《集成定时器》PPT课件.ppt

555555定时器及其应用定时器及其应用 vv 555555定时器的电路工作原理与结构、功能定时器的电路工作原理与结构、功能 vv 由由555555电路组成的单稳态触发器电路组成的单稳态触发器 vv 由由555555电路组成的多谐振荡器电路组成的多谐振荡器 vv 由由555555电路组成的施密特触发器电路组成的施密特触发器 vv 555555电路应用举例电路应用举例 vv 概述概述 1 555时基电路大量应用于电子控制、电子检 测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电 子玩具等诸多方面。 还可用作振荡器、脉冲发生器、延时发 生器、定时器、方波发生器、单稳态触发 振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振 荡器、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位 调制器等等。 555时基电路的特点和封装 2 下页下页返回返回 555时基电路之所以得到这样广泛的应用，在于它具 有如下几个特点： 555在电路结构上是由模拟电路和数字 电路组合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体 ，能够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集 成的应用范围。 该电路采用单电源。双极型555的电压 范围为4.5V15V；而CMOS型的电源适应范围更宽 ，为2V18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和 TTL或CMOS数字电路共用一个电源。 上页上页 3 555可独立构成一个定时电路，且定时精度高，所 以常被称为555定时器。 555的最大输出电流可达200mA（双极型）, 带负 载能力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。 二、 555时基电路的封装和命名 （1）命名规则： 所有双极型产品型号最后的3位数码都是555； 所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555； 所有双极型双定时器产品最后的3位数码都是556 ； 所有CMOS双定时器产品最后的4位数码都是7556 ； 双极型和CMOS型555定时器的功能和外部引脚的 排列完全相同。4 （2）常见封装形式 图6.2.1 555和556时基电路的封装示意图 5 一、双极型555时基电路的结构、功能与工作 原理 （1）美国无线电公司生产的CA555时基电路 下图是美国无线电公司生产的CA555时基电 路的内部等效电路图。 6 图6.2.2 CA555时基电路的内部等效电路图 双稳态触发器 推挽式功率输出 IO=200mA Imax50mA 2/3VCC 1/3VCC 7 555电路可简化为下图6.2.3所示的等效功能电路。显然 555电路内含两个比较器A1和A2、一个触发器、一个驱动 器和一个放电晶体管。 图6.2.3 CA555时基电路的等效功能电路图 2/3VCC 1/3VCC 置位复位触发器 8 表1 CA555引出端真值表 引脚2( ) 6(R)4( )3(V0)7(Q)功能 电电平*0.3V低电电平低电电平强制 复位 电电平1/3Vcc*1.4V高电电平悬悬空状 态态 置位 电电平1/3Vcc2/3Vcc1.4V保持电电平保持保持 电电平1/3Vcc2/3Vcc1.4V低电电平低电电平复位 由表6.2.1可看出， 、R、 的输入不一定是逻 辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有模 拟和数字电路的特色。 9 （2）国产双极型定时器CB555时基电路 图6.2.4 CB555时基电路的等效功能电路图 复位触发 置位触发 强制复位 控制电压 放电端 输出端 置位复位触发器 10 表6.2.2 CB555引出端真值表 输 入输 出 VI1VI2VOTD状态 0xx低导通 12/3VCC1/3VCC低导通 11/3VCC不变不变 12/3VCC1/3VCC高截止 11 CMOS型555时基电路在大多数应用场合， 都可以直接代换标准的双极型的555。