总结555时基电路使用方法

1 / 23 总结 555时基电路使用方法 1 555时基电路的介绍和内部结构 555 集成电路定时器是一种将模拟功能和逻辑功能集成在同一硅片上的单片时基电路。它的型号很多，如 FX555， 5G555，J55， UA555， NE555，它们的逻辑功能与外部引线排列完全相同， 555 定时 器的电源电压范围宽，双极型 555 定时器为516V， CMOS555 定时器为 318V，它可提高与 TTL， CMOS 的数字电路兼容的接口电平。由于 555定时 器价格低廉，使用灵活方便，只需外接少量元件就可构成多种模拟和数字电路，因而极广泛地应用在波形产生与变换，测量与控制，家用电器及电 子玩具领域，它的外部引脚 555 定时器能在较宽电压范围工作，输出交电平不低于 90%电源电压，带拉电流负载和电流负载能力可达到 200MA。 图 2-3 555定时器外部引脚 2 / 23 555时基电路由运算放大电路器 A1， A2组成电压比较器，由F1F2 组成的 基本 R S触发器以及由 F3和 NPN型集成电极开路输出的放电三极管 TD 等组成的输出级和放电开关。其中电压比较器的分压偏置电阻采用三个阻值相同的 5K 电阻，所以电路因此特征而被命名为 “555 时基电路 ” 。 555 时 基电路的内部结构图如图 2-4。 图 2-4 555时基电路图 555时基电路的工作原理及功能电压比较 1） 分压器 3 个 5K?电阻组成，为两个 A1和 A2提供基准电平，如控制端 CO，则经分压后， A 的基准电平为 2/3Ucc， B的基准电平为 1/3Ucc，如改变管脚的接法就改变了两个电压比较器的基准电平 2） 比较器 3 / 23 比较器 A1， B2 是两个结构和性能完全相同 的高精度电压比较器，其输出直接控制着基本 R-S 触发器的状态。 TH是比较器 A1的输入端， TR是比较器 A2的输入端。 当 TH输入信号使 U6 2/3Ucc，则 A1输出交电平，否则 A 输出为低电平，当 R 输入信号使号使 V2 1/3Ucc， A2输出 为低电平，否则输出高电平 3） 基本 R S触发器 基本 R S 触发器要求低电平触发，图中 F1 的输入端接UC1，为置 O输入端， F2的输入端接 Uc2为置输入端。 Uc1=0，Uc2=1，时 Q=0。当 Uc1=1， Uc2=时， Q=1 4） 放电器和输出缓冲器 集电极开路输出的放三极管 TD 组成放电器当输出 U0 为 0“ 时， Q 为 1使 UTD导通，管脚 T 和地间构成通路，而输出 U0为 ”1“ 时， Q 为 0 使 UTD截止，通路被切断。输出缓冲器由反相器构成，一方面增强了带负载能力，另一方面隔离负载对 555定时器的影响。 4 / 23 总上所述可得 555 时基器电路功能表如下表 2-1所示 2-1 表 555时基电路功能表 555时基电路应用 555 时基电路应用特别广泛，尤其在波形产生和变换方面功能强大，它可以构成单稳定触发器，双稳定触发器，施密特触发器，以及多谐振荡器，图中的 C 一般为微法，它可以提示比较器的参考电压 UR1 和 UR2的稳定性。 多谐振荡器是一种自激振荡器。在接通电源后无需外加触发器信号 就能自动产生矩形脉冲由于矩形波形中含有丰富的高次谐波分量，故称为多谐振荡器，多谐振荡器没有稳定状态，工作时在两 个暂态之间不断的转换。构成多谐振荡器的元件类型也是多种多样的可用晶体管分立元件， TT 门电路及CMOS门电路分别构成不同类型的电路，其 555时基电路作为多谐振荡电路应用极为典型，有很多矩形波发生器均采用555时基电路来设计，下面来分析它的工作原理。 由 555时基电路构成多谐振荡电路和工作波形。 5 / 23 图 2-5 555 时基电路和工作波形多谐振荡电路 多谐振荡器无稳态，只有两个暂时稳定状态，输出在两个暂态间来回转换，从而输出矩形脉冲，暂稳态时间长短由电路的定时元件确定。 具体工作过程如下：接通电源之前，电容器两端电压 UC=0，接上电源比较器输出为 UA=1 UA2=0 故 U0=1 TD 截止，电源电压通过 R1 R2对 C 充电，多谐振荡器处于第一暂稳定状态。 其暂态过程三 要表： U=0 Uc=Ucc ? 充 =C 第一暂稳态不可永远存在下去，随着时间推移，电源不断对电容 C充电， UC值将不断上升，由于比较器 A1A2， R S 触发器状态保持不变，但当充电器至 UC 2/3Ucc 时，就使 UA1=0 UA2=1故 U1=0 放电管 TD导通，第一暂态结束。 6 / 23 一旦 TD导通，电容 C 就通过电阻 R2和放电管放电电路进入第二暂态，暂态过程三要素为： UC=2/3Ucc UC=0 ? 放 =R2 C 第二暂态也不可持续下去，随着电容 C 为断放电使 UC 值为断下降，当 2/3 UC 2/3Ucc， R-S 触发器状态不变，但当继续下 降至 UC 1/3Ucc时比较器 UA1=1， UA2=0输出 U0为1 放电管截止第二暂稳态结束，电源电压再次对 C 充电，多谐振荡器又处于第一暂稳态，如此反复，便输矩形脉冲。 实验十三 555时基电路 一、实验目的 7 / 23 1熟悉 555 集成定时器的组成及工作原理。 2掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路和施密特触发电路等。 3进一步学习用示波器对波形进行定量分析，测量波形的周期、脉宽和幅值等。 二、实验原理 1 555 集成定时器简介 555 集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。 