一颗1971 年登场的芯片 NE555，持续大卖彰显实力

在电子技术的发展历程中，芯片的迭代更新速度极快，但有一颗 1971 年就已面世的芯片，至今依然保持着大卖的态势，它就是 NE555。本文将为您详细介绍这款经典芯片。

到 20 世纪 70 年代初，工程师们虽已拥有振荡器、定时器和单稳态电路，然而这些功能并未集成在一个集成电路中。使用分立元件的模拟电路存在体积笨重的问题，而当时现有的定时器芯片又缺乏灵活性。不过，这种状况在 1971 年得到了改变。Signetics 公司的承包商 Hans Camenzind 设计了一款通用定时器芯片，该芯片仅使用了约 25 个晶体管、几个二极管以及一个巧妙的电阻分压网络。

最终，NE555 芯片应运而生。它是一款八引脚模拟定时器，能够根据不同的连接方式产生单稳态、方波和触发器。NE555 采用单电源供电，具备强大的输出级，并且能够在嘈杂的环境中稳定工作。一经推出，Signetics 公司的这款芯片便迅速在业余爱好者和工业界引发了热潮。

在随后的几十年里，555 芯片得到了广泛的应用，如 LED 闪光灯、电机驱动器、伺服测试仪、压控振荡器 (VCO)、去抖电路等众多领域。工程师们利用它来控制继电器、播放旋律、检测脉冲丢失以及确保看门狗定时器的正常运行。其出货量已达数百亿颗，而如今的 CMOS 版本在延续辉煌的同时，不仅保留了数百万工程师成长过程中所熟悉的思维模式，还大幅降低了功耗。

根据引脚的连接方式，555 可以在以下三种核心模式之一下运行：

●单稳态（单触发）：触发端的负脉冲将输入拉低至 1/3 VCC 以下，置位锁存器并将输出置高。然后，电容通过电阻充电，当电压达到 2/3 VCC 时，锁存器复位，输出下降。脉冲宽度为 t ≈ 1.1 RC。

●非稳态（自由振荡）：在接地和引脚6 (THRES) 之间放置一个电容，并由两个电阻（RA 和 RB）控制充电/放电时间，输出将持续振荡。频率大约为 f ≈ 1.44 / ((RA + 2RB) x C)。

●双稳态（触发器）：TRIG 和 THRES 可用作置位/复位输入，使 555 能够用作基本存储元件或去抖开关。

该 IC 还包含一个控制电压引脚，可用于外部调制或 PWM 控制，提供 2/3 VCC 阈值。如果不使用，通常会通过一个 10 nF 电容将其旁路至地，以避免不稳定。

555 芯片最实用的设计特性之一是其输出级。双极型输出电流约为 200 mA，足以直接驱动小负载，因此早在微控制器变得廉价且普及之前，它就已成为低元件数量电路的首选。

尽管 555 芯片具有模拟简单性，但它仍然出现在新设计中。在一些应用场景下，微控制器可能显得有些 “大材小用”，而 555 芯片却是一种快速、确定且坚固耐用的解决方案，只需几个无源元件即可实现脉冲、延迟或闪烁行为。随着 TLC555 和 LMC555 等 CMOS 版本的推出，该芯片的吸引力进一步扩展到了低功耗、电池供电和轨对轨摆动应用领域。

当然，使用 555 芯片也存在一些权衡。双极型 NE555 由于其输出瞬变较大，可能会引入 VCC 噪声尖峰。此外，它还具有不对称的输出驱动强度，并且在基本非稳态模式下最小占空比超过 50%，不过跨接 RB 的分流二极管或采用其他拓扑结构可以解决这个问题。

尽管如此，对于那些从小就用面包板上的 555 芯片控制闪烁 LED 的工程师来说，这款芯片堪称模拟电路优雅的标杆：无需固件，无需初始化，只需几伏电压和一个电容。而且，它的出货量至今仍是大多数数字 IC 梦寐以求的。