Visualizza wikitesto di NE555

[[File:Signetics NE555N.JPG|thumb|NE555 della Signetics in formato dual in-line]]
[[File:NE555 Symbol.svg|thumb|Pin-out del timer NE555|222x222px]]
L{{'}}'''NE555''' è un [[circuito integrato]] che può essere configurato come [[multivibratore]] monostabile (timer), come astabile (oscillatore) e come bistabile ([[flip-flop]]) permettendo la realizzazione di numerosissime applicazioni diverse.

Questo circuito integrato è stato inventato e progettato da [[Hans R. Camenzind]] nel [[1970]] e introdotto nel mercato nel [[1971]] dalla [[Signetics]] (successivamente acquisita da [[Philips]]). Il nome originale era SE555/'''NE555''' : al suo interno vi sono tre [[resistore|resistori]] collegati in serie, ognuno del valore di {{M|5|u=kΩ}}, i quali forniscono, tramite il principio del [[partitore di tensione]], i potenziali di riferimento di 1/3 e 2/3 della tensione di alimentazione ai [[comparatore|comparatori]] interni al dispositivo.<ref>{{Cita web|url=http://www.semiconductormuseum.com/Transistors/LectureHall/Camenzind/Camenzind_Page2.htm|titolo=Oral History Hans Camenzind Historic 555 IC Page2|accesso=2016-04-27|dataarchivio=26 novembre 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20171126060446/http://www.semiconductormuseum.com/Transistors/LectureHall/Camenzind/Camenzind_Page2.htm|urlmorto=no}}</ref>. La durata dell'impulso o il periodo dell'oscillazione è regolabile da alcune decine di microsecondi ad alcune decine di minuti.

Il circuito interno di questo integrato è formato da 23 [[transistor]]i, 2 [[diodo|diodi]] e 16 [[resistore|resistori]] che compongono, oltre al già citato partitore per ottenere le tensioni di riferimento, due comparatori, un [[latch|latch SR]] e uno stadio di potenza per pilotare il carico. Il formato più comune del 555 è in contenitore plastico a 8 pin [[dual in-line package|DIP]], ma esistono versioni in contenitore metallico e in vari contenitori [[Surface mount technology|SMT]].

Esistono numerose varianti del circuito base: oltre alle varie versioni [[CMOS]] a basso consumo (in cui i partitori di tensione sono realizzati con resistori da {{M|100|u=kΩ}} anziché da {{M|5|u=kΩ}}<ref>{{Cita web|url=http://www.righto.com/2016/04/teardown-of-cmos-555-timer-chip-how.html|titolo=Reverse engineering the popular 555 timer chip (CMOS version)|accesso=2016-04-27|dataarchivio=22 aprile 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160422223107/http://www.righto.com/2016/04/teardown-of-cmos-555-timer-chip-how.html|urlmorto=no}}</ref>) esiste l'NE556, che è composto da due NE555 nello stesso contenitore (in questo caso DIP a 16 pin), e l'NE558 che è, invece, formato da 4 unità con connessioni e caratteristiche leggermente diverse dall'NE555.

Il timer 555 è uno dei più popolari e versatili integrati mai prodotti: nonostante l'età del progetto, viene ancora oggi fabbricato e utilizzato largamente grazie alla sua semplicità d'uso, economicità e stabilità. Ogni anno ne vengono prodotte circa un miliardo di unità.<ref>{{en}} [http://www.semiconductormuseum.com/Transistors/LectureHall/Camenzind/Camenzind_Index.htm Intervista a Hans Camenzind] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100327172935/http://semiconductormuseum.com/Transistors/LectureHall/Camenzind/Camenzind_Index.htm |date=27 marzo 2010 }}</ref>