TTL 集成定时器 555 定时器的外引线排列图和内部原理框图如图 13-1、 13-2 所示，功能见表 13-1。它是由上、下两个电压比较器、三个 5k 电阻、一个 RS触发器、一个放电三极管 T 以及功率输出级组成。比较器 C1的反相输入端 接到由三个 5 k 电阻组成的分压网络的 2/3Vcc 处，同相输入端 为阀值电压输入端。比较器 C2 的同相输入端接到分8 / 23 压电阻网络的 1/3Vcc处，反相输入端 为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制 RS 触发器。 RS 触发器设置有复位端 R ，当复位端处干低电平时，输出 为低电平。控制 电压端 是比较器 C1 的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、 C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个 O 01F的电容，以防止干扰电压引入。 555 的电源电压范围是 +18V，输出电流可达 100 200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。 CMOS集成定时器 CC7555的功能和 TTL集成定时电路完全一样，但驱动能力小一些，内部结构也不同， CC7555的电路见图 13 3。 图 13-1 555集成电路引脚排列图 图 13-2 TTL电 路 555电路结构 图 13 3 CMOS电路 555电路结构 表 13-1 555 芯片功能表 2 555 定时器的应用 9 / 23 单稳态电路 单稳态电路的组成和波形如图 13-4 所示。当电源接通后，Vcc 通过电阻 R 向电容 C 充电，待电容上电压 Vc 上升到2/3Vcc 时， RS 触发器置 0，即输出 Vo 为低电平，同时电容C 通过三极管 T放电。当触发端 的外接输入信号电压 Vi1/3Vcc 时， RS触发器置 1,即输出 Vo为高电平，同时，三极管 T 截止。电源 Vcc再次通过 R向 C 充电。输出电压维持高电平的时间取决于 RC的充电时间，当 t=tW时，电容上的充电电压为； t ?w?RC?2VCC vC?VCC?1?e?3? 所以输出电压的脉宽 tW=RCln3 一般 R 取 1k 10M ， C 1000pF。 值得注意的是： t 的重复周期必须大于 tW，才能保证放一个正倒置脉冲起作用。由上式可知，单稳态电路的暂态时间与VCC 无关。因此用 555 定时器组成的单稳 电路可以作为精密10 / 23 定时器。 图 13-4单稳态电路的电路图和波形图 多谐振 荡器 多谐振荡器的电路图和波形图如图 13-5所示。电源接通后，Vcc通过电阻 R1、 R2向电容 C 充电。当电容上电 vC=2/3Vcc时，阀值输入端 受到触发，比较器 C1翻转，输出电压 Vo=0，同时放电管 T 导通，电容 C 通过 R2 放电；当电容上电压Vc=1/3Vcc，比较器 C2 输出 0，输出电压 Vo 变为高电平。 C放电终止、又重新开始充电，周而复始，形成振荡。其振荡周期与充放电的时间有关： 充电时间： tPH 2?V?VCC?CC ?(R1?R2)C?ln? 1? 11 / 23 ?VCC?VCC 3?2? ?VCC?VCC ?R2Cln? 1? ?VCC?VCC 3? ? ? ?(R1?R2)C ? 放电时间： tPL 12 / 23 ? ? ? 振荡周期： T=tPH+tPL(R1+2R2)C 振荡频率： f=1/T= tPH ? ?tPL(R1?2R2)C 占空系数： D? tPHR?R2 当 R2R1时，占空系数近似为 50。 ?1 13 / 23 TR1?2R2 图 13-5 多谐振荡器的电路图和波形图 由上 分析可知： a）电路的振荡周期 T、占空系数 D，仅与外接元件 R1、 R2和 C 有关，不受电源电压变化的影响。 b）改变 R1、 R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。 c） 改变 C的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。 另外，复位端 也可输入 1个控制信号。复位端 为低电平时，电路停振。 施密特触发器 施密特触发器电路图和波形图如图 13-6 所示，其回差电压为 1/3Vcc。当输入电压大于 2/3Vcc 时输出低电平，当输入电压小于 1/3Vcc 时输出高电平，若在电压控制端 外接可14 / 23 调电压 Vco，可以改变回差电压 VT 。 施密特触发器可方便的地把非矩形波变换为矩形波，如三角波到方波。 施密特触发器可以将一个不规则的矩形波转换为规则的矩形波。 施密特触发器可以选择幅度达到要求的脉冲，虑掉小幅的杂波。 图 13-6 施密特触发器电路图和波形图 三、实验内容 1用 555 集成定时器构成单稳态电路。按图 13-4 接线。当 C=F 时，选择合理输入信号 Vi的频率和脉宽，调节 RW以保证 T tW，使每一个正倒置脉冲起作用。加输入信号后，用示波器观察 Vi、 Vc以及 Vo的电压波形，比较它们的时序关系，绘出波形，并在图中标出周期、幅值、脉宽等。 2按图 13-5所示电路组装占空比可调的多谐振荡器。取 R1 ， R2 ， RW 100k ， C F ，调节电位器 RW，在示波器上观察输出波形占空比的变化情况。并观察占空比为 1:4、 1:2、 3:4时的15 / 23 输出波形。 