本文翻译成越南语，网址为：Bên Trong Chípđịnh thờI555.。
如果你玩过电子电路，你可能知道[1]555定时器集成电路，据说是世界上最畅销的集成电路，销量达数十亿美元。由模拟IC奇才汉斯·卡门辛德于1970年设计的555被称为有史以来最伟大的芯片之一，全书都致力于555定时器电路。鉴于555定时器很受欢迎，我想了解一下555定时器的内部结构和工作原理会很有趣。虽然555定时器通常以黑色塑料IC的形式出售，但也有金属罐，可以用钢锯切开金属罐，露出里面的小骰子。在555定时器里。封装中的小芯片通过导线连接到8个管脚上。
555定时器有数百种应用，从定时器或锁存器到压控振荡器或调制器。下图说明了555定时器是如何作为简单振荡器运行的。在555芯片内部，三个电阻器形成一个分频器，产生电源电压的1/3和2/3的参考电压。外部电容器将在这些限制之间充放电，从而产生振荡。更详细地说，电容器将通过外部电阻器缓慢充电(A)，直到其电压达到2/3参考电压。这会打开放电晶体管，慢慢地将电容器(C)放电。当电容器上的电压达到1/3参考电压(D)时，下(触发)比较器打开，设置触发器和输出，循环重复。电阻和电容的值控制计时，从微秒到小时。[4]总而言之，555定时器的关键部件是用于检测电压上限和下限的比较器、用于设置这些限值的三电阻分频器，以及用于跟踪电路是充电还是放电的触发器。555定时器还有另外两个引脚(复位和控制电压)，这两个引脚是我上面没有介绍过的；它们可以用于更复杂的电路。(=。下面的照片通过显微镜展示了555的硅晶片，在硅片的顶部，有一层薄薄的金属连接着芯片的不同部分。这种金属在照片中清晰可见，为黄白色的痕迹和区域。在金属下面，一层薄薄的玻璃状二氧化硅层在金属和硅之间提供了绝缘，除非二氧化硅上的接触孔允许金属连接到硅。在芯片的边缘，细线将金属焊盘连接到芯片的外部引脚上。芯片上的不同类型的硅更难被看到，芯片的各个区域被杂质处理(掺杂)以改变硅的电学性质。N型硅有多余的电子(负极)，而P型硅没有电子(正极)。在照片中，这些区域的颜色略有不同，周围环绕着薄薄的黑色边框。这些区域是芯片的积木，形成晶体管和电阻。晶体管是芯片中的关键部件。555定时器使用NPN和PNP双极晶体管。如果你学过电子学，你可能见过下面这样的NPN晶体管示意图，图中显示了晶体管的集电极(C)、基极(B)和发射极(E)，晶体管被描绘成位于两层对称的N硅层之间的P硅夹层；N-P-N层构成了NPN晶体管。事实证明，芯片上的晶体管看起来一点也不像这个，而基极。NPN晶体管的原理图符号，以及其内部结构的过于简化的示意图。
下面的照片显示了555中的一个晶体管，就像它在芯片上显示的那样。硅中略有不同的色调表示已经掺杂形成N区和P区的区域。白黄色区域是芯片上的金属层-这些金属层形成了连接到集电极、发射极和基极的导线。你可以通过它的牛眼结构在芯片上发现发射器，而基座矩形围绕着发射器。555定时器芯片中的NPN晶体管。集电极(C)、发射极(E)和基极(B)连同N和P掺杂的硅一起被标记。
照片下面是一张横断面图，说明了晶体管是如何构造的。这不仅仅是你在书中看到的N-P-N三明治，但如果你仔细观察下面的垂直横截面，你就会发现构成晶体管的N-P-N。发射极(E)线连接到N+硅。其下方是连接到基触点(B)的P层。并且在其下方是(间接地)连接到集电极(C)的N+层。[5]晶体管被将其与相邻元件隔离的P+环包围。你可能会期望
