555 定時器 IC 是一種用於時序與脈衝控制的簡單晶片。它可以產生延遲、單次脈衝和重複的方波訊號。在其8針封裝內，它使用比較器、觸發器和放電級來切換輸出高電平或低電平。本文提供關於其腳位配置、模式、用途、遙控定時及故障排除的資訊。
555 計時器 IC 基礎
555 定時器 IC 是一種用於時序與脈衝控制的簡單晶片。它可以產生延遲、重複訊號，以及穩定的輸出波。在其 8 針封裝內，它使用比較器、觸發器和輸出級來控制訊號的開關方式。
555 計時器 IC 腳位
| 釘 | 姓名 | 特色 |
|---|---|---|
| 1 | GND（地面） | 接地，作為低電位（0V） |
| 2 | TRIG（觸發器） | 當此腳位電壓降至1/3VCC（或控制所決定的閾值電壓）時，輸出為高電平。 |
| 3 | 出 | 輸出高電平（+VCC）或低電平。 |
| 4 | RST（重置） | 當此腳位接收到電力定時器時，當該腳接地且輸出為低電位時，晶片會被重置。 |
| 5 | CTRL（控制） | 晶片的閾值電壓是可控的。（當腳位空時，預設的兩個閾值電壓為 1 / 3Vcc 和 2 / 3Vcc。） |
| 6 | THR（閾值） | 當此腳位電壓升至2/3VCC（或由控制裝置決定的閾值電壓）時，輸出會降低。 |
| 7 | DIS（放電） | 內部的OC閘極用於放電電容器。 |
| 8 | V +， VCC（功率） | 為晶片提供高功率。 |
555 計時器電路圖
555 定時器是透過比較閾值（腳位 6）和觸發器（腳位 2）的電壓，與內部三個 5 kΩ 電阻所產生的兩個固定參考電平進行比較。這些參考設定切換點約為 2/3 VCC 和 1/3 VCC。當觸發電壓降至較低電平以下時，內部鎖存器會設定，輸出級會驅動腳位3高。當閾值電壓高於上方時，鎖存器會重置，輸出會降為低電平。放電電晶體（腳位7）在低電平輸出狀態導通，透過電阻路徑快速放電外部定時電容，控制定時週期。
555 計時器 IC 技術規格
| 電源電壓（VCC） | 4.5-16 V |
|---|---|
| 額定工作電流（VCC = +5 V） | 3-6 mA |
| 額定工作電流（VCC = +15 V） | 10-15 mA |
| 最大輸出電流 | 200 mA |
| 最大功耗 | 600MW |
| 最小工作功耗 | 30MW（5V）、225MW（15V） |
| 溫度範圍 | 0-70°C |
555 計時器 IC 模式
單一穩定模式
在單穩定模式下，555 定時器 IC 在接收觸發訊號後會產生一個輸出脈衝。當觸發輸入降至 VCC 的 1/3 以下時，輸出切換為高電平，並開始計時過程。電容開始透過電阻充電，輸出保持高電平。當電容器電壓升至 VCC 的 2/3 時，輸出切換為低電平，脈衝結束。脈衝長度取決於電阻和電容的數值，因此改變RC網路會改變輸出保持高電平的時間。在再次觸發前，電容器必須有足夠時間放電，讓下一個脈衝能正常運作。
雙穩態模式
在雙穩態模式下，555 定時器 IC 就像一個簡單的開關記憶體電路。它可以保持一個狀態，直到另一個輸入改變它。在此模式下，腳位2（觸發）和腳位4（重置）通常透過上拉連接保持高電平。腳位6（閾值）接地。腳位5（控制）透過一個小型電容器接地，通常為0.01至0.1 μF，以維持電路穩定。在此配置中，腳位7（放電）不用於定時。當腳位2被拉到低電位時，輸出會切換到設定狀態。當腳位4接地時，輸出會重置回相反的狀態。
無穩定模式
在非穩態模式下，555 定時器 IC 會產生重複的方波訊號且不停止。電容器會反覆充放電，這會使輸出在高電平和低電平之間持續切換。電阻 R1 從 VCC 連接到第 7 腳（放電），電阻 R2 從第 7 腳連接到第 2 腳（觸發器）。腳位2（觸發）和腳位6（閾值）連接在一起，以追蹤電容器電壓。電容器會透過 R1 和 R2 充電，直到達到 2/3 的 VCC，這時輸出會反轉。接著電容透過 R2 放電，直到降到 VCC 的三分之一，輸出又會翻轉。R1、R2 和電容器的數值控制頻率及高電平到低電平的時序。二極體也可以在 R2 上放置，以改變充電路徑並縮短佔空比，以當需要較短的高電平時間時。
555 計時器集成電路的不同應用
LED 燈燈
利用定時電阻與電容，為一個或多個 LED 產生簡單的開關閃爍效果。
延遲計時器（開機延遲）
設定時間延遲後會啟動裝置，當你想讓輸出等待再啟動時很有用。
一次性脈衝產生器
觸發時會產生單一脈衝，常用於產生短時序訊號。
方波產生器（時鐘訊號）
產生穩定的方波輸出，可作為數位電路的時鐘信號。
PWM 發電機（亮度或速度控制）
