NE555 vs NE556: คุณควรเลือกใช้ Timer IC ตัวไหนดี

NE555 vs NE556 เป็นการเปรียบเทียบที่ผู้ใช้งานวงจรตั้งเวลาทุกคนต้องทำเมื่อการออกแบบต้องการวงจรตั้งเวลามากกว่าหนึ่งวงจร และนี่คือหนึ่งในการเปรียบเทียบที่ชัดเจนที่สุดในวงการอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากทั้งสองส่วนใช้โครงสร้างวงจรตั้งเวลาภายในแบบเดียวกัน NE555 คือ IC ตั้งเวลาแบบเดี่ยว ซึ่งเป็นวงจรตั้งเวลาที่สมบูรณ์หนึ่งวงจรในแพ็คเกจแบบ 8 พิน ส่วน NE556 คือ IC ตั้งเวลาแบบคู่ ซึ่งประกอบด้วยวงจร 555 ที่เหมือนกันสองชุดแยกอิสระจากกันในแพ็คเกจแบบ 14 พิน และทั้งคู่ให้พฤติกรรมแบบ monostable และ astable ที่เหมือนกันภายใต้ข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟและการตั้งเวลาที่เท่ากัน ดังนั้นการเปรียบเทียบจึงอยู่ที่จำนวนและแพ็คเกจ: การออกแบบที่ต้องการวงจรตั้งเวลาหนึ่งวงจรจะใช้ NE555 และการออกแบบที่ต้องการสองวงจรจะใช้ NE556 เพื่อช่วยประหยัดพื้นที่บนบอร์ดจากการใช้ชิ้นส่วนที่สอง คู่มือนี้จะเปรียบเทียบทั้งสองรุ่นในด้านแพ็คเกจและพินเอาต์ แหล่งจ่ายไฟและการตั้งเวลา การทำงานแบบ monostable และ astable รวมถึงการใช้งาน และให้กฎเกณฑ์ในการเลือกระหว่างทั้งสอง เพื่อให้บล็อกวงจรตั้งเวลาเลือกใช้แบบเดี่ยวหรือแบบคู่ตามหลักฐานที่ปรากฏ

การเปรียบเทียบนี้ยังเปิดมุมมองในเรื่องการทดแทนกันได้ เพราะ 555 และ 556 อยู่ในตระกูลที่มีการผลิตซ้ำมากที่สุดตระกูลหนึ่งในวงการอิเล็กทรอนิกส์ รูปแบบ 8 พินของ NE555 นั้นใช้ร่วมกับ LM555, SA555, SE555, TLC555 และรุ่น CMOS 555 ต่างๆ และรูปแบบ 14 พินของ NE556 ก็ถูกใช้ร่วมกันในลักษณะเดียวกัน ดังนั้นการออกแบบที่เลือกใช้ชิ้นส่วนใดชิ้นส่วนหนึ่งจะมีตลาดรองรับการทดแทนที่ลึกและสามารถใช้งานพินร่วมกันได้ คู่มือนี้จึงครอบคลุมทั้งการเปรียบเทียบทางวิศวกรรมและมุมมองด้านการจัดหาไปพร้อมกัน และเป็นข้อมูลอ้างอิงในการทำงานที่วิศวกรควรเก็บไว้ข้างแผ่นข้อมูลทั้งสองฉบับ NE555 และ NE556 คือวงจรตั้งเวลาเดียวกันในจำนวนแพ็คเกจสองแบบ และการเปรียบเทียบนี้คือแผนผังระหว่างวงจรเดี่ยวและวงจรคู่

NE555 vs NE556: ความแตกต่างหลัก

ความแตกต่างหลักระหว่าง NE555 และ NE556 คือจำนวนวงจรตั้งเวลาภายในแพ็คเกจ และความแตกต่างในทางปฏิบัติทุกประการล้วนเป็นผลมาจากจำนวนนี้ NE555 ประกอบด้วยวงจรตั้งเวลา 555 ที่สมบูรณ์หนึ่งชุด ซึ่งมีทั้ง trigger, threshold, discharge, control, reset และ output ในแพ็คเกจแบบ 8-pin ส่วน NE556 ประกอบด้วยวงจรตั้งเวลา 555 ที่สมบูรณ์และเป็นอิสระต่อกันสองชุดในแพ็คเกจแบบ 14-pin โดยแต่ละชุดจะมีพิน trigger, threshold, discharge, control, reset และ output เป็นของตัวเอง วงจรตั้งเวลาทั้งสองภายใน NE556 มีการออกแบบเหมือนกับ NE555 ตัวเดียว โดยใช้แหล่งจ่ายไฟร่วมกัน และให้พฤติกรรมแบบ monostable และ astable ที่เหมือนกัน ดังนั้นการเปรียบเทียบนี้จึงไม่ใช่การแข่งขันด้านประสิทธิภาพ แต่เป็นการตัดสินใจเลือกแพ็คเกจและจำนวน ว่าแผงวงจรต้องการวงจรตั้งเวลากี่ชุดและแพ็คเกจใดที่เหมาะสมที่สุด วิศวกรที่เข้าใจจุดนี้จะอ่านการเปรียบเทียบส่วนที่เหลือได้อย่างถูกต้อง นั่นคือเลือกแบบเดี่ยวสำหรับการออกแบบที่ใช้หนึ่งวงจรตั้งเวลา และเลือกแบบคู่สำหรับการออกแบบที่ใช้สองวงจรตั้งเวลา

ส่วนประกอบทั้งสองนี้ยังใช้สถาปัตยกรรมการตั้งเวลาแบบเดียวกันซึ่งเป็นตัวกำหนดคุณลักษณะของตระกูลนี้ และสถาปัตยกรรมที่ใช้ร่วมกันนี้เป็นสิ่งที่ควรกล่าวถึงเพราะมันอธิบายทุกข้อกำหนดทางเทคนิคที่ตามมา วงจรตั้งเวลา 555 ทำงานโดยการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุกับแรงดันอ้างอิงภายในสองค่า คือ trigger อ้างอิงตัวล่างที่หนึ่งในสามของแหล่งจ่ายไฟ และ threshold อ้างอิงตัวบนที่สองในสามของแหล่งจ่ายไฟ จากนั้นจะขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์ discharge ภายในและส่วน output จากผลการเปรียบเทียบนั้น โหมด monostable จะกระตุ้นวงจรตั้งเวลาให้สร้างพัลส์ output เพียงครั้งเดียวโดยมีความกว้างที่กำหนดโดยตัวต้านทานและตัวเก็บประจุภายนอก ส่วนโหมด astable จะทำให้วงจรตั้งเวลาแกว่งสัญญาณอย่างต่อเนื่องด้วยความถี่และ duty cycle ที่กำหนดโดยตัวต้านทานภายนอกสองตัวและตัวเก็บประจุหนึ่งตัว NE555 และ NE556 คือสถาปัตยกรรมเดียวกันในรูปแบบหนึ่งชุดและสองชุด และการเปรียบเทียบเรื่องเวลา แหล่งจ่ายไฟ และ output คือการเปรียบเทียบการออกแบบที่ใช้ร่วมกัน ความแตกต่างหลักคือจำนวน และสถาปัตยกรรมที่ใช้ร่วมกันคือสิ่งที่จำนวนนั้นทวีคูณขึ้นมา

