Signetics 555 定时器 ：50 岁生日快乐
最新更新时间：2022-01-13
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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自eejournal，谢谢。
50 年前的 1972 年，Signetics 公司发布了 NE555 定时器/振荡器 IC。过去50年来，这款简单的 8 针芯片每年的销量一直保持在数十亿规模，这是一个常年爱好者的最爱。Walter Jung 等知名作家撰写了 555 部定时器介绍，自 1970 年代以来，555 电路在新电路设计中一直很受欢迎。工程验收喜忧参半。一些工程师通常会在他们的电路中放置 555 个芯片。其他人则将 555 定时器 IC 视为创建振荡器或定时器的一种有点草率的方式。但是，555 IC的成功不可否认。他们无处不在。甚至还有航天器携带符合太空要求的 555 定时器芯片穿越外太空。555 定时器显然是有史以来最成功的线性或数字芯片设计之一。
555 定时器由 Hans Camenzind 于 1971 年设计，他于 1968 年亲自挑选并加入 Signetics，因为他特别想开发线性 IC，这是该公司的主要产品线之一。在采访了包括Fairchild、摩托罗拉半导体、德州仪器、Signetics、Sprague、Sylvania 和 Westinghouse在内的所有线性芯片制造商之后，他选择了 Signetics。我会说这是一个相当彻底的搜索。
555 定时器/振荡器芯片的想法源于 Camenzind 早期的电子经验。他在瑞士苏黎世长大，在上大学之前就学会了修理收音机。他和他的妻子于 1960 年移居美国，并在波士顿的东北大学获得了电子工程硕士学位。随后，他加入了主要从事电池开发和销售的 PR Mallory and Company。Camenzind 加入了公司的物理科学实验室，因此他参与了基础研究。
这个职位让 Camenzind 可以探索任何他喜欢的话题。他决定专注于将整个无线电缩小到一个芯片上，并迅速专注于从基本无线电设计中消除电感器。他去寻找解决方案：
“我去了麻省理工学院图书馆。我有机会访问这个库，以及圆形白色穹顶之下，在6楼和7楼，我几乎花了一个星期翻阅了IRE的论文集（无线电工程师学会）的老问题。没有索引，没有电脑搜索，所以我不得不一卷一卷地翻阅。我遇到了一个称为锁相环 [PLL] 的概念。这是我以前从未听说过。我看了看，这是一个非常模糊的概念，它被用来锁定一些微弱的信号。我认为 NASA 用它来锁定从月球传回的登月信号。”
然而，PR Mallory 对将这些想法商业化并不感兴趣，这将 Camenzind 推向了硅谷和 Signetics。他游说 Signetics 允许他继续研究 PLL，并很快设计了 NE565 和 566 PLL。
Camenzind 加入 Signetics 是因为他认为该公司将在线性 IC 领域与仙童半导体展开激烈竞争。但是，到了 1970 年，他觉得 Signetics 迷失了方向，所以他从公司辞职，以为自己会写一本书。他成为一名独立顾问和 IC 设计师，Signetics 成为他的第一个客户。555 计时器是他在 Signetics 的第一次咨询工作，他设计了芯片的电路并创建了它的物理布局。这就是硅谷狂野西部时代的情况。
以下是 Camenzind 在与半导体博物馆的口述历史中描述这种情况的方式：
“他们一年每月支付 1200 美元，并借给我一些他们不需要的设备，因为他们刚刚失去了 50% 的工程师。所以，这是一个理想的情况。
“回首往事，我很惊讶自己冒了这个险。我在家里有一个妻子和四个孩子，银行里有 400 美元，而我在 Signetics 已经赚了 18,000 美元，所以这将是 14,400 美元。但我很快又得到了两份合同，所以效果很好。”
Camenzind 花了大约一年的时间来设计 555 定时器 IC。1971 年，他有一块可以工作的面包板，然后使用 10 微米设计规则布置了芯片。他用剃须刀手工切割了 Rubylith mask。
Signetics 没有为该设备申请专利，因为它不想也可能无力应对可能出现的诉讼。像仙童这样的公司拥有大量专利组合，并且不怕将它们用作对抗麻烦竞争对手的有力武器。硅谷公司当时经常复制竞争对手的成功设计。事情就是这样完成的。由于 Signetics 没有为该设计申请专利，555 定时器芯片的仿制品在不到一年的时间内就出现了。
有趣的是，Camenzind 并不认为 555 定时器 IC 是一个非常好的设计。正如他在半导体博物馆的口述历史中所说：
“问题是这不是一个好的设计（555）。我有几年的经验，我会说大约五年，但我没有老师，我必须自学。你知道这真的是 [IC] 设计的开始，所以现在看它，我会说‘我不会再那样做了。’”
尽管 Camenzind 对他自己的设计有意见，但 555 定时器芯片的寿命很容易超过 Signetics 几十年。飞利浦半导体（2006 年分拆并更名为 NXP）于 1975 年收购了 Signetics，并最终退出了该品牌。但是，您仍然可以以低于 1 美元的单件数量从 DigiKey 等分销商处购买 555 定时器 IC。您今天购买的芯片和以前一样有用；它只是不会是 Signetics 555。它是其一个后代。数十家主要半导体供应商仍在生产 555 定时器，包括德州仪器、Intersil、Maxim、Avago、Exar、Fairchild、NXP 和 STMicroelectronics。
在一个数字化的世界里，通常很难理解像 Camenzind 那样坚持模拟设计的中坚分子。今天，我们无法向他寻求解释，因为他于 2012 年去世。但他在他的著作《设计模拟芯片》的前言中解释了他对线性电路的痴迷：
“一切都在数字化。手机、电视、视频磁盘、助听器、电机控制器、音频放大器、玩具、打印机，你有什么。模拟设计已经过时，或者很快就会过时。或者大多数人是这么认为的。
“自从 PC 出现以来，就已经预测模拟即将死亡。但它仍然在这里；事实上，模拟 IC 的增长速度几乎与数字 IC 相同。数字视频磁盘播放器比（模拟）VCR 拥有更多的模拟内容。
“解释很简单：世界本质上是模拟的。
“听力是模拟的。视觉、味觉、触觉、嗅觉、模拟一切。举重和行走也是如此。发电机、电机、扬声器、麦克风、螺线管、电池、天线、灯、LED、激光二极管、传感器基本上都是模拟组件。
“数字革命建立在模拟现实之上。”
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