Il 555 e i suoi derivati hanno tre modalità operative:
* '''Monostabile''': in questa configurazione, il 555 funziona a "colpo singolo", con un singolo impulso di [[Trigger (elettronica)|trigger]] che manda l'uscita a +Vcc e fa caricare il [[Condensatore (elettrotecnica)|condensatore]] C. È utilizzabile per rilevatori di impulso, [[Circuito anti-rimbalzo|antirimbalzo]] per pulsanti, [[Temporizzatore|timer]], [[interruttore|interruttori]] a tocco, etc.
* '''Astabile''': il 555 opera come un [[oscillatore]]. È utilizzato, ad esempio, in lampeggiatori per [[LED]] o lampade a incandescenza, come generatore di impulsi, generatore di toni, etc.
* '''Bistabile''': il 555 si comporta come un [[flip-flop]], se il pin Discharge non viene connesso e non si impiega il condensatore di temporizzazione.

== Connessioni ==
[[File:NE555 Bloc Diagram.svg|upright=1.4|thumb|Struttura a blocchi del timer 555. THRES, CONT e TRIG sono connessi a due comparatori logici (dove è presente il pallino, ad esempio CONT, è l’ingresso “-“ del comparatore. L’ingresso RESET è l’ingresso R1 (prioritario cioè con prevalenza sullo stato degli ingressi R ed S e con pallino cioè vero quando RESET è a livello logico basso) del latch RS. L’uscita del latch è l’uscita negata (cioè vera quando è bassa e quindi se S è a livello logico alto)]]
La connessione dei pin è come di seguito:
{| class="wikitable" 
! Nr. !! Nome !! Scopo
|-
| 1 || GND || Massa, livello logico 0
|-
| 2 || TR  || Un breve impulso a livello basso sul pin '''tr''' (''trigger'') fa partire il timer
|-
| 3 || Q   || Durante l'intervallo di temporizzazione, l{{'}}''output'' (uscita) resta a +V<sub>CC</sub>
|-
| 4 || R   || Un intervallo di temporizzazione può essere interrotto applicando un impulso di reset, ossia forzando questo pin al livello basso (0 V)
|-
| 5 || CV  || Tensione di controllo (''control voltage''): permette l'accesso al partitore di tensione interno (2/3 V<sub>CC</sub>). Quando questo pin non è utilizzato, è bene inserire un condensatore verso massa, solitamente da 10 [[nano (prefisso)|n]][[farad|F]], per filtrare la tensione di riferimento ed evitare malfunzionamenti.
|-
| 6 || THR || La soglia (''threshold'') a cui termina l'intervallo (termina se V<sub>THR</sub> > 2/3 V<sub>CC</sub>) 
|-
| 7 || DIS || Piedino di scarica del condensatore di temporizzazione: quando il condensatore raggiunge la tensione di soglia del comparatore, l'uscita (pin 3) va alta e un transistor scarica il condensatore per far iniziare un nuovo ciclo.
|-
| 8 || V+, V<sub>CC</sub> || Piedino di alimentazione: deve essere applicata una tensione compresa tra +5 e +15 V per la versione standard, o entro limiti diversi a seconda della tecnologia costruttiva ([[Transistor-transistor logic|TTL]] o [[CMOS]]). Verificare sul datasheet del modello scelto la gamma di tensioni entro cui può essere alimentato.
|}

== Configurazioni ==

=== Astabile ===
[[File:555_Astable_Diagram.svg|thumb|Multivibratore astabile a 555]]
In figura è rappresentata la configurazione base del 555 come multivibratore astabile, in cui i piedini 2 e 6 sono collegati tra di loro e hanno, quindi, lo stesso potenziale del condensatore C. La resistenza R1 è collegata tra +Vcc e il terminale 7 (scarica), mentre R2 viene collegata tra il terminale 7 e il condensatore .<br />
Con questi collegamenti, quando il circuito viene alimentato, la tensione sul condensatore cresce e inizia ad oscillare tra i valori 1/3 Vcc e 2/3 Vcc: di conseguenza, l'uscita varia tra 0 e Vcc con due tempi ricavabili dalle equazioni classiche di carica e di scarica del condensatore. Il tempo t1, in cui l'uscita è alta, si calcola con la formula:
:<math>t_1=0.693(R_1+R_2)C </math>  <!-- Il tag \,\! serve per rendere la formula come PNG invece che come HTML. Si prega di non rimuoverlo.-->

mentre il tempo t2, in cui l'uscita è bassa, si calcola con la formula:
:<math>t_2=0.693R_2C </math>  <!-- Il tag \,\! serve per rendere la formula come PNG invece che come HTML. Si prega di non rimuoverlo.-->