วงจรตั้งเวลา 555 แบบเดี่ยว เทียบกับ วงจรตั้งเวลา 556 แบบคู่

วงจรตั้งเวลาแบบเดี่ยวและแบบคู่มีความแตกต่างกันในมิติเดียวที่สำคัญต่อวงจรผังงาน นั่นคือจำนวนวงจรตั้งเวลาที่แผงวงจรสามารถใช้งานได้ การออกแบบที่ต้องการ oscillator หนึ่งชุด, one-shot หนึ่งชุด, เครื่องกำเนิดพัลส์หนึ่งชุด หรือการหน่วงเวลาหนึ่งชุด จะเลือกใช้ NE555 ซึ่งเป็นชิ้นส่วนแบบ 8-pin เพียงตัวเดียว ส่วนการออกแบบที่ต้องการสองชุดจากรายการดังกล่าว เช่น oscillator หนึ่งชุดและ one-shot หนึ่งชุด, การหน่วงเวลาสองชุด หรือ oscillator สองชุด จะเลือกใช้ NE556 และใช้ชิ้นส่วนแบบ 14-pin เพียงตัวเดียวสำหรับทั้งสองหน้าที่ NE556 ไม่ใช่วงจรตั้งเวลาที่เร็วกว่าหรือดีกว่า NE555 แต่มันคือวงจรตั้งเวลาแบบเดียวกันสองชุด และการเปรียบเทียบที่มองว่ามันเป็นคู่แข่งกันนั้นถือว่าผิดประเด็น เพราะมันคือวงจรเดียวกันในจำนวนแพ็คเกจที่ต่างกัน แบบคู่ยังมาพร้อมกับความสะดวกในการใช้แหล่งจ่ายไฟร่วมกัน โดยวงจรตั้งเวลาทั้งสองทำงานจาก VCC และกราวด์เดียวกัน ทำให้ผู้ออกแบบสามารถ bypass แหล่งจ่ายไฟเพียงครั้งเดียว และยังมีคุณลักษณะด้านอุณหภูมิที่ใช้ร่วมกัน โดยวงจรตั้งเวลาทั้งสองจะเปลี่ยนแปลงตามกันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป ความแตกต่างระหว่างแบบเดี่ยวและแบบคู่คือจำนวน และจำนวนเป็นตัวกำหนดแพ็คเกจ และแพ็คเกจคือสิ่งที่ติดตั้งลงบนแผงวงจร

Pinout และ Package: NE555 เทียบกับ NE556

Package และ Pinout คือความแตกต่างทางกายภาพที่แผงวงจรต้องคำนึงถึง และการเปรียบเทียบนี้คือการตัดสินใจเลือก Footprint โดย NE555 มาใน Package แบบ 8 พิน ได้แก่ DIP-8 และ SOIC-8 ซึ่งมีการจัดเรียงพินเป็น Ground, Trigger, Output, Reset, Control, Threshold, Discharge และ Supply โดยการออกแบบที่ใช้ Timer ตัวเดียวจะใช้ Layout แบบ 8 พิน ส่วน NE556 มาใน Package แบบ 14 พิน ได้แก่ DIP-14 และ SOIC-14 โดยที่ Timer A จะใช้พินครึ่งหนึ่งและ Timer B ใช้อีกครึ่งหนึ่ง โดยใช้ Supply ร่วมกันที่พินส่วนปลาย และการออกแบบที่ใช้ Timer สองตัวจะใช้ Layout แบบ 14 พิน ทั้งสอง Package นี้ไม่สามารถใช้แทนกันได้ แผงวงจรที่ติดตั้ง NE555 ไม่สามารถติดตั้ง NE556 ได้ และแผงวงจรที่ต้องการ Timer สองตัวก็ไม่ควรใช้ NE555 สองตัวในเมื่อ NE556 หนึ่งตัวสามารถทำงานได้โดยใช้พื้นที่น้อยกว่า การตัดสินใจเลือก Package คือขั้นตอนแรกของการเปรียบเทียบ และเป็นการตัดสินใจที่ Schematic และ Layout ต้องปฏิบัติตาม

Pinout ยังรวมถึงฟังก์ชันของพินที่ผู้ออกแบบต้องเดินสาย และการเปรียบเทียบจะพิจารณาตามแต่ละ Timer โดยพินทั้งแปดของ NE555 ประกอบด้วย Trigger, Output, Reset, Control Voltage, Threshold และ Discharge ในขณะที่ Timer ทั้งสองตัวของ NE556 ก็มีฟังก์ชันเดียวกันนี้ในพินของตนเองโดยใช้ Supply ร่วมกัน และวงจรหน่วงเวลาที่ผู้ออกแบบสร้างขึ้นสำหรับ NE555 สามารถนำไปใช้กับครึ่งใดครึ่งหนึ่งของ NE556 ได้โดยตรงผ่านการจับคู่พิน พิน Reset และ Control เป็นส่วนที่ควรให้ความสำคัญ เนื่องจาก Reset จะควบคุมการทำงานเหนือการหน่วงเวลา และพิน Control จะกำหนดค่าอ้างอิงของการหน่วงเวลา ซึ่งการออกแบบที่ใช้งานพินเหล่านี้จะเดินสายในลักษณะเดียวกันทั้งสองรุ่น Package และ Pinout คือข้อกำหนดทางกายภาพของการเปรียบเทียบ และฟังก์ชันของพินคือรายละเอียดของข้อกำหนดนั้น ซึ่งผู้ออกแบบที่เข้าใจจะสามารถเดินสายแบบเดี่ยวหรือแบบคู่ด้วยวงจรหน่วงเวลาเดียวกันได้

การเปรียบเทียบ Layout ของ NE555 แบบ 8 พิน และ NE556 แบบ 14 พิน

การเปรียบเทียบ Layout แบบ 8 พิน และ 14 พิน ทำให้เห็นภาพของ Timer แบบเดี่ยวและแบบคู่เคียงข้างกัน Layout แบบ 8 พินของ NE555 จะจัดวางพินรอบ Package โดยมี Supply ที่พิน 8, Ground ที่พิน 1 และมี Trigger, Threshold, Discharge, Control, Reset และ Output อยู่ตรงกลาง ในขณะที่ Layout แบบ 14 พินของ NE556 จะให้ Timer A อยู่ที่พินด้านหนึ่งและ Timer B อยู่ที่พินอีกด้านหนึ่ง โดยมี Supply อยู่ที่ปลายด้านหนึ่งและ Ground อยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ผู้ออกแบบแผงวงจรจะมอง Layout เป็น Footprint ซึ่งรูปแบบ Pad ของ SOIC-8 และ SOIC-14 นั้นมีความแตกต่างกัน และการเลือกจะถูกกำหนดตาม Layout ที่วาดใน Schematic นอกจากนี้ Layout ยังเกี่ยวข้องกับเรื่องสัญญาณรบกวนและ Cross-talk เนื่องจาก Timer สองตัวใน Package เดียวกันจะใช้ Substrate และ Supply ร่วมกัน ดังนั้นการออกแบบที่รัน Timer ทั้งสองตัวพร้อมกันจึงต้องมีการ Bypass Supply และแยกเส้นทาง Ground ตามที่คำแนะนำใน Datasheet ระบุไว้ การเปรียบเทียบ Layout คือส่วนประกอบทางกายภาพของการเลือก และเป็นส่วนที่ Schematic ต้องจัดการเป็นอันดับแรก

