教您自制芯片，成本约20元！

一、概述

555定时器是一种集成芯片，自1971年问世以来，以广泛应用和低廉价格赢得了市场，曾创下10亿枚的销量记录。这款芯片因其广泛的应用范围和经济实惠的价格，成为了制作家居用品、玩具、警报器等上万种产品的理想选择。

那么，如何自行制作555定时器？本教程将详解这款集成芯片的内部结构、电路原理、设计教学、PCB布局布线、焊接与调试步骤，让您可以轻松DIY一款属于自己的芯片。

二、555定时器结构框图

常见的555定时器由以下电路组成：电阻分压电路、两个比较器电路、一个触发器电路、反向输出驱动电路。接下来，我们将基于这些信息，利用555芯片的内部结构，制作一款成本约为20元的LC555定时器。

三、电路原理解析

我们的自制555定时器由以下五个部分电路组成：电阻分压电路、阈值比较器电路、触发比较器电路、触发器电路、输出电路。

3.1 电阻分压电路

VCC电源通过三个5K欧姆的电阻进行分压，为两个比较器电路提供1/3VCC以及2/3VCC的电压。由于5K欧姆的电阻并不常见，可以采用两个10K欧姆的电阻并联，得到稳定5K欧姆的电阻。

电路设计如下图所示。

3.2 "阈值"比较器电路

第一个比较器电路中，反向输入端固定连接2/3VCC电压，通过与正向输入电压进行比较，得到比较结果。当正向输入电压大于2/3VCC时，比较器输出高电平（VCC），反之输出低电平（0V）。

555芯片的第五引脚为控制引脚，可根据实测情况输入外部电压调整阈值电压。如不需调整，可接一个10nF的电容到地以消除干扰，提高稳定性。电路由第一级差分放大电路与带电流镜的第二级差分放大电路组成。

3.2.1 第一级差分放大器

第一级差分放大器使用了达林顿结构的两个三极管，具有高电流放大系数和快速开关速度。电路分析表明，当输入电压Ui1=Ui2=2/3VCC时，差分放大器对共模信号没有放大作用。电阻Re用于保持电路对零点漂移的抑制作用，确保外部因素导致的电路失衡得以平衡。

3.2.2 第二级差分放大器

第二级差分放大器采用电流镜结构，用于产生偏置电流和实现电流信号复制或倍乘。通过电路分析，可以理解电流镜的工作原理。电路中的电流镜结构可以对前面的差分信号进行放大，提高总增益，并保持输出电流的平衡。公共电阻R2取较小值可以提高放大器的带载能力。

3.3 触发比较器电路

触发比较器电路使用与第一级相似的电路结构，选用不同类型的三极管以确保输入共模电压为0。该电路为双端输入、单端输出方式，放大器的电压放大倍数为双端输出的一半。

3.4 RS触发器

在触发器电路中，当外部复位信号为高电平时，电路状态不受影响。但当复位信号为低电平时，电路进行状态翻转。对于应用电路中的4脚复位脚，应接至VCC电源以确保正常输出，若接地则输出直接为低电平。

3.5 输出电路

输出电路根据RS触发器的输出状态控制输出电压。当输入为低电平时，输出为高电平；当输入为高电平时，输出为低电平。此外，电路还包括复位功能，当芯片4脚复位引脚输入为低电平时，输出电压变为低电平，实现复位功能。

四、原理图设计与PCB设计

完成电路原理图设计后，通过立创EDA将原理图转换为PCB设计。在设计过程中，根据个人需求和元器件数量选择合适的PCB形状与边框大小，确保美观大方。布局布线时，按照原理图的功能模块进行分类和摆放，确保信号流向清晰。

五、焊接与调试

完成PCB设计后，按照电路原理图进行元器件焊接，并通过万用表检查电路连接是否正确。调试时，确保电源与地无短路现象，元器件无发热异常，然后进行上电测试，确保电路正常工作。

六、结语

555定时器作为集成芯片的里程碑，以其体积小、重量轻、稳定可靠、操作电源范围广、输出供给电流能力强、计时精确度高、温度稳定度佳以及价格低廉等优点，深受工程师和爱好者的喜爱。通过本教程，您可以轻松制作属于自己的555定时器芯片，为项目开发提供强大支持。