La carica, infatti, avviene attraverso le due resistenze in serie, mentre la scarica avviene tramite la sola R2. Dalle formule si nota che t1>t2, quindi la forma d'onda avrà sempre un [[duty cycle]] maggiore del 50%, per cui le onde di uscita non sono mai simmetriche. In pratica, ponendo R1 << R2, il duty cycle si avvicina molto al 50%: in prima approssimazione, quindi, le onde si potrebbero ritenere simmetriche. Il valore di R1 e R2 è consigliabile che sia compreso tra 1 KOhm e 10 MOhm in quanto valori più piccoli di 1 KOhm possono causare il danneggiamento del transistor di scarica che, quando va in conduzione, è attraversato dalla corrente di scarica del condensatore attraverso R2 più la corrente prodotta dalla tensione di alimentazione attraverso R1.<br />
Lo 0.693 nelle formule è dato dalla struttura circuitale e la tolleranza delle 3 resistenze del partitore è molto stretta

Per alterare il valore del duty cycle si può modificare la configurazione base nei seguenti modi:
* '''Duty Cycle = 50%''': inserire in parallelo alla resistenza R2 un diodo con il catodo rivolto verso il pin 6.
* '''Duty Cycle < 50%''': per questo tipo di configurazione bisogna inserire al posto della R2 due rami resistenza- diodo in parallelo con i versi dei diodi uno opposto all'altro.

=== Monostabile ===
[[File:555_Monostable.svg|thumb|Multivibratore monostabile a 555]]
In figura è rappresentata la configurazione base del 555 come multivibratore monostabile in cui la resistenza R è collegata tra l'alimentazione e il pin 7 e il condensatore C tra il pin 7 e la massa, il pin 6 viene inoltre collegato insieme al 7.<br />
Lo stato dell'uscita è basso se l'ingresso 2 ''Trigger'' vale Vcc. Infatti il BJT interno al 555 è saturo quindi l'ingresso 6 ''Threshold'' è a potenziale 0 e gli ingressi R e S del [[latch]] interno sono entrambi a 0 così lo stato dell'uscita si conserva.  Appena il valore della tensione presente sul pin Trigger scende al di sotto di Vcc/3, Vout diventa uguale a Vcc e il BJT si interdice: il condensatore tende a caricarsi al valore Vcc attraverso la resistenza R, quando raggiunge il valore di 2/3 Vcc si ha S=0 e R=1, quindi Vout=0 e il BJT torna in saturazione riportando S=R=0 e l'uscita rimane allo stato stabile basso. Il tempo in cui l'uscita resta alta viene dimensionato attraverso la formula:
:<math>t=1.1RC</math>  <!-- Il tag \,\! serve per rendere la formula come PNG invece che come HTML. Si prega di non rimuoverlo.-->
dove t è in secondi, R in Ohm, C in Farad.<br />
Se durante il tempo in cui l'uscita è alta si applicano altri impulsi al trigger l'uscita non ne viene influenzata, lo stato alto termina dopo il tempo fissato dai valori di R e C, in questo caso si dice che il monostabile è non retriggerabile, ma esiste anche una configurazione in cui il monostabile è retriggerabile, dando un nuovo impulso di trigger quando l'uscita è alta il monostabile torna all'inizio del ciclo<ref>{{Cita web |url=http://www.antoniosantoro.com/ne555%20monostabile.pdf |titolo=L’integrato NE555 come monostabile |accesso=18 agosto 2016 |dataarchivio=24 marzo 2016 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160324133947/http://www.antoniosantoro.com/ne555%20monostabile.pdf |urlmorto=no }}</ref>, il trigger viene collegato all'alimentazione Vcc e threshold alla sorgente degli impulsi, in questo caso lo stato in uscita alto si ha sul fronte di salita del segnale<ref>[http://www.doctronics.co.uk/555.htm#retriggering Retriggerable monostable] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110903054432/http://www.doctronics.co.uk/555.htm |data=3 settembre 2011 }}</ref><ref>{{Cita web |url=http://hobbyelettronica.altervista.org/elettr_analog/monostabili.pdf |titolo=monostabili |accesso=18 agosto 2016 |dataarchivio=16 novembre 2010 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20101116204558/http://hobbyelettronica.altervista.org/elettr_analog/monostabili.pdf |urlmorto=no }}</ref>.