ข้อมูลจำเพาะด้านแหล่งจ่ายไฟและจังหวะเวลา: NE555 เทียบกับ NE556

ข้อมูลจำเพาะด้านแหล่งจ่ายไฟและจังหวะเวลาของ NE555 และ NE556 นั้นเหมือนกันต่อหนึ่งตัวตั้งเวลา เนื่องจากตัวตั้งเวลาถูกออกแบบมาเหมือนกัน และการเปรียบเทียบนี้มองว่าเป็นคุณสมบัติร่วมมากกว่าความแตกต่าง ทั้งสองส่วนทำงานด้วยแหล่งจ่ายไฟตั้งแต่ประมาณ 4.5 โวลต์ ถึง 16 โวลต์ ซึ่งเป็นช่วงปกติของ 555 แบบ bipolar คลาสสิก และทั้งคู่ใช้กระแสไฟฟ้าในการทำงานตามที่ระบุไว้ใน datasheet โดย NE556 จะใช้กระแสสำหรับตัวตั้งเวลาสองตัวและ NE555 สำหรับตัวเดียว พฤติกรรมของจังหวะเวลานั้นเหมือนกัน: พัลส์เอาต์พุตแบบ monostable จะอยู่ที่ประมาณ 1.1 เท่าของตัวต้านทานภายนอกคูณด้วยตัวเก็บประจุ ส่วนความถี่และรอบการทำงานแบบ astable จะถูกกำหนดโดยตัวต้านทานภายนอกสองตัวและตัวเก็บประจุด้วยค่าปัจจัย 0.693 คลาสสิก และความแม่นยำของจังหวะเวลาขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ภายนอกและอุณหภูมิมากกว่าการเลือกว่าจะใช้ส่วนประกอบใดในสองส่วนนี้ในการรันวงจร แหล่งจ่ายไฟและจังหวะเวลาเป็นพื้นฐานร่วมกันของการเปรียบเทียบ และผู้ออกแบบที่รู้จักสูตรจังหวะเวลาของ 555 ย่อมรู้จัก 556 เพราะทั้งสองซีกของ NE556 ใช้สูตรเดียวกัน

ข้อมูลจำเพาะด้านจังหวะเวลายังรวมถึงขีดจำกัดที่การออกแบบระบุไว้ เนื่องจากความแม่นยำของตระกูลนี้คือเรื่องราวของ 555 ระดับ threshold และ trigger จะติดตามแหล่งจ่ายไฟที่หนึ่งในสามและสองในสาม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจังหวะเวลาของ 555 จึงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแหล่งจ่ายไฟมากกว่าค่าสัมบูรณ์ และความแม่นยำของวงจร 555 แบบ monostable หรือ astable ถูกกำหนดโดยค่าความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุภายนอก รวมถึงความแม่นยำของแรงดันอ้างอิงภายในของตัวตั้งเวลาเอง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่สองสามเปอร์เซ็นต์สำหรับส่วนประกอบคลาสสิก การขับเอาต์พุตและการดึงกระแส (sink) นั้นเหมือนกันต่อหนึ่งตัวตั้งเวลา ซึ่งเป็นเอาต์พุตแบบ bipolar คลาสสิกที่สามารถจ่าย (source) และดึงกระแสได้หลายสิบมิลลิแอมป์ตามที่ datasheet ระบุ และช่วงของแหล่งจ่ายไฟรวมถึงเอาต์พุตคือส่วนเชื่อมต่อของการออกแบบไปยังโหลด การเปรียบเทียบแหล่งจ่ายไฟและจังหวะเวลาคือการเปรียบเทียบการออกแบบที่ใช้ร่วมกัน และ NE555 กับ NE556 มีความสามารถเท่ากันที่แหล่งจ่ายไฟและจังหวะเวลาเดียวกัน ซึ่งเป็นข้อความที่ตรงไปตรงมาตามที่ datasheet ระบุไว้

วิธีการนำสูตรจังหวะเวลาไปใช้กับตัวตั้งเวลาทั้งสองแบบ

สูตรจังหวะเวลาสามารถนำไปใช้ได้เหมือนกันทุกประการกับ NE555 และแต่ละซีกของ NE556 เนื่องจากสถาปัตยกรรมภายในนั้นเหมือนกัน ในโหมด monostable การกระตุ้นที่พิน trigger จะเริ่มพัลส์เอาต์พุตซึ่งมีความกว้างประมาณ 1.1 เท่าของตัวต้านทานจังหวะเวลาคูณด้วยตัวเก็บประจุจังหวะเวลา และสูตรนี้ใช้ได้กับทั้งตัวตั้งเวลาเดี่ยวและตัวตั้งเวลาตัวใดตัวหนึ่งของแบบคู่ ในโหมด astable เอาต์พุตจะแกว่งกวัดด้วยเวลาการชาร์จที่กำหนดโดยผลรวมของตัวต้านทานสองตัวผ่านตัวเก็บประจุ และเวลาการคายประจุที่กำหนดโดยตัวต้านทานตัวล่าง โดยมีความถี่และรอบการทำงานที่คำนวณจากค่าปัจจัย 0.693 คลาสสิก และสูตรนี้ก็ใช้ได้กับทั้งสองส่วนเช่นกัน การออกแบบที่สร้างวงจร one-shot ด้วย NE555 สามารถสร้างวงจร one-shot แบบเดียวกันได้ด้วยซีกใดซีกหนึ่งของ NE556 โดยการจับคู่พินและตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุภายนอก และจังหวะเวลาจะเหมือนกันภายใต้ค่าความคลาดเคลื่อนของอุปกรณ์ สูตรที่ใช้ร่วมกันเหล่านี้คือเหตุผลที่การเปรียบเทียบจังหวะเวลาเป็นการเปรียบเทียบตัวเลขชุดเดียวกัน และเป็นเหตุผลที่ผู้ออกแบบที่เชี่ยวชาญใน 555 ย่อมเชี่ยวชาญใน 556 ด้วยเช่นกัน