有一些子电路在模拟IC中非常常见，但乍看起来可能很神秘。电流镜就是其中之一。如果您看过模拟IC框图，您可能已经看到下面的符号，表示电流源，并想知道什么是电流源，以及为什么要使用电流源。这个想法是，你从一个已知的电流开始，然后你可以用一个简单的晶体管电路，即电流镜，克隆出该电流的多个副本。下面的电路显示了如何使用两个相同的晶体管实现电流镜。[6]参考电流通过左边的晶体管。(在这种情况下，电流由电阻器设置。)。由于两个晶体管具有相同的发射极电压和基极电压，因此它们提供相同的电流，因此右边的电流与左边的参考电流相匹配。电流镜的一个常见用途是代替电阻器。如前所述，IC内部的电阻器既大得不方便，又不准确。只要有可能，使用电流镜而不是电阻器可以节省空间。此外，与两个电阻器产生的电流不同，电流镜产生的电流几乎相同。在555定时器芯片中，三个晶体管构成一个电流镜。它们都共享同一基极，两个晶体管共享发射器。
上面的三个晶体管形成一个有两个输出的电流镜。请注意，三个晶体管共享基极连接，连接到右侧的集电极，右侧的发射器连接在一起。左边的晶体管是Widlar电流源，这是一种改装后的反射镜，可以产生更小的电流。在示意图上，右边的两个晶体管被画成单个双集电极晶体管Q19。第二个需要了解的重要电路是差分对，这是模拟IC中使用的最常见的双晶体管子电路。[7]您可能想知道比较器如何比较两个电压，或者运算放大器如何将两个电压相减。这是差分对的工作。一种简单的差分对电路原理图。电流吸收器通过差动对发送固定电流I。如果两个输入相等，则电流在两个支路之间平均分配。否则，具有较高输入电压的支路获得大部分电流。
上面的示意图显示了一个简单的差分对。底部的电流吸收器提供在两个输入晶体管之间分割的固定电流I。如果输入电压相等，则电流将平均分成两个支路(I1和I2)。如果一个输入电压比另一个高一点，相应的晶体管将传导更多的电流，因此一个支路获得更多的电流，而另一个支路的电流变小。很小的输入差异就足以将大部分电流引导到获胜的支路中，从而使比较器打开或关闭。在555中，阈值比较器使用NPN晶体管，而触发比较器使用PNP晶体管。这允许阈值比较器工作在电源电压附近，而触发比较器工作在地附近。555'；的比较器还在每个输入(达林顿对)上使用两个晶体管来缓冲输入。下面的555芯片照片和原理图[8]是交互的。点击芯片或原理图中的组件，将显示该组件的简要说明。(有关555定时器如何工作的详细讨论，请参阅555工作原理。)。为了快速概述一下，大输出晶体管和放电晶体管是芯片上最明显的特点。阈值比较器由Q1到Q8组成。触发比较器由Q10至Q13以及电流镜Q9.Q16和Q17组成触发器。构成分压器的三个5K&Amp；欧姆电阻器位于芯片的中间。[9]城市传说说，555是以这三个5K电阻器命名的，但根据其设计者的说法，555只是500芯片系列集成电路中的一个任意数字，通常装在黑色环氧树脂封装中，需要危险的浓酸才能打开。相反，我买了一个装在金属罐里的555(见下图)。为了检查芯片，我使用了冶金显微镜。与标准显微镜不同的是，冶金显微镜通过镜头向下照射光线，使其可以处理不透明的物体(如碎片)。我与胡金(细节)将照片缝合在一起。考虑到555的受欢迎程度，令人惊讶的是，它有几个新手设计缺陷：不平衡的比较器，大的工作电流，不对称的输出波形，以及温度敏感度。[10]1997年，卡门辛德重新设计了555，以创造一种更好的芯片，可以在更低的电压下运行。改进后的芯片被Zetex作为ZSCT1555销售，但不幸的是失败了。最初555的持续成功和改进后的继任者的失败可以视为更坏就是更好原则的一个例子。我希望你