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[導(dǎo)讀]1 555時基電路的特點(diǎn)   555集成電路開始是作定時器應(yīng)用的,所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā),它除了作定時延時控制外,還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測。此外,還可以組成脈

555時基電路的特點(diǎn)
  555集成電路開始是作定時器應(yīng)用的,所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā),它除了作定時延時控制外,還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測。此外,還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路,用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉,目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中,555集成電路內(nèi)部有幾十個元器件,有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等,電路比較復(fù)雜,是模擬電路和數(shù)字電路的混合體,如圖1所示。
 
 

    圖1 555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
  555集成電路是8腳封裝,雙列直插型,如圖2(A)所示,按輸入輸出的排列可看成如圖2(B)所示。其中6腳稱閾值端(TH),是上比較器的輸入;2腳稱觸發(fā)端(TR),是下比較器的輸入;3腳是輸出端(Vo),它有O和1兩種狀態(tài),由輸入端所加的電平決定;7腳是放電端(DIS),它是內(nèi)部放電管的輸出,有懸空和接地兩種狀態(tài),也是由輸入端的狀態(tài)決定;4腳是復(fù)位端(MR),加上低電平時可使輸出為低電平;5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值;8腳是電源端,1腳是地端。
 

    圖2 555集成電路封裝圖
  我們也可以把555電路等效成一個帶放電開關(guān)的R-S觸發(fā)器,如圖3(A)所示,這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端:閾值端(TH)可看成是置零端R,要求高電平,觸發(fā)端(TR)可看成是置位端S,要求低電平,有一個輸出端Vo,Vo可等效成觸發(fā)器的Q端,放電端(DIS)可看成是由內(nèi)部放電開關(guān)控制的一個接點(diǎn),由觸發(fā)器的Q端控制:Q=1時DIS端接地,Q=0時DIS端懸空。另外還有復(fù)位端MR,控制電壓端Vc,電源端VDD和
地端GND。這個特殊的觸發(fā)器有兩個特點(diǎn):
  (1)兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低,置零端R即閾值端(TH)要求高電平,而置位端s即觸發(fā)端(TR)則要求低電乎;
  (2)兩個輸入端的觸發(fā)電平使輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同,當(dāng)V c端不接控制電壓時,對TH(R)端來講,>2/3VDD是高電平1,<2/3VDD是低電平0:而對TR(S)端來講,>1/3VDD是高電平1,<1/3VDD是低電平0。如果在控制端(Vc)上控制電壓Vc時,這時上觸發(fā)電平就變成Vc值,下觸發(fā)電平就變成1/2Vc值,可  見改變控制端的控制電壓值就可以改變上下觸發(fā)電平值。它的功能表見圖3(B)所示。

 


圖3 555電路等效R—S觸發(fā)器
  555集成電路有雙極型和CMOS型兩種。CMOS型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高,但輸出功率較小,輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。雙極型的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大,驅(qū)動電流達(dá)200毫安,其他指標(biāo)則不如CMOS型的。

  555的應(yīng)用電路很多,只要改變555集成電路的外部附加電路,就可以構(gòu)成幾百種應(yīng)用電路,大體上可分為555單穩(wěn)、555雙穩(wěn)及555無穩(wěn)(即振蕩器)三類。

2  555單穩(wěn)電路
  單穩(wěn)電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài),是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的,因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容,常見的555單穩(wěn)電路有兩種:
  1)人工啟動型
  將555電路的6、2腳并接起來接在RC定時電路上,在定時電容CT,兩端接按鈕開關(guān)SB,就成為人工啟動型555單穩(wěn)電路,如圖4(a)所示,用等效觸發(fā)器替代555,并略去與單穩(wěn)工作無關(guān)的部分后見圖4(b)所示,下面分析它的工作原理:
  穩(wěn)態(tài):接上電源后,電容CT很快充電到VDD,從圖4(b)看到,觸發(fā)器輸入R=1,S=1,從功能表看到輸出Vo=0,這是它的穩(wěn)態(tài)。
  暫穩(wěn)態(tài):按下開關(guān)SB,CT上電荷很快放到零,相當(dāng)于觸發(fā)器輸入R=0,S=0,輸出立即翻轉(zhuǎn)成Vo=l,暫穩(wěn)態(tài)開始。開關(guān)放開后,電源又向CT充電,經(jīng)過時間TD后,CT上電壓上升到>2/3VDD時,輸出又翻轉(zhuǎn)成Vo=O,暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。TD就是單穩(wěn)電路的定時時間或延時時間,它和定時電阻RT和定時電容CT的值有關(guān):TD=1.1RTCT。
 