การทำงานแบบ Monostable และ Astable: NE555 เทียบกับ NE556

โหมดการทำงานสองรูปแบบของตระกูล 555 คือ Monostable ซึ่งเป็นแบบ One-shot และ Astable ซึ่งเป็นแบบ Oscillator และการเปรียบเทียบระหว่าง NE555 และ NE556 คือการเปรียบเทียบโหมดเดียวกันในจำนวนหนึ่งชุดและสองชุด โหมด Monostable จะสร้างพัลส์เอาต์พุตเดี่ยวเมื่อถูกกระตุ้น ใช้สำหรับ Debounce, การหน่วงเวลา, พัลส์ที่กำหนดเวลา และลำดับ One-shot โดยที่ NE555 รองรับหนึ่ง Monostable ในขณะที่ NE556 รองรับสองชุด ไม่ว่าจะเป็นการหน่วงเวลาสองชุด, การหน่วงเวลาและพัลส์ หรือลำดับพัลส์คู่ โหมด Astable จะสร้าง Oscillator แบบอิสระ ใช้สำหรับไฟกะพริบ, เครื่องกำเนิดโทนเสียง, PWM, แหล่งกำเนิด Clock และขบวนพัลส์ โดยที่ NE555 รองรับหนึ่ง Oscillator ในขณะที่ NE556 รองรับสองชุด ไม่ว่าจะเป็นสองความถี่, หนึ่ง Oscillator และหนึ่ง One-shot หรือพัลส์แบบแปรผันและแบบคงที่ โหมดเหล่านี้คือคำศัพท์พื้นฐานของตระกูลนี้ และจำนวนชุดจะเป็นตัวตัดสินว่าบอร์ดจะใช้คำศัพท์เหล่านั้นมากน้อยเพียงใด ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในทางปฏิบัติของการเปรียบเทียบ การออกแบบที่ต้องการหนึ่งโหมดในตำแหน่งเดียวจะเลือกใช้แบบเดี่ยว และการออกแบบที่ต้องการสองโหมดหรือสองชุดของโหมดเดียวกันจะเลือกใช้แบบคู่

โหมดเหล่านี้ยังรองรับการใช้งานที่การออกแบบกำหนดให้กับตัวตั้งเวลา และการกำหนดนี้คือส่วนของการใช้งานในการเปรียบเทียบ ไฟกะพริบ LED ดวงเดียว, โทนเสียงแบบไร้สัมผัส, ปุ่มกดแบบ Debounced หรือรีเลย์ตั้งเวลาจะใช้ NE555 และวงจรที่รวมสองสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกัน เช่น Oscillator ที่ขับเคลื่อน One-shot, ไฟกะพริบสองดวงที่ไม่พร้อมกัน หรือตัวตั้งเวลาคู่ในหนึ่งลำดับ จะใช้ NE556 ตัวตั้งเวลาสองตัวของแบบคู่ยังสามารถต่อพ่วงกัน (Cascaded) ในการออกแบบเดียว โดยตัวตั้งเวลาหนึ่งตัวสร้าง Clock และอีกตัวหนึ่งทำหน้าที่หารหรือหน่วงเวลา และการต่อพ่วงนี้เป็นเหตุผลทั่วไปในการเลือก NE556 แทนที่จะใช้ NE555 สองตัว เพราะแบบคู่จะใช้แหล่งจ่ายไฟและกราวด์ร่วมกันและมีการติดตามอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกัน โหมดและการกำหนดการใช้งานคือส่วนที่ใช้งานจริงของการเปรียบเทียบ และส่วนต่อๆ ไปของคู่มือจะระบุตัวเลือกเฉพาะเจาะจงที่แบบเดี่ยวและแบบคู่แต่ละประเภทรองรับ

เมื่อตัวตั้งเวลาสองตัวดีกว่าตัวเดียว

ตัวตั้งเวลาสองตัวดีกว่าตัวเดียวในการออกแบบที่ต้องการฟังก์ชันการตั้งเวลามากกว่าหนึ่งฟังก์ชัน และการตัดสินใจเรื่องจำนวนคือหัวใจของการเปรียบเทียบ บอร์ดที่ต้องการ Clock และการหน่วงเวลา, Oscillator อิสระสองชุด, เครื่องกำเนิดพัลส์และ Debouncer หรือการต่อพ่วงที่ตัวตั้งเวลาหนึ่งตัวทำหน้าที่ Gate อีกตัวหนึ่ง จะมีความต้องการการตั้งเวลาสองอย่าง และ NE556 จะรองรับสิ่งเหล่านั้นด้วยอุปกรณ์เพียงชิ้นเดียว, การ Bypass แหล่งจ่ายไฟชุดเดียว และ Footprint เดียว ในขณะที่ NE555 สองตัวจะรองรับด้วยอุปกรณ์สองชิ้นและสอง Footprint แบบคู่ยังมีข้อดีเรื่องการติดตามอุณหภูมิ เนื่องจากตัวตั้งเวลาสองตัวภายในแพ็คเกจเดียวจะได้รับอุณหภูมิของ Die เดียวกันและเกิดการ Drift ไปพร้อมกัน ซึ่งสำคัญสำหรับการออกแบบที่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนที่วงจรตั้งเวลาสองชุดต้องคงความสอดคล้องกัน การออกแบบที่ต้องการตัวตั้งเวลาสองตัวและให้ความสำคัญกับพื้นที่บนบอร์ด, การใช้แหล่งจ่ายไฟร่วมกัน และความสอดคล้องจะเลือก NE556 และการออกแบบที่ต้องการตัวตั้งเวลาเพียงตัวเดียว หรือต้องการแยกตัวตั้งเวลาไว้บนบอร์ดคนละใบจะเลือก NE555 การตัดสินว่าตัวตั้งเวลาสองตัวดีกว่าคือคำตอบในทางปฏิบัติของการเปรียบเทียบ และเป็นเหตุผลที่ NE556 ถูกสร้างขึ้นมาตั้งแต่แรก

เมื่อใดควรเลือก NE555

เลือก NE555 เมื่อการออกแบบต้องการวงจรตั้งเวลาเพียงวงจรเดียว เพราะไทเมอร์เดี่ยวให้การทำงานแบบ one-shot หรือ oscillator ด้วยขนาด 8-pin ที่เล็กที่สุดและการเดินสายที่ง่ายที่สุด เลือกใช้เมื่อวงจรตั้งเวลาถูกแยกส่วน เป็นหนึ่งฟังก์ชันบนหนึ่งบอร์ด เพราะ NE555 ตัวเดียวเป็นวิธีที่เบาที่สุดในการเพิ่มไทเมอร์ให้กับการออกแบบที่ไม่มีไทเมอร์อยู่เลย เลือกใช้เมื่อพื้นที่บนบอร์ดมีความสำคัญและแพ็คเกจ 8-pin สามารถวางในจุดที่ 14-pin วางไม่ได้ และเมื่อการออกแบบไม่ได้คาดการณ์ว่าจะมีการเพิ่มวงจรตั้งเวลาที่สองลงในบอร์ดในภายหลัง NE555 คือคำตอบสำหรับโจทย์ไทเมอร์ตัวเดียว และกฎของการเปรียบเทียบคือการให้ไทเมอร์เดี่ยวรับผิดชอบฟังก์ชันการตั้งเวลาเพียงฟังก์ชันเดียว