=== Modulatore della durata degli impulsi (PWM) ===
Se nella configurazione monostabile si collega il pin 5 ''Control voltage'' ad un [[generatore di tensione]] variabile e si applica al pin 2 ''Trigger'' un treno di impulsi periodici all'uscita si ottengono degli impulsi aventi lo stesso periodo di quelli di ingresso ma di durata dipendente dall'ampiezza del segnale presente sul pin 5 detto segnale modulante. Infatti se il valore del segnale modulante è maggiore di 2/3 Vcc l'impulso di uscita ha durata maggiore del tempo dato da 1,1 RC perché la commutazione a 0 avviene quando il pin 6 raggiunge il valore esistente sul pin 5, viceversa succede quando il segnale modulante presente sul pin 5 vale meno di 2/3 Vcc con altre applicazioni.

=== Modulatore di posizione degli impulsi (PPM) ===
Se nella configurazione astabile si collega il pin 5 ''Control voltage'' ad un generatore di tensione variabile si ottengono in uscita onde rettangolari con frequenza dipendente dall'ampiezza del segnale modulante applicato al pin 5.

== Specifiche ==
Queste specifiche si riferiscono all'NE555. Altri timer 555 possono avere migliori caratteristiche anche in funzione della tecnologia di costruzione (TTL o CMOS) e della classe (''commercial'', ''automotive'', militare, medicale ecc.<ref>Per la classe di applicazione, tra l'altro, varia il campo di temperature ambiente ammesso:
* ''commercial'' tra 0 e 70&nbsp;°C
* ''automotive'' tra -40 e 80&nbsp;°C
* militare tra -55 e 125&nbsp;°C</ref>).

{| class="wikitable" 
!Tensione di alimentazione (V<sub>CC</sub>)
|da 4,5 a 15 [[Differenza di potenziale|V]]
|-
!Corrente di alimentazione (V<sub>CC</sub> = +5 V)
|da 3 a 6 [[milli (prefisso)|m]][[Ampere|A]]
|-
!Corrente di alimentazione (V<sub>CC</sub> = +15 V)
|da 10 a 15 mA
|-
!Corrente d'uscita (massima)
|200 mA
|-
!Potenza dissipata
|600 [[Milliwatt|mW]]
|-
!Temperatura ambiente operativa
|tra 0 e 70 [[Celsius|°C]] (per la versione detta ''commercial'')
|}

== Derivazioni ==
Varianti compatibili, comprese le versioni CMOS, vengono costruite da vari produttori. Il 555 è anche noto sotto questi nomi:

