⏱️ 555定時器計算器

NE555定時器IC由 Signetics 於1972年推出，是有史以來最暢銷的積體電路之一，巔峰時期年銷量超過十億片。它可以作為振盪器（無穩態模式）、單脈衝發生器（單穩態模式）或施密特觸發器（雙穩態模式）工作。在無穩態模式下，555產生連續方波，頻率和佔空比由兩個電阻（R₁、R₂）和一個電容（C）設定。在單穩態模式下，它產生一個定時輸出脈衝，持續時間由一個電阻和一個電容設定。

在無穩態模式下，輸出頻率為 f = 1.44 / ((R₁ + 2×R₂) × C)，佔空比為 (R₁ + R₂) / (R₁ + 2×R₂) × 100%。高電平時間為 t₁ = 0.693 × (R₁ + R₂) × C，低電平時間為 t₂ = 0.693 × R₂ × C。注意，標準無穩態配置中佔空比始終大於50%，因為R₁總是參與充電路徑。

555定時器內部包含兩個比較器、一個觸發器和一個放電電晶體。比較器監測定時電容C上的電壓，與 Vcc 的1/3和2/3進行比較。在無穩態模式下，C透過R₁和R₂充電至2/3 Vcc，然後透過R₂放電至1/3 Vcc。這種充放電迴圈不斷重複，產生輸出方波。

對於單穩態模式，輸出脈衝持續時間為 T = 1.1 × R × C。觸發脈衝啟動定時週期，輸出變為高電平持續該時間後返回低電平。這用於延時電路、消抖和脈衝展寬。

1. 選擇模式：無穩態（振盪器）或單穩態（單次觸發）。
2. 無穩態：輸入R₁、R₂和C值。
3. 單穩態：輸入R和C值。
4. 點選計算獲取頻率、佔空比和定時引數。
5. 也可以輸入目標頻率來反推R和C元件值。

555定時器的最高頻率是多少？

標準NE555可達約100 kHz，CMOS版本（TLC555、LMC555）可工作到2-3 MHz。超過這些頻率，IC內部的傳播延遲和比較器響應時間會導致顯著的定時誤差。

為什麼標準無穩態模式的佔空比總是高於50%？

因為R₁始終在充電路徑中（與R₂一起）但不在放電路徑中，高電平時間始終長於低電平時間。要實現50%佔空比，可在R₂兩端加旁路二極體，或使用CMOS 555在引腳2和7之間接單一電阻。

定時電容應選什麼型別？

頻率高於1 kHz時，使用薄膜電容（聚酯、聚丙烯）或C0G/NP0陶瓷以獲得最佳穩定性。長時間定時（秒級）可使用電解電容，但有±20%容差和顯著漏電流。避免在定時電路中使用X7R/X5R陶瓷——其電容值隨外加電壓變化。

555定時器公式有多精確？

公式 f = 1.44 / ((R₁ + 2R₂) × C) 中的常數1.44 ≈ 1/0.693，源自1/3和2/3 Vcc閾值的ln(2)比。實際精度通常為±5%，受電阻容差、電容容差和IC傳播延遲影響。需要精確定時時，請使用晶體振盪器。

555定時器能用作PWM控制器嗎？

可以。透過在引腳5施加控制電壓，可以移動內部閾值，在不改變元件值的情況下改變佔空比。這使555成為簡單的壓控PWM發生器，適用於LED調光和電機速度控制。

NE555和CMOS 555（TLC555）有什麼區別？

雙極性NE555功耗更大（靜態3-6 mA），但可輸出/灌入高達200 mA。CMOS版本（TLC555、LMC555、ICM7555）僅消耗100 µA，但只能處理10-100 mA輸出。CMOS版本還可在更低電壓（低至1.5 V）下工作，最高頻率更高。

要實現真正的50%佔空比無穩態振盪器，在R₂兩端並聯一個二極體（1N4148，陽極接引腳7，陰極接引腳6），在充電階段旁路R₂，使充放電時間相等。定時電容C應使用薄膜型（聚酯、聚丙烯）或C0G/NP0陶瓷以獲得最佳頻率穩定性；避免使用X7R陶瓷電容，其電容值隨電壓變化。電解電容適用於長時間定時器（秒到分鐘級），但有±20%的容差和漏電流。引腳5（控制電壓）可用於調製頻率（VCO模式）：在此施加0.5-4 V可將閾值從預設的2/3 Vcc偏移。R₁至少保持1 kΩ以避免放電電晶體過流。