การเลือก 555 ยังนำมาซึ่งความหลากหลายของตระกูลผลิตภัณฑ์ เพราะ NE555 เป็นหนึ่งในชิ้นส่วนที่มีการผลิตซ้ำมากที่สุดในวงการอิเล็กทรอนิกส์ รูปแบบขา 8-pin ถูกใช้งานร่วมกันโดย LM555, SA555, SE555, รุ่น CMOS อย่าง TLC555 และ ICM7555 ที่รองรับแรงดันไฟเลี้ยงกว้างกว่าและใช้กระแสต่ำกว่า รวมถึงชิ้นส่วนที่ผลิตภายในประเทศอื่นๆ ดังนั้นการออกแบบที่เลือก NE555 จึงมีตลาดอะไหล่ทดแทนที่กว้างขวาง ตั้งแต่ชิ้นส่วน bipolar ที่เข้ากันได้กับกำลังขับและแหล่งจ่าย ไปจนถึงชิ้นส่วน CMOS ที่ช่วยประหยัดกระแส การจัดหาและการรับรองมาตรฐานคือมุมมองด้านการทดแทนที่ความหลากหลายของตระกูลนี้สร้างขึ้น และมุมมองของคู่มือนี้ก็เช่นเดียวกัน คือไทเมอร์ที่เหมาะสม ขนาดที่เล็กที่สุด และตระกูลผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุม

เมื่อใดควรเลือก NE556

เลือก NE556 เมื่อการออกแบบต้องการวงจรตั้งเวลาสองวงจร เพราะไทเมอร์คู่ให้การทำงานทั้งสองอย่างด้วยชิ้นส่วน 14-pin เพียงตัวเดียว ใช้ตัวเก็บประจุ bypass แหล่งจ่ายเพียงตัวเดียว และใช้พื้นที่ติดตั้งเดียว เลือกใช้เมื่อไทเมอร์ทั้งสองต้องทำงานสอดประสานกัน เช่น oscillator สองตัวที่ต้องติดตามค่าซึ่งกันและกัน การต่อวงจรแบบ cascade ที่ไทเมอร์ตัวหนึ่งควบคุมอีกตัวหนึ่ง และการหน่วงเวลาสองจังหวะที่ต้องรักษาอัตราส่วนไว้ เพราะไทเมอร์คู่ใช้ die ร่วมกันและมีการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิไปพร้อมกันในแบบที่ 555 สองตัวแยกกันทำไม่ได้ เลือกใช้เมื่อบอร์ดให้ความสำคัญกับจำนวนชิ้นส่วน โดย 556 หนึ่งตัวแทนที่ 555 สองตัวจะช่วยประหยัดต้นทุน การวางอุปกรณ์ และการเดินสาย NE556 คือคำตอบสำหรับโจทย์ไทเมอร์สองตัว และกฎของการเปรียบเทียบคือการให้ไทเมอร์คู่รับผิดชอบฟังก์ชันการตั้งเวลาทั้งสองฟังก์ชัน

การเลือก 556 ยังสะท้อนถึงลักษณะการใช้งานเฉพาะตัว เพราะไทเมอร์สองตัวในรุ่นคู่นี้ตอบโจทย์การออกแบบที่ผสมผสานโหมดการทำงานเข้าด้วยกัน วงจรควบคุมมอเตอร์ที่มี PWM oscillator และ one-shot dead-time, วงจรสัญญาณเตือนที่มีสองโทนเสียง, วงจรลำดับเหตุการณ์ที่มีการหน่วงเวลาสองช่วง และชุดทดสอบที่มี clock และ trigger ทั้งหมดนี้ใช้ NE556 และใช้ประโยชน์จากทั้งสองส่วน และการออกแบบที่ต้องการคู่ไทเมอร์ย่อมเลือกชิ้นส่วนที่จัดเตรียมมาให้ NE556 ยังมีตระกูลอะไหล่ทดแทนของตัวเอง เพราะรูปแบบ 14-pin dual ถูกผลิตซ้ำในขอบเขตเดียวกับ 555 ดังนั้นการจัดหาจึงมีความมั่นคงเช่นเดียวกับ 555 เรื่องราวของ NE556 คือระบบไทเมอร์คู่และคู่ที่ทำงานสอดประสานกัน และมุมมองของคู่มือนี้ก็ตรงกัน คือจำนวนที่เหมาะสม ชิ้นส่วนเดียว และตระกูลผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุม

การออกแบบ Monostable ที่ใช้งานจริง: One-Shot และการ Debounce

การออกแบบวงจร monostable ด้วย 555 หรือครึ่งหนึ่งของ 556 เป็นตัวอย่างการทำงานที่ทำให้สูตรการจับเวลาเป็นรูปธรรม และเริ่มต้นด้วยสมการ t เท่ากับ 1.1 คูณด้วยตัวต้านทานกำหนดเวลาคูณด้วยตัวเก็บประจุกำหนดเวลา พิจารณาพัลส์ one-shot ขนาดหนึ่งวินาที: เลือกตัวเก็บประจุที่สะดวก เช่น 10 ไมโครฟารัด และแก้สมการหาตัวต้านทาน 1 หารด้วย 1.1 คูณ 10 ไมโครฟารัด ได้ประมาณ 90.9 กิโลโอห์ม จากนั้นใช้ค่ามาตรฐานที่ใกล้ที่สุดคือ 100 กิโลโอห์ม และพัลส์จริงจะเป็น 1.1 คูณ 100 กิโลโอห์ม คูณ 10 ไมโครฟารัด ได้ประมาณ 1.1 วินาที ซึ่งเป็น one-shot ที่เหมาะสมสำหรับการหน่วงเวลาหรือพัลส์ตามกำหนดเวลา พิจารณาการ debounce ขนาดสิบมิลลิวินาที: เลือกตัวเก็บประจุขนาด 0.1 ไมโครฟารัด แก้สมการหาตัวต้านทาน 0.01 หารด้วย 1.1 คูณ 0.1 ไมโครฟารัด ได้ประมาณ 90.9 กิโลโอห์ม ใช้มาตรฐาน 100 กิโลโอห์ม และพัลส์จริงจะอยู่ที่ประมาณ 11 มิลลิวินาที ซึ่งกรองการกระเพื่อมของสวิตช์ได้อย่างเหมาะสม การเดินสายไฟเหมือนกันสำหรับทั้งคู่ โดย trigger จะถูกดึงให้ต่ำลงโดยเหตุการณ์ วงจร RC กำหนดเวลาอยู่ระหว่าง threshold และการ discharge ผ่านตัวต้านทาน และ output จะค้างอยู่ที่สถานะสูงตามระยะเวลา และการออกแบบบน 555 จะจับคู่โดยตรงกับครึ่งหนึ่งของ 556 ตามตำแหน่งพินของมัน