控制輸出的佔空比，以調整 LED 亮度或直流馬達轉速。
音調產生器（蜂鳴聲）
產生基本的音頻信號，可以驅動小型喇叭或蜂鳴器。
警報/警報電路
透過隨時間改變頻率，產生重複的聲音模式。
脈衝寬度調變用於伺服控制
有助於產生可用於簡單伺服控制應用的定時脈衝。
頻率分頻器
透過產生較慢的輸出脈衝來降低輸入脈衝訊號的頻率。
缺失脈衝偵測器
偵測重複脈衝訊號何時停止，然後觸發輸出。
555 計時器集成電路系列及其衍生晶片
| 製造商（製造者） | 零件編號（製造編號） | 註釋 |
|---|---|---|
| Avago 科技 | Av-555M | - |
| 客製化矽解決方案 | CSS555 / CSS555C | CMOS，最低工作電壓 1.2 V，內隔< 5 μA |
| CEMI | ULY7855 | - |
| ECG 飛利浦 | ECG955M | - |
| 埃克薩 | XR-555 | - |
| 費爾柴爾德半導體 | NE555 / KA555 | - |
| 哈里斯 | HA555 | - |
| IK Semicon | ILC555 | CMOS，最低工作電壓 2 V |
| Intersil 公司 | SE555 / NE555 | - |
| Intersil 公司 | ICM7555 | CMOS |
| 石器系統 | LC555 | - |
| 美心 | ICM7555 | CMOS，最低工作電壓 2 V |
| 摩托羅拉 | MC1455 / MC1555 | - |
| NTE 森林 | NTE955M | - |
| RCA | CA555 / CA555C | - |
| 意法微電子學 | NE555N / K3T647 | - |
| TI（德州儀器） | SN52555 / SN72555 | - |
| TI（德州儀器） | TLC555 | CMOS，最低工作電壓 2 V |
| Zetex | ZSCT1555 | 最低工作電壓 0.9 V |
| NXP | ICM7555 | CMOS |
| HFO | B555 | - |
| 日立 | HA17555 | - |
555 計時器 IC 替代品與相容替代方案
直接更換（腳位相容）
• NE555
• LM555
• SE555
• KA555
• SA555
• RC555
• MC1455
CMOS 555 替代方案（較低功率）
• TLC555
• LMC555
• ICM7555
• 7555
選擇555個計時器RC時序值
• 盡可能使用穩定電容器，以保持555計時器的時序更準確且一致。
• 避免使用非常小的電容值，因為這會使電路對噪音更敏感，並引發不必要的觸發。
• 不要使用過高的電阻值，因為這可能導致時序誤差並降低輸出穩定性。
• 請務必正確連接 RESET 腳位，因為讓它漂浮時，555 計時器 IC 可能會隨機重設或無法正常運作。
555 計時器 IC 故障排除與修復
| 問題 | 可能原因 | 修正 |
|---|---|---|
| 輸出永遠為高電平 | 扳機銷卡在低電位 | 確保第2腳沒有被拉下 |
| 輸出永遠是 LOW | 重置腳位保持低電位 | 拉起重置針腳高電位，讓計時器繼續運作 |
| 無振盪 | 電阻/電容接線錯誤 | 重新檢查 R1、R2 和 C 連接 |
| 不穩定輸出 | 影響腳位2或腳位5的雜訊 | 加一個小電容器來過濾 |
| 錯誤頻率 | 錯誤的R或C值 | 使用正確公式重新計算時序值 |
結論
555 定時器 IC 透過比較觸發電壓與閾值電壓與固定電平（1/3 VCC）及 2/3 VCC 來運作。它可以在單穩態、雙穩態和穩定模式中運行，以產生脈衝或穩定振盪。在正確的 RC 值以及正確的 RESET 和 CONTROL 腳位處理下，輸出會保持穩定，時序也保持準確。
常見問題 [FAQ]
CONTROL 腳位（腳位 5）使用的電容值是什麼？
從腳位5到GND使用0.01 μF（10 nF）電容以降低噪音並提升穩定性。
555 輸出在高電平時會達到全 VCC 嗎？
不一定。輸出高電平接近 VCC，但在驅動負載時可能會降低。
為什麼 555 計時器 IC 會發熱？
當它驅動高輸出電流、以高電壓運行或頻繁切換時會發熱。
555 計時器可以直接驅動繼電器嗎？
只有一些小型中繼器。許多繼電器需要較大電流，因此電晶體驅動器和回掃二極體會更安全。
為什麼 555 會隨機觸發？
隨機觸發通常是因為噪音、接地不良或功率過濾不足所引起。
雙極555與CMOS 555的主要差異是什麼？
雙極性555使用更多電流，且負載驅動能力更好。CMOS 555 耗電較少，且更適合低功耗時序。