它与所有 CMOS型电路一样，具有输入阻抗高、功 耗极小、电源适应范围宽等一系列优点， 特别适用于低功耗、长延时等场合。但它的输 出驱动能力较低（最大负载电流4mA），不能 直接驱动要求较大的电流的电感性负载。 12 双极型555和CMOS型555的性能比较 双极型555和CMOS型555的共同点： 二者的功能大体相同，外形和管脚排列 一致，在大多数应用场合可直接替换。 均使用单一电源，适应电压范围大，可 与TTL、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电 源。 555的输出为全电源电平，可与TTL、 HTL、CMOS型等电路直接接口。 13 电源电压变化对振荡频率和定时精度的 影响小。对定时精度的影响仅0.05/V，且温 度稳定性好，温度漂移不高于50ppm/oC。 双极型555与CMOS型555的差异： CMOS型555的功耗仅为双极型的几十分 之一，静态电流仅为300A左右，为微功耗电 路. CMOS型555的电源电压可低至23V； 各输入功能端电流均为pA(微微安)量级。 CMOS型555的输出脉冲的上升沿和下降 沿比双极型的要陡，转换时间短。 14 CMOS型555在传输过渡时间里产生的尖 峰电流小，仅为23mA；而双极型555的尖峰电 流高达300400mA。 CMOS型555的输人阻抗比双极型的要高 出几个数量级，高达1010。 CMOS型555的驱动能力差，输出电流仅 为13mA，而双极型的输出驱动电流可达200mA. 一般说来，在要求定时长、功耗小、负载轻的 场合宜选用CMOS型555；而在负载重、要求驱动 电流大、电压高的场合，宜选用双极型的555。 15 下页下页返回返回上页上页 一、用555定时器接成的单稳态触发器 1. 1.电路结构电路结构 触发信号的触发信号的 输入端输入端 没有触发信号时没有触发信号时v v I I 处于高电平，稳态时处于高电平，稳态时v vc1 c1 = =v v c2c2=1 =1、 Q Q=0=0，v v o o =0=0。 v vI I v v C C 0.010.01 F F C C R R 5 5 6 6 2 2 7 7 v v OO 5 5 k k 5 5 k k 5 5 k k T TD D GG 2 2 Q Q Q Q 8 8 4 4 3 3 1 1 + + - - C C1 1 + + - - C C2 2 GG 1 1 GG 3 3 GG 4 4 V V CCCC v v C2C2 v v C1C1 16 下页下页返回返回上页上页 2 2/ / 3 3V VCC CC t t w w v v C C O O t t v vI I O O t t v v OO O O t t 2. 2.工作原理工作原理 通常通常t t w w 的范围为几微秒到几分钟。但随着的范围为几微秒到几分钟。但随着t t w w 的宽度的宽度 增加它的精度和稳定度也将下降。增加它的精度和稳定度也将下降。 v vI I v v C C 0.010.01 F F C C R R 5 5 6 6 2 2 7 7 v v OO 5 5 k k 5 5 k k 5 5 k k T TD D GG 2 2 Q Q Q Q 8 8 4 4 3 3 1 1 + + - - C C1 1 + + - - C C2 2 GG 1 1 GG 3 3 GG 4 4 V V CCCC v v C2C2 v v C1C1 17 下页下页返回返回上页上页 触发脉冲的宽度要小于触发脉冲的宽度要小于 t t w w 触发负脉冲应在触发负脉冲应在v v C C 上升到上升到2 2/ / 3 3V VCC CC之前回到高电平。 之前回到高电平。 2 2/ / 3 3V VCC CC t t w w v v C C O O t t v vI I O O t t v v OO O O t t v vI I v v C C 0.010.01 F F C C R R 5 5 6 6 2 2 7 7 v v OO 5 5 k k 5 5 k k 5 5 k k T TD D GG 2 2 Q Q Q Q 8 8 4 4 3 3 1 1 + + - - C C1 1 + + - - C C2 2 GG 1 1 GG 3 3 GG 4 4 V V CCCC v v C2C2 v v C1C1 18 其中为触摸金属片（或导线）。