ตัวอย่างการทำงานยังระบุถึงขีดจำกัดที่ความแม่นยำในการจับเวลาได้รับมา trigger ต้องดึงลงต่ำกว่าหนึ่งในสามของแหล่งจ่ายเพื่อเริ่มพัลส์ และตัวเก็บประจุกำหนดเวลาจะชาร์จผ่านตัวต้านทานไปจนถึงสองในสามของแหล่งจ่ายก่อนที่ comparator ภายในจะสิ้นสุดพัลส์ นี่คือเหตุผลที่การจับเวลาขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแหล่งจ่าย และทำไมแหล่งจ่ายที่เสถียรจึงรักษาเวลาที่เสถียร ความแม่นยำของพัลส์ถูกกำหนดโดยค่าความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ รวมถึงการเลื่อนลอยตามอุณหภูมิ ตัวต้านทานคาร์บอนฟิล์มแบบห้าเปอร์เซ็นต์และตัวเก็บประจุแบบห้าเปอร์เซ็นต์จะทำให้เวลาอยู่ภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของค่าที่กำหนดที่อุณหภูมิห้องและจะคลาดเคลื่อนมากขึ้นตามช่วงอุณหภูมิ ดังนั้นการออกแบบที่เน้นความสำคัญของเวลาจึงใช้ตัวต้านทานความแม่นยำสูงและตัวเก็บประจุที่มีการเลื่อนลอยต่ำและพิจารณางบประมาณความคลาดเคลื่อน พฤติกรรมการ retrigger เป็นอีกสิ่งที่ต้องพิจารณา: trigger ที่มาถึงอีกครั้งในระหว่างพัลส์ ใน 555 แบบ non-retriggerable คลาสสิก จะไม่เริ่มการทำงานใหม่ ในขณะที่รุ่น CMOS ที่มีตัวเลือก retriggerable จะทำงานแตกต่างออกไป และการออกแบบที่ต้องการการเริ่มใหม่จะต้องพิจารณารุ่นที่ใช้ ตัวอย่างการทำงานแบบ monostable นั้นเหมือนกันสำหรับ NE555 และ NE556 และเป็นวงจรที่ทั้งการใช้งาน one-shot และการ debounce เรียกใช้

ตารางการคำนวณ one-shot ที่ใช้งานจริง

ตาราง one-shot ที่ใช้งานจริงจะรวบรวมค่าเวลาทั่วไปเพื่อให้ผู้ออกแบบสามารถเลือกคู่ RC ได้ในพริบตา สำหรับการ debounce ขนาด 10 มิลลิวินาที ตัวเก็บประจุ 0.1 ไมโครฟารัด และตัวต้านทาน 91 กิโลโอห์ม จะให้เวลาประมาณ 10 มิลลิวินาที สำหรับการหน่วงเวลา 100 มิลลิวินาที ตัวเก็บประจุ 1 ไมโครฟารัด และตัวต้านทาน 91 กิโลโอห์ม จะให้เวลาประมาณ 100 มิลลิวินาที สำหรับพัลส์ 1 วินาที ตัวเก็บประจุ 10 ไมโครฟารัด และตัวต้านทาน 91 กิโลโอห์ม จะให้เวลาประมาณ 1 วินาที และสำหรับพัลส์ 5 วินาที ตัวเก็บประจุ 10 ไมโครฟารัด และตัวต้านทาน 470 กิโลโอห์ม จะให้เวลาประมาณ 5.2 วินาที รูปแบบคือตัวคูณ 1.1: เลือกตัวเก็บประจุเพื่อให้ตัวต้านทานอยู่ในช่วงกิโลโอห์มที่เหมาะสม เพราะตัวต้านทานระดับเมกะโอห์มจะมีสัญญาณรบกวนและตัวต้านทานระดับร้อยโอห์มจะโหลดการ discharge และแหล่งจ่าย และค่ามาตรฐาน 91 กิโลโอห์ม หรือ 470 กิโลโอห์ม จะทำให้การจับเวลาอยู่ในช่วงที่ใช้งานได้จริง ตารางนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงด่วนที่สูตรคำนวณออกมา และสูตรคือเครื่องมือที่ขยายตารางไปยังค่าใดก็ได้ ซึ่งเป็นนิสัยการทำงานของผู้ออกแบบ 555 และ 556

การออกแบบ Astable ที่ใช้งานจริง: การคำนวณความถี่และ Duty

การออกแบบวงจร Astable Oscillator ด้วย 555 หรือ 556 เป็นตัวอย่างการใช้งานจริงที่ให้ค่าความถี่และ Duty โดยเริ่มจากสมการไทม์มิ่งสองสมการ เวลาในการชาร์จคือ 0.693 คูณด้วยผลรวมของตัวต้านทานสองตัวคูณด้วยตัวเก็บประจุ และเวลาในการคายประจุคือ 0.693 คูณด้วยตัวต้านทานตัวล่างคูณด้วยตัวเก็บประจุ โดยที่คาบเวลาคือผลรวมของทั้งสอง และความถี่คือส่วนกลับของคาบเวลานั้น หากตั้งเป้าหมายที่ประมาณหนึ่งกิโลเฮิรตซ์: ให้เลือกตัวเก็บประจุขนาด 0.01 ไมโครฟารัด และเลือกตัวต้านทานเพื่อให้เวลาชาร์จและคายประจุรวมกันได้หนึ่งมิลลิวินาที ตัวเลือกมาตรฐานคือ ตัวต้านทานตัวบนขนาด 4.7 กิโลโอห์ม และตัวต้านทานตัวล่างขนาด 68 กิโลโอห์ม จะชาร์จผ่านความต้านทาน 72.7 กิโลโอห์ม สำหรับเวลาชาร์จประมาณ 0.5 มิลลิวินาที และคายประจุผ่าน 68 กิโลโอห์ม สำหรับเวลาคายประจุประมาณ 0.47 มิลลิวินาที รวมกันได้ประมาณ 0.97 มิลลิวินาที สำหรับความถี่ที่สูงกว่าหนึ่งกิโลเฮิรตซ์เล็กน้อยพร้อมค่า Duty ใกล้เคียง 52 เปอร์เซ็นต์ ค่า Duty ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของตัวต้านทาน และวงจร Astable แบบคลาสสิกของ 555 ไม่สามารถทำค่า 50 เปอร์เซ็นต์พอดีได้ เนื่องจากตอนคายประจุจะข้ามตัวต้านทานตัวบนไป นี่คือเหตุผลที่การออกแบบเพื่อให้ได้ 50 เปอร์เซ็นต์พอดีต้องเพิ่มไดโอดเพื่อข้ามตัวต้านทานตัวบนในระหว่างการคายประจุ และผู้ออกแบบที่ต้องการคลื่นสี่เหลี่ยมแบบสมมาตรจะใช้ไดโอดหรือวงจรแบ่งแรงดันที่ตามมา

ตัวอย่างการใช้งานจริงยังแสดงให้เห็นถึงขีดจำกัดในทางปฏิบัติของ Astable ตัวต้านทานตัวบนไม่ควรมีค่าเล็กเกินไป เพราะทรานซิสเตอร์คายประจุในชิ้นส่วนคลาสสิกจะดึงกระแสผ่านมัน และค่าที่น้อยเกินไปจะสร้างภาระให้กับทรานซิสเตอร์ ดังนั้นตัวต้านทานอนุกรมในระดับ 1 กิโลโอห์มจึงเป็นการป้องกันที่พบบ่อย ความแม่นยำของไทม์มิ่งจะขึ้นอยู่กับค่าความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุรวมถึงอุณหภูมิ ซึ่งเป็นปัจจัยเดียวกับ Monostable และความถี่จะคลาดเคลื่อนตามแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากระดับแรงดัน Threshold จะเปลี่ยนตามแหล่งจ่ายไฟแต่ค่า RC เป็นค่าสัมบูรณ์ ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟที่เสถียรจะรักษาความถี่ไว้ได้ วงจร Astable บน 555 สามารถเทียบเคียงกับครึ่งใดครึ่งหนึ่งของ 556 ได้ตามพิน และทั้งสองส่วนของ 556 สามารถรันความถี่อิสระสองชุดได้ เช่น สัญญาณนาฬิกาและพัลส์ที่ช้ากว่า ซึ่งเป็นการต่อแบบ Cascade ที่วงจรคู่ทำให้ง่ายขึ้น วงจร Astable ที่ใช้งานจริงนี้เป็นวงจรเดียวกันสำหรับทั้งไอซีไทม์เมอร์แบบเดี่ยวและแบบคู่ และเป็นวงจรที่อยู่เบื้องหลังไฟกระพริบ, เสียงสัญญาณ และ PWM ที่ตระกูลนี้รองรับ

