555時基電路應用和工作原理

2021-03-04 00:17:20 字數 3579 閱讀 5676

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555時基電路應用和工作原理1555時基電路的特點555積體電路開始是作定時器應用的,所以叫做555定時器或555時基電路。但後來經過開發,它除了作定時延時控制外,還可用於調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測。此外,還可以組成脈衝振盪、單穩、雙穩和脈衝調製電路,用於交流訊號源、電源變換、頻率變換、脈衝調製等。

由於它工作可靠、使用方便、**低廉,目前被廣泛用於各種電子產品中,555積體電路內部有幾十個元器件,有

1 555時基電路的特點

555積體電路開始是作定時器應用的,所以叫做555定時器或555時基電路。但後來經過開發,它除了作定時延時控制外,還可用於調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測。此外,還可以組成脈衝振盪、單穩、雙穩和脈衝調製電路,用於交流訊號源、電源變換、頻率變換、脈衝調製等。

由於它工作可靠、使用方便、**低廉,目前被廣泛用於各種電子產品中,555積體電路內部有幾十個元器件,有分壓器、比較器、基本r-s觸發器、放電管以及緩衝器等,電路比較複雜,是模擬電路和數位電路的混合體,如圖1所示。

圖1 555積體電路內部結構圖

555積體電路是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,由輸入端所加的電平決定;7腳是放電端(dis),它是內部放電管的輸出,有懸空和接地兩種狀態,也是由輸入端的狀態決定;4腳是復位端(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電平值;8腳是電源端,1腳是地端。

圖2 555積體電路封裝圖

我們也可以把555電路等效成乙個帶放電開關的r-s觸發器,如圖3(a)所示,這個特殊的觸發器有兩個輸入端:閾值端(th)可看成是置零端r,要求高電平,觸發端(tr)可看成是置位端s,要求低電平,有乙個輸出端vo,vo可等效成觸發器的q端,放電端(dis)可看成是由內部放電開關控制的乙個接點,由觸發器的q端控制:q=1時dis端接地,q=0時dis端懸空。

另外還有復位端mr,控制電壓端vc,電源端vdd和

地端gnd。這個特殊的觸發器有兩個特點:

(1)兩個輸入端的觸發電平要求一高一低,置零端r即閾值端(th)要求高電平,而置位端s即觸發端(tr)則要求低電乎;

(2)兩個輸入端的觸發電平使輸出發生翻轉的閾值電壓值也不同,當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,這時上觸發電平就變成vc值,下觸發電平就變成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觸發器

555積體電路有雙極型和cmos型兩種。cmos型的優點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高,但輸出功率較小,輸出驅動電流只有幾毫安。雙極型的優點是輸出功率大,驅動電流達200毫安,其他指標則不如cmos型的。

555的應用電路很多,只要改變555積體電路的外部附加電路,就可以構成幾百種應用電路,大體上可分為555單穩、555雙穩及555無穩(即振盪器)三類。

2 555單穩電路

單穩電路有乙個穩態和乙個暫穩態,是利用電容的充放電形成暫穩態的,因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容,常見的555單穩電路有兩種:

1)人工啟動型

將555電路的6、2腳並接起來接在rc定時電路上,在定時電容ct,兩端接按鈕開關sb,就成為人工啟動型555單穩電路,如圖4(a)所示,用等效觸發器替代555,並略去與單穩工作無關的部分後見圖4(b)所示,下面分析它的工作原理:

穩態:接上電源後,電容ct很快充電到vdd,從圖4(b)看到,觸發器輸入r=1,s=1,從功能表看到輸出vo=0,這是它的穩態。

暫穩態:按下開關sb,ct上電荷很快放到零,相當於觸發器輸入r=0,s=0,輸出立即翻轉成vo=l,暫穩態開始。開關放開後,電源又向ct充電,經過時間td後,ct上電壓上公升到》2/3vdd時,輸出又翻轉成vo=o,暫穩態結束。

td就是單穩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:td=1.1rtct。

圖4人工啟動型555單穩電路

2)脈衝啟動型

將555電路的6、7腳並接起來接在定時電容ct上,用2腳作輸入就成為脈衝啟動型單穩電路,如圖5(a)所示,電路的2腳平時接高電平,當輸入接低電平或輸入負脈衝時才啟動電路,用等效觸發器替代555後見圖5 6)所示,下面分析它的工作原理:

穩態:接上電源後,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,這是它的穩態。

暫穩態:輸入負脈衝後,輸入s=0,輸出立即翻轉成vo=1,dis端開路,電源通過rt向ct充電,暫穩態開始。經過時間td後,ct上電壓上公升到》2/3vdd時,輸入又成為r=1,s=1,這時負脈衝已經消失,輸出又翻轉成vo=0,暫穩態結束。

這時內部放電開關接通,dis端接地,ct上電荷很快放到零,為下一次定時控制作準備。電路的定時時間td=1.1rtct。

這兩種單穩電路常用作定時延時控制。

圖5脈衝啟動型單穩電路

3 555雙穩電路

常見的555雙穩電路有兩種:

1)r-s觸發器型雙穩

將555電路的6、2腳作為兩個控制輸入端,7端不用,就成為乙個r-s觸發器。注意兩個輸入端的觸發電平和閾值電壓不同,如圖6(a)所示,有時可能只有乙個控制端,這時另外乙個控制端要設法接死,根據電路要求可以把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電路常用作電機調速、電源上下限告警等用途。有乙個輸入端的雙穩電路作為單端比較器用於各種檢測電路。

圖6 555構成r-s觸發器

2)施密特觸發器型雙穩

將555電路的6、2腳並接起來接成只有乙個輸入端的觸發器,如圖7(a)所示,這個觸發器輸出電壓和輸入電壓的關係是乙個長方形的回線形,如圖7(b)所示,從曲線可知,當輸入v1=0時輸出vo=1,當輸入電壓從0上公升到》2/3vdd後,vo翻轉成0,當輸入電壓從最高值下降到<1/3vdd後,vo又翻轉成1。由於它的輸入有兩個不同的閾值電壓,所以,這種電路常用於電子開關,各種控制電路、波形的變換和整形,如圖8所示。

圖7 555構成施密特觸發器

圖8波形的變換和整形

4 555無穩電路(振盪器)

由555定時器構成的多諧振盪器如圖9(a)所示,其工作波形見圖9(b)。

接通電源後,電源vdd通過r1和r2對電容c充電,當uc<1/3vdd時,振盪器輸出vo=1,放電管截止。當uc充電到≥2/3vdd後,振盪器輸出vo翻轉成0,此時放電管導通,使放電端(dis)接地,電容c通過r2對地放電,使uc下降。當uc下降到≤1/3vdd後,振盪器輸出vo又翻轉成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上公升到2/3vdd,觸發器又發生翻轉,如此周而復始,從而在輸出端vo得到連續變化的振盪脈衝波形。

脈衝寬度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,脈衝週期t≈th+tl。

圖9 555構成多諧振盪器

上面僅討論了由555定時器構成的幾種典型應用例項。實際上,由於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用。

555時基電路應用和工作原理

時間 2009 12 28 15 07 12 作者 1 555時基電路的特點 555積體電路開始是作定時器應用的,所以叫做555定時器或555時基電路。但後來經過開發,它除了作定時延時控制外,還可用於調光 調溫 調壓 調速等多種控制及計量檢測。此外,還可以組成脈衝振盪 單穩 雙穩和脈衝調製電路,用於...

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