无触发脉冲输入时，其中为触摸金属片（或导线）。无触发脉冲输入时，555555的输出的输出V V 为 为“ “” ”，发，发 光二极管不亮。当用手触摸金属片时，相当于光二极管不亮。当用手触摸金属片时，相当于端输入一负脉冲，端输入一负脉冲，555555的内的内 部比较器翻转，使输出部比较器翻转，使输出V V 变为高电平 变为高电平“ “” ”，发光二极管亮，直至电容上的，发光二极管亮，直至电容上的 电压充到电压充到V V 2 2V V / /为止。发光二极管亮的时间 为止。发光二极管亮的时间T TW W 1.11.11.1s1.1s。 。 用于触摸报警、触摸报时、触摸控制等。电路输出信号的高低电平与数字逻 用于触摸报警、触摸报时、触摸控制等。电路输出信号的高低电平与数字逻 辑电平兼容。图中，为高频滤波电容，以保持的基准电压稳定辑电平兼容。图中，为高频滤波电容，以保持的基准电压稳定 ，一般取，一般取 。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰，一般取。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰，一般取 19 设输入信号为一列脉冲串，第一个负脉冲触发端后，输出设输入信号为一列脉冲串，第一个负脉冲触发端后，输出 变为高电平，电容开始充电，如果变为高电平，电容开始充电，如果 ，由于未达到，由于未达到 ，将一直保持为高电平，截止。这段时间内，将一直保持为高电平，截止。这段时间内， 输入负脉冲不起作用。当达到时，输出很快输入负脉冲不起作用。当达到时，输出很快 变为低电平，下一个负脉冲来到，输出又上跳为高电平，电容又变为低电平，下一个负脉冲来到，输出又上跳为高电平，电容又 开始充电，如此周而复始。输出脉冲的延迟时间为：开始充电，如此周而复始。输出脉冲的延迟时间为： 输出脉冲的周期为输出脉冲的周期为 分频系数主要由延迟时间决定，由于时间常数可以取得分频系数主要由延迟时间决定，由于时间常数可以取得 很大，故可获得很大的分频系数很大，故可获得很大的分频系数。 20 21 下页下页返回返回上页上页 二、用二、用555555定时器接成的多谐振荡器定时器接成的多谐振荡器 v v OO O O t t v v C C O O t t t t p p 2 2 t t p p 1 1 充电回路：充电回路： V V CCCC R R 1 1 R R 2 2 C C 地。地。 放电回路：放电回路： C C R R 2 2 T T 地。地。 v v C C 0.010.01 F F C C R R1 1 5 5 6 6 2 2 7 7 v v OO 5k5k 5k5k 5k5k T TD D GG 2 2 Q Q Q Q 8 8 4 4 3 3 1 1 + + - - C C1 1 + + - - C C2 2 GG 1 1 GG 3 3 GG 4 4 V V CCCC v v C2C2 v v C1C1 R R2 2 22 下页下页返回返回上页上页 v v OO O O t t v v C C O O t t t t p p 1 1 t t p p 2 2 振荡周期和振荡频率振荡周期和振荡频率 振荡周期振荡周期 振荡频率振荡频率 占空比占空比 用用CB555CB555定时器组成的振荡器，最高工作频率可达定时器组成的振荡器，最高工作频率可达500kHz500kHz。 23 下页下页返回返回上页上页 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 R R 1 1 R R 2 2 充电回路：充电回路： V V CCCC R R 1 1 D D 1 1 C C 地。地。 放电回路：放电回路： C C D D 2 2 R R 2 2 T T 地。地。 占空比占空比 8 48 4 7 7 2 2 1 51 5 6 6 3 3 555555 R R2 2 R R1 1 R RP P D D2 2 D D1 1 C C 0.010.01 F F v v OO V V CCCC 24 25 26 下页下页返回返回上页上页 三、用555定时器接成的施密特触发器 1. 