ตารางการคำนวณ Astable ที่ใช้งานจริง

ตาราง Astable ที่ใช้งานจริงแสดงคู่ RC ที่สร้างความถี่ที่พบบ่อย สำหรับไฟกระพริบช้าใกล้ 1 เฮิรตซ์ ตัวเก็บประจุ 10 ไมโครฟารัด พร้อมคู่ตัวต้านทาน 680 กิโลโอห์ม และ 6.8 กิโลโอห์ม จะให้เวลาชาร์จใกล้ 0.48 วินาที และคายประจุใกล้ 0.047 วินาที คาบเวลาใกล้ 0.52 วินาที ความถี่ใกล้ 1.9 เฮิรตซ์ และค่า Duty แบบ High นานซึ่งเหมาะกับ LED ที่ส่วนใหญ่จะดับอยู่ สำหรับโทนเสียงออดิโอใกล้ 1 กิโลเฮิรตซ์ ตัวเก็บประจุ 0.01 ไมโครฟารัด พร้อมคู่ตัวต้านทาน 4.7 กิโลโอห์ม และ 68 กิโลโอห์ม จากตัวอย่างการใช้งานจริงจะให้ความถี่สูงกว่า 1 กิโลเฮิรตซ์เล็กน้อย สำหรับพัลส์ความเร็วสูงใกล้ 10 กิโลเฮิรตซ์ ตัวเก็บประจุ 0.001 ไมโครฟารัด พร้อมคู่ตัวต้านทาน 1 กิโลโอห์ม และ 68 กิโลโอห์ม จะให้คาบเวลาใกล้ 48 ไมโครวินาที และความถี่ใกล้ 21 กิโลเฮิรตซ์ ซึ่งเกินย่านความถี่เสียงสำหรับการสวิตชิ่งและไฟกระพริบเร็ว ตารางนี้คือสูตรที่ทำให้รวดเร็วขึ้น และสูตรคือเครื่องมือที่คำนวณความถี่ใดๆ ก็ได้ ซึ่งเป็นนิสัยการทำงานของผู้ออกแบบ Oscillator ด้วย 555 และ 556

การขับโหลดจากเอาต์พุตของ Timer

การขับโหลดจากเอาต์พุตของ 555 คือส่วนเชื่อมต่อระหว่าง Timer และโลกภายนอก โดยความสามารถในการจ่ายกระแสและประเภทของโหลดจะเป็นตัวกำหนดวงจร Bipolar 555 แบบคลาสสิกสามารถจ่ายกระแส (source) และรับกระแส (sink) ได้ในระดับ 200-milliamp ตามตัวเลขทั่วไปใน datasheet ซึ่งเพียงพอสำหรับ LED, หลอดไฟขนาดเล็ก, อินพุตของวงจรลอจิก และโหลดเบาๆ ส่วนรุ่น CMOS จะจ่ายกระแสได้น้อยกว่ามาก อยู่ในระดับหลักสิบ milliamps ดังนั้นการพิจารณาโหลดจึงเริ่มต้นที่รุ่นของอุปกรณ์และ datasheet การขับ LED จะทำผ่านตัวต้านทานแบบอนุกรมเพื่อกำหนดกระแส โดยค่าของตัวต้านทานคือแรงดันแหล่งจ่ายลบด้วยแรงดันตกคร่อมของ LED แล้วหารด้วยกระแสที่ต้องการ ซึ่งตัวต้านทานจะช่วยป้องกันทั้ง LED และเอาต์พุต การขับรีเลย์หรือโซลินอยด์จะทำผ่านทรานซิสเตอร์หรือวงจร Darlington แทนการต่อตรง เนื่องจากขดลวดดึงกระแสสูงและแรงดัน flyback ในขณะปิดการทำงานจะสร้างความเครียดให้กับเอาต์พุต และต้องมี flyback diode ต่อคร่อมขดลวดเพื่อแคลมป์แรงดัน kickback การขับลำโพงหรือบัซเซอร์จะทำผ่านเอาต์พุตเข้าสู่ตัวเก็บประจุและตัวต้านทานแบบอนุกรม โดยเป็นการเชื่อมต่อแบบ AC-coupled เพื่อกันไฟ DC ออกจากตัวแปลงสัญญาณ ซึ่งเป็นวงจรสร้างโทนเสียงแบบคลาสสิก โหลดที่เอาต์พุตคือส่วนเชื่อมต่อที่ความสามารถในการขับอันพอประมาณของตระกูลนี้รองรับได้ และการออกแบบต้องพิจารณาทั้งกระแสและ flyback ก่อนการต่อสายโหลด

โหลดยังส่งผลกระทบต่อจังหวะเวลา (timing) ด้วย เพราะโหลดที่หนักบนเอาต์พุตจะดึงกระแสจากแหล่งจ่าย และการตกของแรงดันแหล่งจ่ายจะทำให้ระดับ thresholds และ timing เปลี่ยนไป 555 ที่ขับหลอดไฟหรือรีเลย์โดยตรงสามารถดึงแรงดันแหล่งจ่ายให้ตกลงในช่วงจังหวะการสลับสถานะและทำให้ timing เคลื่อนได้ นี่คือเหตุผลที่ต้องมีการบายพาสแหล่งจ่ายด้วยตัวเก็บประจุแบบ bulk และ ceramic ที่พิน VCC และขับโหลดจากรางจ่ายไฟที่มีการ decoupling ของตัวเอง การออกแบบที่แยกแหล่งจ่ายของส่วน timing ออกจากแหล่งจ่ายของโหลด หรือมีการบายพาสทั้งคู่ จะช่วยให้ timing คงที่ภายใต้สภาวะโหลด ระเบียบปฏิบัติเดียวกันนี้ใช้กับ 556 ซึ่งมีสองส่วนที่ขับสองโหลด โดยการบายพาสและการ decoupling จะรองรับ Timer ทั้งสองตัว ซึ่งเป็นความสะดวกของแหล่งจ่ายไฟร่วมและความระมัดระวังในการใช้แหล่งจ่ายไฟร่วมของรุ่น dual การขับโหลดคือส่วนเชื่อมต่อของการออกแบบ Timer และการบายพาสรวมถึงการ decoupling คือระเบียบวินัยที่รักษาความเที่ยงตรงของ timing ภายใต้สภาวะโหลด ซึ่งเป็นการเติมเต็มการทำงานของวงจร astable และ monostable ให้สมบูรณ์