{| class="wikitable" 
!Produttore
!Modello
!Note
|-
|ECG Philips<ref>{{en}} [http://www.nxp.com/profile/ Ora NXP] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20061106192253/http://www.nxp.com/profile/ |data=6 novembre 2006 }}</ref>
|ECG955M<ref>{{en}} [http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/NE_SA_SE555_C_2.pdf NE/SA/SE555/SE555C sul sito NXP] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070927201810/http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/NE_SA_SE555_C_2.pdf |data=27 settembre 2007 }}</ref>
|
|-
|Exar
|XR-555
|
|-
|Fairchild Semiconductor
|LM555/NE555/SA555
|
|-
|Harris
|HA555
|obsoleto
|-
|Intersil
|SE555/NE555/ICM7555
|
|-
|Lithic Systems
|LC555
|
|-
|Maxim
|ICM7555<ref>{{en}} [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/ICM7555-ICM7556.pdf ICM7555 Maxim] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081011054021/http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/ICM7555-ICM7556.pdf |data=11 ottobre 2008 }}</ref>
|CMOS con alimentazione minima di 2 V
|-
|[[Motorola]]
|MC1455/MC1555
|
|-
|[[National Semiconductor]]
|LM1455/LM555C
|
|-
|National Semiconductor
|LMC555
|CMOS con alimentazione minima fino a 1,5 V
|-
|NTE Sylvania
|NTE955M
|
|-
|[[Raytheon]]
|RM555/RC555
|
|-
|[[Radio Corporation of America|RCA]]
|CA555/CA555C
|
|-
|[[Sanyo]]
|LC7555
|
|-
|[[STMicroelectronics]]
|NE555/SA555/SE555<ref>{{en}} [http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2182/ne555.pdf Datasheet di NE555/SA555/SE555 su STMicroelectronics] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080719182938/http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/2182/ne555.pdf |date=19 luglio 2008 }}</ref><br />TS3V555
|Versione del timer a 3 V di tensione alimentazione (obsoleto)
|-
|[[Texas Instruments Incorporated|Texas Instruments]]
|NA555, NE555, SA555, SE555<ref>{{en}} http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/se555.pdf NA555, NE555, SA555, SE555 sul sito Texas Instruments</ref>
|
|-
|Texas Instruments
|TLC555<ref>{{en}} [http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tlc555-q1.pdf TLC555 sul sito Texas Instruments]</ref>
|CMOS con alimentazione minima fino a 2 V
|-
|[[Unione Sovietica|URSS]]
|K1006ВИ1
|
|-
|Zetex
|ZSCT1555<ref>{{en}} [http://www.zetex.com/3.0/pdf/zsct1555.pdf ZSCT1555 sul sito Zetex] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20041020155134/http://www.zetex.com/3.0/pdf/zsct1555.pdf |data=20 ottobre 2004 }}</ref>
|Basso consumo; alimentazione da 0,9 V ma con limite superiore a 6 V 
|}

Diversi editori,  nelle loro collane tecniche, hanno pubblicato veri e propri manuali con schemi di progetto pratici, orientati a svariate applicazioni di questo dispositivo.

== Note ==
<references/>

==Bibliografia==
*{{Cita testo|titolo=Il timer 555|url=https://archive.org/details/iltimer555|autore=Howard M. Berlin|editore=Jackson Italiana Editrice|anno=1978|ISBN=88-7056-004-X}}

== Altri progetti ==
{{interprogetto}}

== Collegamenti esterni ==
* {{cita web|1=http://www.fairchildsemi.com/ds/LM/LM555.pdf|2=Data Sheet (Fairchild)|lingua=en|accesso=6 giugno 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20081203140212/http://www.fairchildsemi.com/ds/LM/LM555.pdf|dataarchivio=3 dicembre 2008|urlmorto=sì}}
* {{en}} [https://web.archive.org/web/20060525084656/http://www.falstad.com/circuit/ex-555.html Simulazione Java] del circuito oscillatore
* https://web.archive.org/web/20160304141812/http://www.webalice.it/crapellavittorio/electronic/ne555_schemi.html Dal sito di i2viu link sul 555
{{Controllo di autorità}}
{{Portale|informatica}}

[[Categoria:Circuiti integrati]]
[[Categoria:Oscillatori]]