号必须长于计时脉冲。 当输入变为低电平时、无论输出为高电平(仍在运行)还是低电平(计时已完成)、输出都将变为低电平。 输入必须返回低电平、以便为下一个输入高电平触发事件做好准备。 输入上升沿和下降沿应快速、小于1µs μ s、以防止复位/触发器返回到输入低电平时出现输出毛刺脉冲。

 

触发/复位输入下降速度太慢导致的输出毛刺脉冲

控制电压

控制引脚电压由内部生成、通常为电源电压的2/3。 控制引脚上的电容器接地将有助于滤除比较器内部电平的电源噪声。 控制电压可被强制为一个不同的电压。 结束输出脉冲的新峰值电容器电压将与控制电压值相同、触发输入比较器点将为½ μ V 的控制电压。 脉冲时间将随控制引脚电压的变化而变化。 脉冲时间为 RA * C *-Ln (1-VCONT/VDD)。 随着控制电压的增加、该公式变得越来越非线性。

 

时间 RC 常数[-Ln (1-VCONT/VDD)]与控制电压比[VCONT/VDD]间的关系

 

峰值放电电流

可以添加一个与计时电容器串联的可选电阻器、以限制峰值放电电流。 在没有电阻器的情况下、峰值电流受放电晶体管特性和电容器等效串联电阻的限制。 所有计时器都可以承受此峰值电流。 较大的电容器会存储更多的能量、因此使用具有大电容器的串联电阻可能会有所帮助、但这并不是必需的。 CMOS 定时器在高于4V 电压下运行时的峰值电流可达几百毫安。 双极定时器具有较少的放电驱动。 如果需要、放电电流可减小至由串联电阻器 Rx 设置的值。 带有电阻器的峰值电流小于(2 * VDD)/(3 * RX)。

 

旁路电容

 CMOS 和 LM 定时器建议使用两个旁路电容器:100nF 陶瓷电容器和1uF 电解电容器。 当单声道稳定脉冲时间较长时、旁路电容更重要、以防止脉冲结束后出现输出高毛刺脉冲 NA、NE、SA、SE 计时器建议至少100nF。