การวัดและการแก้ไขปัญหาของ 555 Timer

การวัดค่า 555 บนโต๊ะทดลองคือการยืนยันว่าจังหวะเวลาตรงตามสูตร และเป็นขั้นตอนที่ช่วยหาข้อผิดพลาดในการเดินสาย ใช้ oscilloscope ตรวจสอบที่พินเอาต์พุตเพื่ออ่านค่าความถี่และ duty cycle เทียบกับค่าที่คำนวณไว้ โดยวงจร monostable แบบ one-shot จะแสดงพัลส์เดี่ยวและความกว้างของพัลส์ ส่วนวงจร astable จะแสดงรูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่ทำงานต่อเนื่องและอัตราส่วนของมัน ซึ่งการวัดค่าให้อยู่ในขอบเขตความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุจะเป็นการยืนยันความถูกต้องของวงจร ตรวจสอบพิน threshold และ trigger เพื่อดูทางลาดของการชาร์จ (charging ramp) และจุดตัดของ comparator ซึ่งจะช่วยให้เรียนรู้เรื่องจังหวะเวลาผ่านภาพและตรวจพบตัวเก็บประจุที่ไม่ชาร์จ รวมถึงตรวจสอบแหล่งจ่ายไฟเพื่อดู ripple ที่เกิดจากโหลดหรือการขาด bypass capacitor การวัดค่าจะถูกบันทึกไว้ข้างๆ ค่าที่ออกแบบ และบันทึกนี้คือหลักฐานว่าบล็อกตัวตั้งเวลาทำงานตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งเป็นระเบียบวินัยแบบเดียวกับที่ซีรีส์นี้ใช้กับทุกวงจรที่สร้างขึ้น

รายการแก้ไขปัญหาสำหรับ 555 นั้นสั้นและสม่ำเสมอ และครอบคลุมถึงข้อผิดพลาดที่มักทำให้บอร์ดใหม่ไม่ทำงาน หากเอาต์พุตค้างอยู่ที่สถานะ high และไม่มีพัลส์เกิดขึ้น ให้ตรวจสอบ trigger ซึ่งจะต้องถูกดึงลงต่ำกว่าหนึ่งในสามของแหล่งจ่ายเพื่อเริ่มการทำงานแบบ monostable และตรวจสอบพิน reset ซึ่งจะต้องถูกดึงไว้ที่สถานะ high เพราะ reset ทำงานแบบ active-low และพิน reset ที่ลอยอยู่อาจทำให้ชิปค้างได้ หากเอาต์พุตค้างอยู่ที่สถานะ low และไม่มีการแกว่งของสัญญาณ ให้ตรวจสอบเส้นทาง RC ซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทานที่ต่อจากแหล่งจ่ายไปยัง threshold และ discharge และตัวเก็บประจุที่ต่อลง ground รวมถึงตรวจสอบพิน control ซึ่งควรมี bypass capacitor ขนาด 0.01-microfarad ต่อลง ground เพราะพิน control เป็นตัวกำหนดจุดอ้างอิงสองในสาม และพิน control ที่มีสัญญาณรบกวนจะรบกวนจังหวะเวลา หากจังหวะเวลาผิดเพี้ยน ให้ตรวจสอบค่าความคลาดเคลื่อนของอุปกรณ์และความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟ และหากเอาต์พุตเกิด glitch หรือแหล่งจ่ายไฟมี ripple ให้เพิ่ม bypass capacitor ขนาด 0.1-microfarad และ 10-microfarad ที่พิน VCC รายการแก้ไขปัญหานี้คือส่วนเติมเต็มในทางปฏิบัติของการออกแบบ และเป็นรายการตรวจสอบที่ผู้ออกแบบควรเก็บไว้สำหรับบอร์ดแรกของทุกบล็อก NE555 หรือ NE556 ทั้งในส่วนของตัวตั้งเวลาเดี่ยวและในแต่ละครึ่งของตัวตั้งเวลาคู่

NE555 vs NE556: อุปกรณ์ที่เทียบเท่าและการทดแทน

มุมมองด้านการทดแทนในการเปรียบเทียบ NE555 กับ NE556 คือการจัดหาอุปกรณ์ (sourcing) ที่ทั้งสองทางเลือกเปิดกว้างให้ และเป็นมุมมองเดียวกันสำหรับทั้งสองส่วน NE555 อยู่ในตระกูลที่มีเลย์เอาต์แบบ 8 พิน ซึ่งผู้ผลิตทุกรายและอุปกรณ์จำนวนมากในตลาดต่างใช้รูปแบบนี้ ส่วน NE556 อยู่ในตระกูลที่มีเลย์เอาต์แบบคู่ 14 พิน ซึ่งรองรับโดยตลาดเดียวกัน ดังนั้นการออกแบบทั้งสองแบบจึงมีตลาดรองรับการทดแทนที่ลึกและสามารถใช้พินร่วมกันได้ (pin-compatible) การตรวจสอบคุณสมบัติเพื่อทดแทนใช้ระเบียบวินัยเดียวกับการเปลี่ยนอุปกรณ์ทั่วไป: ยืนยันแพ็คเกจและตำแหน่งพิน เช่น DIP-8 หรือ SOIC-8 สำหรับ 555 และ DIP-14 หรือ SOIC-14 สำหรับ 556 ยืนยันช่วงของแหล่งจ่ายไฟและกำลังขับเอาต์พุต ยืนยันพฤติกรรมของจังหวะเวลา และทดสอบอุปกรณ์ทดแทนบนบอร์ดตลอดช่วงอุณหภูมิ การทดแทนสามารถทำได้ทันทีเพราะเลย์เอาต์เป็นมาตรฐาน และการจัดหานั้นทำได้ง่ายเพราะตระกูลนี้เก่าแก่และแพร่หลาย ซึ่งเป็นการผสมผสานที่ทำให้การเปรียบเทียบตัวตั้งเวลานี้เป็นมิตรต่อห่วงโซ่อุปทาน

การเปรียบเทียบยังครอบคลุมถึงตระกูลตัวตั้งเวลาแบบ CMOS ที่อยู่เคียงข้างอุปกรณ์ทั้งสอง เพราะ TLC555, ICM7555 และรุ่น CMOS 555 อื่นๆ รองรับกระแสไฟต่ำและช่วงแหล่งจ่ายไฟที่กว้าง ซึ่ง NE555 และ NE556 แบบ bipolar ไม่สามารถทำได้ การออกแบบที่ใช้แบตเตอรี่ซึ่งต้องการตัวตั้งเวลาที่แหล่งจ่ายไฟต่ำหรือกระแสใช้งานระดับ microamp จะเลือกใช้ส่วนประกอบ CMOS ส่วนการออกแบบที่ต้องการกำลังขับแบบ bipolar คลาสสิกจะเลือกใช้ NE555 หรือ NE556 และการเปรียบเทียบทั้งสองคือสะพานเชื่อมระหว่างตระกูลตัวตั้งเวลาทั้งสอง ผู้ออกแบบที่อ่านการเปรียบเทียบ NE555 vs NE556 ในลักษณะนี้จะเลือกตัวตั้งเวลาเดี่ยวหรือตัวตั้งเวลาคู่โดยพิจารณาจากจำนวน แพ็คเกจ และการใช้งาน และการเลือกนั้นคือคำตอบที่ใช้งานได้จริงซึ่งทั้งวงจร schematic และบอร์ดต่างยอมรับได้