1. 电路结构电路结构 将将555555定时器的两个输入端连在一起作为信号输入端，定时器的两个输入端连在一起作为信号输入端， 即可得到施密特触发器。即可得到施密特触发器。 滤波电容，为滤波电容，为 提高提高V VR1 R1和 和V VR2 R2 的稳定性的稳定性 信号输入端信号输入端 5 5 6 6 2 2 7 7 v v I1I1 v v I2I2 V V R2R2 V V R1R1 0.010.01 F F v vI I v v OO 5 5 k k 5 5 k k 5 5 k k T TD D GG 2 2 Q Q Q Q 8 8 4 4 3 3 1 1 + + - - C C1 1 + + - - C C2 2 GG 1 1 GG 3 3 GG 4 4 V V CCCC v v C2C2 v v C1C1 V V R1R1 27 下页下页返回返回上页上页 2. 2. 工作原理工作原理 v v OO O O t t v vI I O O t t v vo o 由高电平变为低电平和由低电平变为由高电平变为低电平和由低电平变为高高电平电平 所对应的所对应的v v I I 值不同，就形成了施密特触发特性。值不同，就形成了施密特触发特性。 5 5 6 6 2 2 7 7 v v I1I1 v v I2I2 V V R2R2 V V R1R1 0.010.01 F F v vI I v v OO 5 5 k k 5 5 k k 5 5 k k T TD D GG 2 2 Q Q Q Q 8 8 4 4 3 3 1 1 + + - - C C1 1 + + - - C C2 2 GG 1 1 GG 3 3 GG 4 4 V V CCCC v v C2C2 v v C1C1 28 下页下页返回返回上页上页 v vI I O O t t v v OO O O t t U U T+T+ U U T-T- U U T T 如果参考电压由外接电压如果参考电压由外接电压 V V COCO供给， 供给， U U T+T+ = = V V CO CO U U T-T- = 1/2 = 1/2 V V CO CO U U T T = 1/2 = 1/2 V V CO CO 。 。 电压传输特性电压传输特性 回差电压回差电压 29 30 31 五、555定时器应用举例 32 1救护车铃声横拟电路 图中，IC1555组成频率为1Hz的振荡电路， IC2555组成高频振荡器，其振荡频率被频率为 1Hz的振荡器调制，即当IC1的脚输出高电平时 ，IC2振荡器的振荡频率低；当IC1的脚输出低 电平时，IC2振荡器的振荡频率高，这样就导致 扬声器中发出“滴-嘟、滴-嘟”的声响。 33 2高压产生电路 图中，IC555时基电路与电阻R1、R2和电容C1、C2组成无稳态振荡电路 ，当电源接通后，电路产生高频振荡，直接推动功率放大管BG，经放大 后的振荡电流由升压变压器B的升压，再经高压硅堆整流，即可得到3 5kV的直流高压，可用于负离子发生器及静电吸尘等方面。BG的25， BVCEO50V。B可选用229305cm（912英寸）电视机行输出变 压器，高压包不动，低压包用05mm左右的高强度添包线，绕2530 圈，也可直接使用摩托车上的点火线圈。 D为15kV的高压硅堆。 34 3、玩具电子琴电路 IC555组成自激多谐振荡器，在脚与电源之间加入一组音调电阻R1 R15，即是一架玩具电子琴。未按琴键K1K5时，时基电路555不 振荡，扬声器不发声；按下某一琴键时，扬声器依555的振荡频率， 发出相应的声响。 电阻R1R15的选择调整方法，是用一只60100k的电位器，先接 入电路，从高音（或低音）开始，转动电位器，使扬声器发出一个起 始的标准音阶，测出电位器的阻值，并换上相同阻值的固定电阻，这 样即可确定各音阶所需的电阻阻值。 35 4、大功率循环彩灯控制电路 当时基电路IC1的脚输出高电平时，双向可控硅SCR1被触发导通， 由它控制的一路灯泡点亮；与此同时，IC1脚输出的高电平经二极管 D1、电阻R3对电容C3充电，当C3上的充电电压达到23电源电压时 ，IC2的、脚因处高