Чому IC 555 таймера має три опори 5k, а не будь-які інші значення?

Чому 555 таймер IC має три 5k резистори, а не інші значення, як 10k-10k-10k або щось інше?

Оригінальний 555 з 5K резисторами:

А ось версія CMOS з резисторами 40K:

На вибір резисторів для R7, R8, R9 (біполярна версія) впливатимуть дві речі -

1) Бажання мінімізувати споживання електроенергії (якомога більше значення без використання занадто великої площі мікросхеми)

2) Прагнення мінімізувати перепади температур за рахунок бета-змін пар Дарлінгтона Q3 / Q4 та Q12 / Q13.

Другий пункт не стосується версії CMOS.

Неважко помітити, що еквівалентний опір джерела Тевеніна для будь-якого вузла становить 2/3 значення резистора.

Ми можемо легко визначити, які виробничі межі на струми, проведені на цих вузлах із 555-го аркуша - схема симетрична (по горизонталі), і струми будуть такими ж, як тригер і порогові струми. Струми зовсім інші, ймовірно, через низьку бета бічних ПНП.

Ганс Камензінд говорить, що зсув компаратора може бути до 30 мВ, що передбачає велику напругу зміщення, що перевищує максимум 7мВ завдяки вхідному струму зміщення, але вхідний струм зміщення досить мінливий з температурою (можливо, 3: 1 в робочому діапазоні ). Якщо припустити, що вона змінюється від 0,7uA до 2uA, при 5V це буде зміною порогу 0,25% або приблизно 15ppm / K. Загальна фактична точність становить близько 24 ppm / K, тому резистори не надто домінуючі (зсув змінюватиметься на зразок пропорційної абсолютній температурі).

Ще в 70-х роках 10 мА при 15 В або 3 мА при 5 В вважали досить низькою потужністю, тому НС, ймовірно, вибрав резистори як "розумні" - не занадто великі і не занадто малі, і це були всі попередні комп'ютери, щоб він не став мали можливість запустити процедуру оптимізації, щоб отримати непарне значення, яке мінімізувало деяку функцію довільної вартості.

Ось фактична фотографія штампу ( як зроблено HC та опублікована в IEEE Spectrum ), з резисторами підкресленими.

Не має значення, яке саме значення, якщо всі три резистори мають однакове значення.

Цінність - це компроміс серед різних дизайнерських обмежень. З одного боку, ви хочете, щоб значення було великим, щоб мінімізувати потреби струму в спокійному струмі. З іншого боку, великі резистори займають багато фізичного простору на мікросхемі. Існує також думка, що ви хочете, щоб вхідні струми зміщення компараторів були невеликою часткою струму в резисторах.

Враховуючи все це, дизайнер вирішив на суму близько 5K.

Давайте подивимось на кремній!

Три резистори 5k - це горизонтальні смуги у верхній частині мікросхеми. Виготовлення резисторів у кремнію - це біль; всі доступні матеріали є досить провідними, тому складно зробити точні резистори великої вартості. На момент проектування 555 мінімальний розмір функції був досить великим, досить великим, щоб його можна було побачити за допомогою оптичного мікроскопа, як на цій фотографії. Існує додаткове обмеження в дизайні, що ці резистори впливають на точність таймера. Це, ймовірно, визначає вибір матеріалу, який матиме певний опір в омах на мікрометр.

Звідти ми можемо бачити, що резистори 5k не могли бути значно більшими у доступному просторі. Можливо, їх можна було зробити 6k, але вибір 5k полегшує користувачам мікросхеми обчислення значень таймера вручну.

(Я думаю, що "5.0E" на мікросхемі насправді є реєстраційним знаком, який вказує на те, що це шар 5, як і менші вгорі чіпа. Не значення компонента.)