555 計時器

555 是一顆產生延遲或震盪的 IC，用外部電阻及電容控制延遲或震盪時間。

555 功能方塊圖

接腳：

1. GND：接地
2. TRIG (trigger input)：觸發輸入
3. OUT (output)：輸出
4. RESET：重置，強制清掉內部正反器並輸出 low
5. CONT (control)：控制
6. THRES (threshold input)：臨界輸入
7. DISCH (discharge)：放電。跟 OUT 輸出連動，輸出 low 時，啟動放電功能。
8. V_DD：電源，一般 4.5-16V
   

看功能方塊圖，在電源和接地中間串了三個同款電阻，提供 1/3 和 2/3 電源電壓的參考，分別用來跟 TRIG 接腳跟 THRES 接腳作比較，分別接到內部 Latch 的 S (設為 1) 及 R (清為 0)，控制 OUT 輸出和是否放電。

RESET	TRIG < 觸發電壓	THRES > 臨界電壓	OUT
High	-		Low
Low	設 Latch	-	High
	No	清 Latch	Low
	No	No	維持

觸發電壓 (trigger level)：大約等於 1/3 電源電壓，可透過控制 (CONT) 接腳改變。
臨界電壓 (threshold level)：大約等於 2/3 電源電壓，可透過控制 (CONT) 接腳改變。

應用：單穩態 (monostable) 或 one-shot
low 動作的觸發輸入，產生固定時間的脈衝輸出。臨界輸入跟放電接腳接在一起接 RC 充電電路決定脈衝時間，一開始電容是放電的。觸發輸入一低於觸發電壓，輸出立即 high，電容停止放電改充電，經過 1.1RC 秒充到臨界電壓又回到一開始的清況。

應用：非穩態 (astable) 或多諧振盪器 (multivibrator)
作為振盪器。將 TRIG 跟 THRES 接在一起接 RC 充電電路，DISCH 接 RC 充電電路電阻的分壓 (切成 R_A 跟 R_B)，讓電容在臨界電壓跟觸發電壓之間衝放電。電阻 R_A 跟 R_B 對電容 C 充電 (此時輸出 High)，當超過臨界電壓開始用 R_B 放電 (此時輸出 Low)，直到低於觸發電壓，如此一直持續下去。電容從 1/3 電源電壓充到 2/3 電源電壓的時間是 -(R_A+R_B)C(ln(1-1/3)-ln(1-2/3)) = 0.693(R_A+R_B)C，放電是 0.693(R_B)C，所以週期是 0.693(R_A+2⋅R_B)C，頻率是 1.44/((R_A+2⋅R_B)C)。

應用：frequency divider (控制 one-shot 發生頻率)
one-shot 電路在充電 1.1RC 秒內的觸發不會有作用。

應用：PWM
在 one-shot 電路，CONT 接訊號，改變臨界電壓來控制脈波寬度。觸發頻率需大於兩倍訊號頻率。

應用：pulse position modulator
在多諧振盪器電路，CONT 接訊號，改變臨界電壓來控制脈波寬度。

應用：linear ramp
類似 one-shot 電路，但 RC 充電電路的電阻改為固定電流來源。

應用：50% duty cycle oscillator
類似多諧振盪器電路，但不同的放電電阻接法，讓 duty cycle 可以 50%。

TLC555 的不同：

• 使用 CMOS 設計
• 耗電較少，1 mW @ 5V。LM555 要 15 mW。
• 較高的輸入阻抗。
• LM555 的 sink 及 source 能力有 200 mA，TLC555 只有 100 mA 跟 10 mA，但好處是可以減少輸出轉換時的電源電流 spikes，較不需要大的去耦合電容。
• TLC555 Datasheet提到較精確的 RC 時間算法，不知是否也適用在 LM555。

參考：

1. LM555 Datasheet
2. TLC555 Datasheet

• 555 Timer Circuits
• wikipedia: 555 timer IC 的外部連結
• MOS 版本的 MC1455
• https://gc.digitw.com/Circuit/NE555-Function.pdf 
• https://www.ti.com/lit/ds/symlink/se555m.pdf
• https://lirobo.blogspot.com/2022/09/pwm-speed-control-circuit.html