3在图 13-5 中，若固定 R1= ,R2= ， C=pF 时，用示波器观察并描绘 Vo和 Vc波形的幅值、周期以及 tPH 和 tPL，标出 Vc各转折点的电平。 4按图 13-6 所示电路组装施密特触发器。输入电压为 Vi =3V， f=1kHz的正弦波。用示波器观察并描绘 Vi和 Vo波形。注明周期和幅值，并在图上直接标出上限触发电平、下限 长春师范学院 毕业设计 题目 555 时基电路应用电路设计 由 NE555 构成的网线检测器电路 院系名称 长春师范学院 班 级 05 级 3 班 学生姓名 王曼 学号 0520160302 指导教师 丛芳琦 副教授 16 / 23 评阅教师 丛芳琦 副教授 时 间 长春师范学院毕业论文 中文摘要 摘 要 555 时基电路是一个中规模集成电路，有着十分广泛的应用。文章介绍了 555 时基集成电路的分类和用法，了解单稳类、双稳类、无稳类电路的特点及使用。并就由 NE555构成的网线检测器电路进行分析和总结归纳，掌握脉冲振荡电路的原理及波形。 关键词： 555 时基电路；集成；单稳；双稳；振荡器 I 长春师范学院毕业论文 Abstract Abstract 17 / 23 Time base circuit 555 is a medium-scale integrated circuits, has a very wide range of applications. This paper introduces the 555 time-base and usage of the classification of integrated circuits to understand the type monostable, bistable type, non-solid type of circuit characteristics and use. And posed by the NE555 detector circuit lines for analysis and summary to grasp the principle of pulse oscillation circuit and waveforms. Keywords: 555 time-base circuit; integration; monostable; Bistable; oscillator II 长春师范学院毕业论文 目录 目 录 中文摘要 ? 18 / 23 英文摘要 ? 1、绪论 ?1 2、 555 时基集成电路的应用 ?1 单稳类电路 ?(转 载 于 : 海达范文网 :总结 555 时基电路使用方法 )?2 双稳类电路 ?3 无稳类电路 ?4 3、由 NE555 构成的网线检测器线路 ?6 电路组成 ?7 工作原理 ?8 参考文献 ?14 致 谢 ?15 长春师范学院毕业论文 1 绪论 19 / 23 1 绪论 555 时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖 ,构思奇巧 ,用途广泛 ,备受电子专业人员和电子爱好者的青睐 ,人们将其戏称为伟大的小 IC ( 集成电路 ) 。在投入市场后 ,其用途远远超出原设计使用范围 ,几乎应用于电子的各个领域。 555时基电路用途非常广泛 ,不仅因为它具有成本低 ,易使用 ,适应面广 ,稳定性好 ,兼容了模拟和数字电路等优点 ,还在于它具有与众不同的特点。 2 555 时基集成电路的应用 555内部电原理图 我们知道， 555电路在应用和工作方式上一般可归纳为 3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。 在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不20 / 23 同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解 555电路，这里我们这里按 555 1 555时基电路原理以及应用 大小 6494 更新时间 阅读 6613次 /评论 3次 555内部电原理图 我们知道， 555电路在应用和工作方式上一般可归纳为 3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。 在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可 组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解 555电路，这里我们这里按 555电路的结构特点进行分类和归纳，把 555 电路分为 3 大类、8 种、共 18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们21 / 23 的用途。方便大家识别、分析 555 电路。下面将分别介绍这3 类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为 3种。见图示。 第 1 种是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为 2 个不同的单元，并分别以和为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特 点是： “” 和 “” 。 第二种是间接反馈型，振荡电阻是连在电源 VCC上的。其中第 1 个单元电