    圖4人工啟動型555單穩(wěn)電路
  2)脈沖啟動型
  將555電路的6、7腳并接起來接在定時電容CT上,用2腳作輸入就成為脈沖啟動型單穩(wěn)電路,如圖5(a)所示,電路的2腳平時接高電平,當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時才啟動電路,用等效觸發(fā)器替代555后見圖5 6)所示,下面分析它的工作原理:
  穩(wěn)態(tài):接上電源后,R=1,S=1,輸出Vo=0,DIS端接地,CT上的電壓為0即R=0,輸出仍保持Vo=0,這是它的穩(wěn)態(tài)。
  暫穩(wěn)態(tài):輸入負(fù)脈沖后,輸入S=0,輸出立即翻轉(zhuǎn)成Vo=1,DIS端開路,電源通過RT向CT充電,暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過時間TD后,CT上電壓上升到>2/3VDD時,輸入又成為R=1,S=1,這時負(fù)脈沖已經(jīng)消失,輸出又翻轉(zhuǎn)成Vo=0,暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時內(nèi)部放電開關(guān)接通,DIS端接地,CT上電荷很快放到零,為下一次定時控制作準(zhǔn)備。電路的定時時間TD=1.1RTCT。
  這兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制。
 

    圖5脈沖啟動型單穩(wěn)電路

3  555雙穩(wěn)電路
  常見的555雙穩(wěn)電路有兩種:
  1)R-S觸發(fā)器型雙穩(wěn)
  將555電路的6、2腳作為兩個控制輸入端,7端不用,就成為一個R-S觸發(fā)器。注意兩個輸入端的觸發(fā)電平和閾值電壓不同,如圖6(a)所示,有時可能只有一個控制端,這時另外一個控制端要設(shè)法接死,根據(jù)電路要求可以把R端接到電源端,如圖6(b)所示,也可以把S接地,用R端作輸入。
  有兩個輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機(jī)調(diào)速、電源上下限告警等用途。有一個輸入端的雙穩(wěn)電路作為單端比較器用于各種檢測電路。
 
 
    圖6 555構(gòu)成R-S觸發(fā)器
  2)施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)
  將555電路的6、2腳并接起來接成只有一個輸入端的觸發(fā)器,如圖7(a)所示,這個觸發(fā)器輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是一個長方形的回線形,如圖7(b)所示,從曲線可知,當(dāng)輸入V1=0時輸出Vo=1,當(dāng)輸入電壓從0上升到>2/3VDD后,Vo翻轉(zhuǎn)成0,當(dāng)輸入電壓從最高值下降到<1/3VDD后,Vo又翻轉(zhuǎn)成1。由于它的輸入有兩個不同的閾值電壓,所以,這種電路常用于電子開關(guān),各種控制電路、波形的變換和整形,如圖8所示。
 
 
圖7 555構(gòu)成施密特觸發(fā)器
 

圖8波形的變換和整形

4 555無穩(wěn)電路(振蕩器)
  由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖9(a)所示,其工作波形見圖9(b)。
  接通電源后,電源VDD通過R1和R2對電容C充電,當(dāng)Uc<1/3VDD時,振蕩器輸出Vo=1,放電管截止。當(dāng)Uc充電到≥2/3VDD后,振蕩器輸出Vo翻轉(zhuǎn)成0,此時放電管導(dǎo)通,使放電端(DIS)接地,電容C通過R2對地放電,使Uc下降。當(dāng)Uc下降到≤1/3VDD后,振蕩器輸出Vo又翻轉(zhuǎn)成1,此時放電管又截止,使放電端(DIS)不接地,電源VDD通過R1和R2又對電容C充電,又使Uc從1/3VDD上升到2/3VDD,觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn),如此周而復(fù)始,從而在輸出端Vo得到連續(xù)變化的振蕩脈沖波形。脈沖寬度TL≈0.7R2C,由電容C放電時間決定;TH=0.7(R1+R2)C,由電容C充電時間決定,脈沖周期T≈TH+TL。
 

    圖9 555構(gòu)成多諧振蕩器
  上面僅討論了由555定時器構(gòu)成的幾種典型應(yīng)用實(shí)例。實(shí)際上,由于555定時器靈敏度高,功能靈活,因而在電子電路中獲得廣泛應(yīng)用。

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