Цель этой статьи «осветить» основные моменты устройства и работы таймера 555 и таким образом помочь в понимании схем на этой микросхеме. Нет смысла переписывать все информационные ресурсы о том как работает таймер серии 555 и тем более собирать все возможные схемы его использования.

Для начала немного истории: Первый выпуск микросхемы NE555 был в 1971 году, компанией Signetics и до сих пор выпускается. Более того у 555 таймера есть масс клонов, в том числе существует и отечественный аналог КР1006ВИ1. Автором разработки был схемотехник Ганс Камензинд. И тут был целый детектив: компания Signetics уволила Ганса Камензинд в начале 1970 года, по сокращению штатов, и он сидя у себя в гараже разработал несколько микросхем в том числе и NE555, а затем продал своему бывшему работодателю. Пока компания Signetics готовила выпуск 555-го, еще часть сотрудников было уволено и они унесли с собой к конкурентам документацию на NE555 и фактически именно конкуренты Signetics начали первыми выпуск этой микросхемы. Но компания нашла выход, они начали продавать свою NE555 по неимоверно низкой цене, 75 центов за штуку, и конкуренты не выдержали конкуренции.

Для понимания принципа работы NE555 достаточно взглянуть на ее блок схему:

• На входе по питанию (между 1-й и 8-й ногами) стоит резистивный делитель, с его помощью формируются напряжения смещения.
• далее стоят 2 компаратора, инвертирующий вход первого и не инвертирующий второго соединены с точками резистивного делителя, т.е. на этих выводах сразу сформированы определенные напряжения
• выходы компараторов подключены к RS-триггеру
• на выходе инвертора стоит элемент И-НЕ
• между триггером и элементом И-НЕ включен транзистор, точнее выход триггера управляет этим транзистором, с помощью этого транзистора вывод 7 замыкается на «землю» когда на выходе триггера 1.

Все внутреннее обустройство намекает нам (или открыто говорит) что по сути это ждущий мультивибратор. А это значит, что подавая на вход сигнал соизмеримый по уровню (амплитуде) с напряжением внутреннего делителя, на выходе получим одно из устойчивых значений, логическую 1 или 0. Именно логические уровни, потому, что на выходе стоят логические элементы.

Назначение выводов:

1. земля (минус питания)
2. запуск, это в сущности и есть вход (напряжение срабатывания 1/3 напряжения питания)
3. выход
4. сброс, вывод сброс триггера, если не используется, то подключен к + питания.
5. контроль напряжения резистивного делителя (одной из точек), чаще всего не используется. Это возможность извне изменять напряжение резистивного делителя. Ели вывод не используется, то «хорошим тоном» является подключение этого вывода на землю через конденсатор 0,01 — 0,1 мкФ — это повышает помехозащищенность схемы
6. второй вход, чаще всего используется для определения порога срабатывания схемы, поэтому часто можно встретить название «порог». Напряжение срабатывания 2/3 напряжения питания. Чаще всего используется для окончания (прерывания) выходного сигнала 1-цы.
7. вывод внутреннего транзистора, часто используют для разряда времязадающего конденсатора, можно использовать как второй выход
8. + питания

Основные характеристики для NE555:

Характеристики могут отличатся в зависимости от серии (NA555, NE555, SA555, SE555 …) Даташит полный тут

• Напряжение питания: 4,5 – 16 В
• Максимальный ток потребления: до 12 мА
• Максимальный ток выхода: до 200 мА
• Максимальная рабочая частота: до 500 кГц
• Корпус: DIP-8, SOP-8.
• Температура работы: от 0 до 70 °C.
• Температура хранения: −65 до 150°C.

Как это все работает предлагаю рассмотреть на примере простой и нестандартной схемы реле времени. В данном случае нестандартность схемы должно помочь разобраться с принципом работы микросхемы.

1. Первая нога подключена к минусу питания (к земле), как ей и положено
2. Вторая нога (вход) подключена к RC цепочке R1C1
3. Третья нога, выход, через резистор R6 управляет транзистором Q2
4. Четвертая нога, сброс, не используется, поэтому подключена к + питания
5. Пятая нога, контроль напряжения внутреннего резистивного делителя, не используется, поэтому подключена к земле через конденсатор 0,01 мкФ
6. Шестая нога, второй вход, и седьмая, выход внутреннего транзистора, подключены к внешней времязадающей RC цепочке R2R3C2
7. Восьмая нога — + питания.

Как это работает:

• при замыкании кнопки Кн, замыкается транзистор Q2, тем самым база транзистора Q1 через резистор R6 подтягивается в минусу питания и в результате транзистор Q1 открывается
• Открываясь, транзистор Q1 подает питание на NE555 на цепочку R1C1, которая формирует импульс положительной полярности на входе микросхемы. Кроме того через резисторы R2 и R3 заряжается конденсатор С2
• Импульс с цепочки R1C1 переключает компаратор 2, который в свою очередь переключает внутренний триггер и в результате на выходе микросхемы (вывод 3) появляется логическая 1, которая через резистор R5 открывает транзистор Q2. А транзистор Q2 открывшись открывает транзистор Q1.
• открытый транзистор Q2 подает минус питания на реле RLY1, реле срабатывает и его контакты выполняют то ради чего все затевалось (подают питание куда-то, прерывают питание с чего-то, изменяют состояние какой-то цепи и т.д.)
• 1-ца на выходе обозначает, что внутренний транзистор открыт и на выводе 7 земля, вывод 7 подключен времязадающей RC цепочке R2R3C2, R2 = 10МОм, и это значит, что через него вывод 7 не шунтирует питание, но в тоже время конденсатор С2 начинает разряжаться через резистор R3 и вывод 7.
• вывод 7 соединён еще и с выводом 6, второй вход микросхемы и инвертирующий вход компаратора 1, таким образом когда конденсатор разрядится до напряжения ниже 2/3 напряжения питания, компаратор 1 переключится, триггер переключится в свое второе устойчивое состояние, на выходе будет логический 0 и в результате закроется транзистор Q2. А закрытый транзистор Q2, закрывает Q1 и вся схема обесточена. Естественно и реле отпускает контакты.

Схема очень простая и нестандартная, обычно кнопка запуска подключена к ноге 2 микросхемы, но тогда питание должно быть всегда подано, и схема постоянно хоть и мизерный ток, но что-то потребляет. В данном случае схема полностью обесточена, пока не запущен отсчет нажатием кнопки.

С такими номиналами как указаны на схеме выдержка составляет 40 минут, но время выдержки зависит от напряжения питания и может незначительно отличатся.

Это один из вариантов применения NE555, а вариантов этих великое множество, от различного типа генераторов до исполнительных устройств.

Микросхема настолько популярна, что был собран вариант на дискретных элементах.

И это не осталось незамеченным, появились даже конструкторы для сборки 555 таймера на дискретных элементах.