时基集成电路课件

1、第2讲 时基集成电路课件第2讲 时基集成电路课件1、 555电路的结构特点电路的结构特点 555时基集成电路有双极型时基集成电路有双极型(TTL)电路称电路称555电路和互补电路和互补金属氧化物半导体型金属氧化物半导体型(CMOS）电路称）电路称7555电路两大类。电路两大类。图图7.9中中(a)是是TTL型，型，(b)是是CMOS型的内部结构图。这两种型的内部结构图。这两种类型尽管内部电路不同，但都按分压器、比较器、类型尽管内部电路不同，但都按分压器、比较器、RS触发触发器、输出级、放电开关几部分构成，且外特性都相似。器、输出级、放电开关几部分构成，且外特性都相似。1)分压器分压器 分压器的

2、作用是通过三个电阻，如图分压器的作用是通过三个电阻，如图7.9(a)所示的所示的5k，将，将电源电压分成三个等分，为比较器提供基准电压。其电源电压分成三个等分，为比较器提供基准电压。其2/3Ucc给给A1的同相端，的同相端，1/3Ucc给给A2的反相端。由于分压器是由的反相端。由于分压器是由3个个5k的的电阻组成的，所以这种电阻组成的，所以这种IC被称为被称为555时基集成电路。尽管有的分时基集成电路。尽管有的分压器并不是压器并不是3个个5k的电阻的电阻(如图如图7.9(b)的的7555，是，是3个个100k电阻电阻)，都习惯称都习惯称555时基电路时基电路。第2讲 时基集成电路课件 2)比较

3、器比较器 比较器由运放组成，共有两个比较器。其中一个称比较器由运放组成，共有两个比较器。其中一个称为上比较器，输入端为反相输入端为上比较器，输入端为反相输入端(6脚脚)，比较基准是，比较基准是Uf1=2/3Ucc；另一个则称为下比较器，输入端为同相输；另一个则称为下比较器，输入端为同相输入端入端(2脚脚)，比较基准是，比较基准是Uf2=1/3Ucc。若在。若在5脚脚(称为控制称为控制端端)外接基准电压外接基准电压Uc，则，则Uf1=Uc，Uf2=1/2Uc，Un称为称为阀值电平，阀值电平，Uf2称为触发电平。称为触发电平。 R-S触发器：触发器：R-S触发器是由二个与非门交叉组成触发器是由二个

4、与非门交叉组成(7555IC则为两个或非门交叉组成则为两个或非门交叉组成)。R-S触发器有同步触发器有同步R-S触发器和基本触发器和基本R-S触发器两类，触发器两类，555时基电路是基本时基电路是基本R-S触发器，这种触发器的输入端要求低电平触发。其触发器，这种触发器的输入端要求低电平触发。其逻辑功能见其真值表逻辑功能见其真值表(表表75所示所示)。第2讲 时基集成电路课件 3)总复位端总复位端 555电路有一个直接置电路有一个直接置0端端(4脚脚)，接入，接入R-S触发器的触发器的入端，只要入端，只要U40，不管电路原是什么输出态，也不，不管电路原是什么输出态，也不管输入端加什么信号，管输入

5、端加什么信号，555电路输出电路输出Uo0，故称此，故称此为总复位端。平时应确保电路正常工作，故为总复位端。平时应确保电路正常工作，故U41，即即4脚接高电平。脚接高电平。 4)输出级输出级 输出级是一个反相器，其输出是从基本输出级是一个反相器，其输出是从基本RS触发触发器的器的Q端输出。由于反相器的放大作用，使端输出。由于反相器的放大作用，使555时基时基电路带动负载的能力提高了，可以直接驱动小型继电路带动负载的能力提高了，可以直接驱动小型继电器、微电机、扬声器等。电器、微电机、扬声器等。第2讲 时基集成电路课件第2讲 时基集成电路课件5)放电开关放电开关 555时基电路的放电开关由晶体三级

6、管时基电路的放电开关由晶体三级管VT(75551C为为CMOS管管)组成。由于组成。由于555电路组成定时电路时，定时的时间由电路组成定时电路时，定时的时间由RC电路的充电路的充电时间常数决定的。但是为使定时电路能反复使用，在完成一次电时间常数决定的。但是为使定时电路能反复使用，在完成一次定时控制后应将电容器定时控制后应将电容器C上的电荷放掉，为下次定时控制作好准上的电荷放掉，为下次定时控制作好准备，放电管备，放电管VT就为此而设。当就为此而设。当C充电时充电时VT截止，当截止，当C放电时放电时VT饱饱和导通，提供放电通路。和导通，提供放电通路。由于三极管的基极接在触发器的由于三极管的基极接在

7、触发器的Q端，集电极接放电端端，集电极接放电端7脚，发射脚，发射极接地。当极接地。当555电路的电路的Uo=0，即有，即有Q=1，VT基极为高平，基极为高平，VT饱和饱和导通，使导通，使7脚接地脚接地(忽略管压降忽略管压降)。当。当555电路输出电路输出Uo=1，则，则Q=0，使使VT截止，相当于截止，相当于7脚开路，所以脚开路，所以VT起到一个开关作用，故称之起到一个开关作用，故称之为为“放电开关放电开关”或或“放电管放电管”。第2讲 时基集成电路课件第2讲 时基集成电路课件第2讲 时基集成电路课件2 、 555电路的逻辑关系电路的逻辑关系 555电路有两个输人端，分别与两个基准电压进行比较

