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555 定时器 IC 50 岁了,为何它能经久不衰?

2022-02-24 14:22:35 Bill Schweber 阅读:
自 1972 年推出以来,555 定时器 IC一直在市场上广泛使用。在 IC 技术编年史中,那是恐龙时代。这种基本未改变的 IC 已经生产了很长时间,目前仍有十几家厂商提供这种芯片。我找不到具体的数字,但我怀疑每年仍有数百万人在使用传统和新设计。那么也许是时候让 555 退役并在那些传统的晶圆厂队列中为其他更新的模拟 IC 腾出空间了?

IC的短缺及其影响众所周知。评论员和分析师提供了许多解释,包括出乎意料的高需求、产能限制、新冠疫情以及对最新工艺 IC 的过度依赖。他们还谈到了破坏一些主要设施的洪水和其他灾难,以及对“传统”模拟设计IC需求增加,这种集成电路只能在较小、较旧的站点上制造。可能没有单一的主要原因,而是较小的供应链波动在相位上一致并加起来成为一个主要问题。Uchednc

所以,我将我的理由添加到列表中:555 定时器 IC 的广泛使用。 你会问:“这怎么可能?”Uchednc

我会告诉你怎么做。Uchednc

自 1972 年推出以来,这款 IC 一直在市场上广泛使用。在 IC 技术编年史中,那是恐龙时代。这种基本未改变的 IC 已经生产了很长时间,目前仍有十几家厂商提供这种芯片。我找不到具体的数字,但我怀疑每年仍有数百万人在使用传统和新设计。那么也许是时候让 555 退役并在那些传统的晶圆厂队列中为其他更新的模拟 IC 腾出空间了?Uchednc

当然,我只是在开玩笑。Uchednc

555 在其数据表上有看似简单的“定时器”描述,可配置为单稳态(定时)或非稳态(振荡)模式。这是一款出色的 8 引脚器件,在模拟模式下仅使用 28 个内部晶体管(图 1)。它本身并没有做太多的事情,但是只要用很少的无源外部组件进行增强,它就可以做很多事情。 如果是活性的,它可以做更多的事情。 对于爱好者和专业人士来说,这是一款了不起的设备。Uchednc

Uchednc

图 1 555 定时器 IC 的框图很简单,但其应用却多种多样。资料来源:德州仪器

对于业余爱好者来说,555 一直是一个有价值的切入点和平台,可用于试验电子产品,并了解构建块组件可以配置成许多功能的富有想象力的方式。由于它是一种低频双极器件,因此它没有关键的布局考虑,而它的引脚功能可以用低端示波器甚至电压表来观察(是的,它们可以)。对于专业人士来说,它是一种针对令人头疼的设计要求的预先计划的、低成本的解决方案,或者是“哦,哦,我们这里有问题”的解决方案——在设计后期或在场。Uchednc

555定时器历史

此处我就不再赘述555 计时器的历史,因为它已在其他地方广泛介绍过。Uchednc

最好的来源是 Hans Camenzind 本人提供的口述历史,他在 Signetics 的自由职业合同下独自工作时,创造了 555。他构思、设计、布置、切割红宝石遮蔽膜大师,并对其进行了测试(不知道 ruby​​lith 是什么?查一下!)。您可以在此处查看原始数据表。尽管他于 2012 年去世,但他的遗产通过他的口述历史采访以及发布的成绩单真正得以延续。Camenzind 还写了一篇引人入胜的文章,“重新设计旧的 555”,于 1997 年 9 月在IEEE Spectrum上发表。Uchednc

如果您不熟悉 555 或认识一位可能想做一些好的动手模拟电路项目的新晋工程师,EDN上有许多关于它的巧妙设计理念。此外,请查看 Walt Jung 的“555 Cookbook”,这是 555 电路和应用理念的经典纲要。更妙的是,您可以从 Evil Mad Scientist购买 Discrete 555 Timer套件,真正使用 555,该套件使用分立晶体管和无源元件(图 2)。Uchednc

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图 2如果您想在 555 内进行探测,这个仿真套件可以实现。它仅使用分立的有源和无源元件让您观察其所有内部点。资料来源:邪恶的疯狂科学家

还活着,很好

传统观点认为 IC 的新产品设计寿命不长。与许多此类假定的“智慧”一样,它既真实又不那么真实。当然,许多先进的数字 IC 的使用寿命只有 3 年、5 年,甚至更多年,然后它们就不再是新设计的首选。另一方面,一款好的模拟 IC,无论是基本运算放大器还是 DC/DC 转换器,都可能是 10 年或更长时间的新设计候选者。Uchednc

有几个原因。一是供应商喜欢它,因为工程和前期成本已经支付,而且利润率可能非常高。同时,模拟工艺的细微之处都解决了,良品率高,对厂商和用户都有好处。Uchednc

此外,许多系统设计人员喜欢在新产品中管理他们的风险,虽然他们可能需要使用最新的数字 IC,但他们不一定希望在新设计中改变所有内容。因此,通过继续使用成熟的、完全理解的模拟 IC,他们可以通过消除项目中的一些不确定性来最大限度地降低整体风险。这很有意义。Uchednc

这个 IC 已经 50 岁了,已经用于 NASA 太空任务,仍然被广泛设计,并且是一个人大部分时间独自工作的努力的结果,这说明了一个有价值的故事。我想知道是否有任何报道名人和里程碑的媒体会报道这个故事。别担心,我不会屏住呼吸,因为这个故事缺乏媒体渴望的“飞溅”和名人元素。这在很多方面都太糟糕了,因为这是一个值得讲述的故事。Uchednc

您最近是否在新设计中使用过 555?或者您是否使用它来解决在设计周期后期出现的问题?555 的使用在设计审查中被接受还是被嘲笑?Uchednc

原文发表于AspenCore旗下EDN姐妹媒体PlanetAnalog,参考链接:At 50 years, the 555 timer IC defies conventional wisdom;Demi Xia编译Uchednc

责编:Demi
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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