555集成定时器的内部电路结构及工作原理

555集成定时器的内部电路结构及工作原理 答：在数字系统中，为了使各部分在时间上协调动作，需要有一个统一的时间基准。用来产生时间基准信号的电路称为时基电路。555集成定时器就是其中的一种。它是一种由模拟电路与数字电路组合而成的多功能的中规模集成组件，只要配少量的外部器件，便可很方便的组成触发器、振荡器等多种功能电路。因此其获得迅速发展和广泛应用。 555集成定时器的工作原理如下：图2-65a所示为其内部电路结构图。管脚排列如图2-65b所示。整个电路包括分压器，比较器，基本RS触发器和放电开关四个部分。 (1)分压器 由三个5k的电阻串联组成分压器，其上端接电源VCC(8端)，下端接地(1端)，为两个比较器A1、A2提供基准电平。使比较器A1的“+”端接基准电平2VCC3(5端)，比较器A2的“-”端接VCC3。如果在控制端(5端)外加控制电压可以改变两个比较器的基准电平。不用外加控制电压时，可用0.01F的电容使5端交流接地，以旁路高频干扰。 (2)比较器A1、A7是两个比较器。其“+”端是同相输人端，“-”端是反相输入端。由于比较器的灵敏度很高，当同相输入端电平略大于反相端时，其输出端为高电平；反之，当同相输入端电平略小于反相输人端电平时，其输出端为低电平。因此，当高电平触发端(6端)的触发电平大于2VCC3时，比较器A1的输出为低电平；反之输出为高电平。当低电平触发端(2端)的触发电平略小于VCC3时，比较器A2的输出为低电平；反之，输出为高电平。 (3)基本RS触发器 比较器A1和A2的输出端就是基本RS触发器的输入端RD和SD。因此，基本RS触发器的状态(3端的状态)受6端和2端的输入电平控制。图中的4端是低电平复位端。在4端施加低电平时，可以强制复位，使Q=0。平时，将4端接电源VCC的正极。 (4)放电开关图中晶体管VT构成放电开关，使用时将其集电极接正电源，基极接基本RS触发器的Q端。当Q=0时，VT截止；当Q=1时，VT饱合导通。可见晶体管VT作为放电开关，其通断状态由触发器的状态决定。555定时器555定时器是一种多用途的数字 模拟混合集成电路，可以方便的构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器。双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。一、 555定时器的电路结构与功能 555定时器有两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管，输出级的驱动电流可达200mA。电路图如图8.5.1。图8.5.1 555定时器比较器C1和C2的参考电压分别为UR1和UR2，根据C1和C2的另一个输入端触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平。由于三个电阻等值，所以当没有控制电压输入时，当控制电压外接时，如外接 ,则为防止干扰，控制电压端悬空时，应接一滤波电容到地。555定时器的逻辑功能如图8.5.1。二、555定时器的应用 1 用555定时器接成施密特触发器图6.5.2 用555定时器接成的施密特触发器01mF为滤波电容，提高VR1和VR2的稳定性。C1与C2的参考电压不同，因而基本RS触发器的置0信号和置1信号必然发生在输入信号VI的不同电平。回差电压VT=VT+VT-=VCC/32 用555定时器接成单稳态触发器 如图8.5.3，a为电路连接，b为各点波形。图6.5.3中R2、C2为单稳态定时电路；R1、C1为输入微分电路；C3为滤波电容，典型值为0.01F。无触发时，u2UA，VCC通过R2对C2充电，当u6UB，u0为低电平，C2通过放电管T放电，u0不变，电路进入稳态。触发后，u2UA，u0变为高电平，电路进入暂稳态；由于放电管截止，C2又被充电，当u6UB，u0翻回到低电平，暂稳态结束。u0的输出脉宽为负脉冲触发，输出脉冲的宽度等于暂稳态的持续时间。即tW等于电容电压在充电过程中从0上升至2VCC/3所需时间：3 用555定时器接成多谐振荡器 1）电路结构图 8.5.6 用 555 定时器构成的多谐振荡器2）工作原理 多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于 ，Uo输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。随着充电的进行UC逐渐增高，但只要 ， 输出电压Uo就一直保持高电平不变，这就是第一个暂稳态。当电容C上的电压UC略微超过 时(即U6和U2均大于等于 时)， RS触发器置 0，使输出电压Uo从原来的高电平翻转到低电平，即Uo=0，V1导通饱和，此时电容C通过R2和V1放电。随着电容C放电，UC下降，但只要 ， Uo就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态。当UC下降到略微低于 时，RS触发器置 1，电路输出又变为Uo=1，V1截止，电容C再次充电，又重复上述过程，电路输出便得到周期性的矩形脉冲。其工作波形如图图 8.5.6 (b)所示。3）振荡周期T的计算 多谐振荡器的振荡周期为两个暂稳态的持续时间，T=T1+T2。由图图 8.5.6 (b)UC的波形求得电容C的充电时间T1和放电时间2各为因而，振荡周期 占空比 则占空比q