8、，反相输电路有两个输人端，分别与两个基准电压进行比较，反相输入端入端(6脚脚)，电压高于，电压高于2/3Ucc时，时，Uo=0，同相输入端，同相输入端(2脚脚)电压低于电压低于1/3Ucc时，时，Uo=1。若两个输入端连在一起，当输入电压高于。若两个输入端连在一起，当输入电压高于2/3Ucc，Uo=0；当输入电压低于；当输入电压低于1/3Ucc时，而当输入电压为时，而当输入电压为1/3Ucc2/3Ucc，Uo=Qn，即维持原状态不变，即维持原状态不变(若原若原Uo=0，仍为，仍为0，若原，若原Uo=1仍为仍为1)。而而555电路总是避开两个输入端中同时有电路总是避开两个输入端中同时有U62/3

9、Ucc，而，而U21/3Ucc的状况的状况(U6表示表示脚输入电压；脚输入电压；U2表示表示脚输人电压脚输人电压)，可用真值表，可用真值表(见表见表7.6所示所示)概括。概括。 555/7555时基集成电路，虽然可用真值表时基集成电路，虽然可用真值表(见表见表7.6)概括，类于非概括，类于非线性模拟电路，但其内部由模拟电路与数字电路构成，它有两个输线性模拟电路，但其内部由模拟电路与数字电路构成，它有两个输入端，一是入端，一是，称为阀值输人端，称为阀值输人端TH，高电平有效。二是，高电平有效。二是，称为，称为触发输入触发输入TR，低电平有效；，低电平有效；为输出端为输出端Uo；为总复位端为总复位

10、端MR，低，低电平有效；电平有效；为放电端为放电端DIS；为电源正极端为电源正极端Ucc或或Udd。为公共为公共地端地端GID或或Uss；为控制端为控制端Uc，若使用外加基准电压，若使用外加基准电压Uc，则上比，则上比较基准由较基准由2/3Ucc变为变为Uc，下比较基准由，下比较基准由1/3Ucc变为变为1/2Uc。第2讲 时基集成电路课件国产双极型型为国产双极型型为CB555，但国内常用型号有，但国内常用型号有5G1555、FX555，国外常用型号有国外常用型号有NE555、LM555等。国产等。国产CMOS型型号为型型号为CB7555，但国内常用型号有，但国内常用型号有5G7555、CH7

11、555，国外常用型号，国外常用型号有有ICM7555等。等。第2讲 时基集成电路课件3、555电路的应用电路的应用 5557555是一个多功能多用途的定时器，它可构成施密特是一个多功能多用途的定时器，它可构成施密特触发器如图触发器如图7.10所示。又可构成单稳态触发器，如图所示。又可构成单稳态触发器，如图7.11所示，所示，当输入脉宽小于输出脉宽时，当输入脉宽小于输出脉宽时，R1、C1可不接可不接Ui直接接至直接接至555/7555的的。单稳态延时：。单稳态延时：t=RCln3=1.1RC 图图7.12是一个数字式电容测量电路。这里是一个数字式电容测量电路。这里555为单稳态电路，为单稳态电路

12、，它的输出作为计数门控信号，精度可达它的输出作为计数门控信号，精度可达0.5，K1-1与与K1-2是同是同步动作的量程选择开关，这里设有三档量程步动作的量程选择开关，这里设有三档量程(10F、1F、0.1F)，可测量，可测量10F以下的电容，以下的电容，RPlRP3分别调整各量程的分别调整各量程的满度，使显示数字与满度，使显示数字与CX容量一致，需要注意的是启动脉冲的周容量一致，需要注意的是启动脉冲的周期要足够长，不能与期要足够长，不能与555单稳态时间相等或更短，启动周期长单稳态时间相等或更短，启动周期长一些有利于观察显示的数字，每次测量只要启动一次。一些有利于观察显示的数字，每次测量只要启

13、动一次。第2讲 时基集成电路课件其工作过程：启动脉冲经门其工作过程：启动脉冲经门1与门与门2整形，再经整形，再经3DG6反相放大变成反相放大变成负启动脉冲去触发负启动脉冲去触发555构成的单稳态电路，构成的单稳态电路，555将输出正比于被测将输出正比于被测电容电容Cx的定时门控脉冲，在该门控脉冲的定时门控脉冲，在该门控脉冲(高电平高电平)期间，期间，1MHz时钟时钟脉冲通过门脉冲通过门3送到计数译码显示单元，结果显示的数字大小正比于送到计数译码显示单元，结果显示的数字大小正比于Cx容量的大小。容量的大小。此外，还可构成多谐振荡器，如图此外，还可构成多谐振荡器，如图7.13所示。其振荡周期所示。其振荡周期T为：为： T=Tp2+Tp1=0.69(R1+R2)C 由上式可见，只有在由上式可见，只有在R1R2时，占空比时，占空比D才接近才接近50的理想的理想方波。若要构成方波。若要构成50的方波可采用施密特触发器构成多谐振荡器的方波可采用施密特触发器构成多谐振荡器的方法，如图的方法，如图7.14所示，这种方法特别适用所示，这种方法特别适用7555CMOS定时器。定时器。RL的作用是提升高电平输出电压，对于的作用是提升高电平输出电压，对于7555可用可用l0k，若为，若为555，RL选用选用lk 。第2讲 时基集成电路课件第2讲 时基集成电路课件第2讲 时