555集成定時(shí)器-PPT課件

1、555定時(shí)器及其應(yīng)用 555定時(shí)器的電路工作原理與結(jié)構(gòu)、功能 由555電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 由555電路組成的多諧振蕩器 由555電路組成的施密特觸發(fā)器 555電路應(yīng)用舉例 概述1555時(shí)基電路大量應(yīng)用于電子控制、電子檢測、儀器儀表、家用電器、音響報(bào)警、電子玩具等諸多方面。 還可用作振蕩器、脈沖發(fā)生器、延時(shí)發(fā)生器、定時(shí)器、方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、自由多諧振蕩器、鋸齒波發(fā)生器、脈寬調(diào)制器、脈位調(diào)制器等等。555時(shí)基電路的特點(diǎn)和封裝2下頁返回555時(shí)基電路之所以得到這樣廣泛的應(yīng)用，在于它具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：555在電路結(jié)構(gòu)上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成，它將模擬功能與邏輯

2、功能兼容為一體，能夠產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩。它拓寬了模擬集成的應(yīng)用范圍。該電路采用單電源。雙極型555的電壓范圍為4.5V15V；而CMOS型的電源適應(yīng)范圍更寬，為2V18V。這樣，它就可以和模擬運(yùn)算放大器和TTL或CMOS數(shù)字電路共用一個(gè)電源。上頁3 555可獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)定時(shí)電路，且定時(shí)精度高，所以常被稱為555定時(shí)器。 555的最大輸出電流可達(dá)200mA（雙極型）, 帶負(fù)載能力強(qiáng)。可直接驅(qū)動(dòng)小電機(jī)、喇叭、繼電器等負(fù)載。二、 555時(shí)基電路的封裝和命名 （1）命名規(guī)則： 所有雙極型產(chǎn)品型號最后的3位數(shù)碼都是555； 所有CMOS產(chǎn)品型號最后的4位數(shù)碼都是7555； 所有雙極型雙定時(shí)器產(chǎn)品最

3、后的3位數(shù)碼都是556； 所有CMOS雙定時(shí)器產(chǎn)品最后的4位數(shù)碼都是7556； 雙極型和CMOS型555定時(shí)器的功能和外部引腳的排列完全相同。4（2）常見封裝形式圖6.2.1 555和556時(shí)基電路的封裝示意圖5 一、雙極型555時(shí)基電路的結(jié)構(gòu)、功能與工作原理 （1）美國無線電公司生產(chǎn)的CA555時(shí)基電路 下圖是美國無線電公司生產(chǎn)的CA555時(shí)基電路的內(nèi)部等效電路圖。6圖6.2.2 CA555時(shí)基電路的內(nèi)部等效電路圖雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器推挽式功率輸出IO=200mAImax50mA2/3VCC1/3VCC7 555電路可簡化為下圖6.2.3所示的等效功能電路。顯然555電路內(nèi)含兩個(gè)比較器A1和A2、一

4、個(gè)觸發(fā)器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)放電晶體管。圖6.2.3 CA555時(shí)基電路的等效功能電路圖2/3VCC1/3VCC置位復(fù)位觸發(fā)器8表1 CA555引出端真值表引腳2( ) 6(R)4( )3(V0)7(Q)功能電平*0.3V低電平低電平強(qiáng)制復(fù)位電平1/3Vcc*1.4V高電平懸空狀態(tài)置位電平1/3Vcc2/3Vcc1.4V保持電平保持保持電平1/3Vcc2/3Vcc1.4V低電平低電平復(fù)位 由表6.2.1可看出， 、R、 的輸入不一定是邏輯電平，可以是模擬電平，因此，該集成電路兼有模擬和數(shù)字電路的特色。9（2）國產(chǎn)雙極型定時(shí)器CB555時(shí)基電路圖6.2.4 CB555時(shí)基電路的等效功能電路圖復(fù)位觸

5、發(fā)置位觸發(fā)強(qiáng)制復(fù)位控制電壓放電端輸出端置位復(fù)位觸發(fā)器10表6.2.2 CB555引出端真值表輸 入輸 出VI1VI2VOTD狀態(tài)0 xx低導(dǎo)通12/3VCC1/3VCC低導(dǎo)通11/3VCC不變不變1 2/3VCC2/3VCC1/3VCC高截止11CMOS型555時(shí)基電路在大多數(shù)應(yīng)用場合，都可以直接代換標(biāo)準(zhǔn)的雙極型的555。它與所有CMOS型電路一樣，具有輸入阻抗高、功耗極小、電源適應(yīng)范圍寬等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適用于低功耗、長延時(shí)等場合。但它的輸出驅(qū)動(dòng)能力較低（最大負(fù)載電流4mA），不能直接驅(qū)動(dòng)要求較大的電流的電感性負(fù)載。12雙極型555和CMOS型555的性能比較雙極型555和CMOS型555的

6、共同點(diǎn)：二者的功能大體相同，外形和管腳排列一致，在大多數(shù)應(yīng)用場合可直接替換。均使用單一電源，適應(yīng)電壓范圍大，可與TTL、HTL、CMOS型數(shù)字邏輯電路等共用電源。 555的輸出為全電源電平，可與TTL、HTL、CMOS型等電路直接接口。13電源電壓變化對振蕩頻率和定時(shí)精度的影響小。對定時(shí)精度的影響僅0.05/V，且溫度穩(wěn)定性好，溫度漂移不高于50ppm/oC。雙極型555與CMOS型555的差異：CMOS型555的功耗僅為雙極型的幾十分之一，靜態(tài)電流僅為300A左右，為微功耗電路.CMOS型555的電源電壓可低至23V；各輸入功能端電流均為pA(微微安)量級。 CMOS型555的輸出脈沖的上升

7、沿和下降沿比雙極型的要陡，轉(zhuǎn)換時(shí)間短。14CMOS型555在傳輸過渡時(shí)間里產(chǎn)生的尖峰電流小，僅為23mA；而雙極型555的尖峰電流高達(dá)300400mA。CMOS型555的輸人阻抗比雙極型的要高出幾個(gè)數(shù)量級，高達(dá)1010。CMOS型555的驅(qū)動(dòng)能力差，輸出電流僅為13mA，而雙極型的輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA. 一般說來，在要求定時(shí)長、功耗小、負(fù)載輕的場合宜選用CMOS型555；而在負(fù)載重、要求驅(qū)動(dòng)電流大、電壓高的場合，宜選用雙極型的555。15下頁返回上頁一、用555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)信號的輸入端沒有觸發(fā)信號時(shí)vI處于高電平，穩(wěn)態(tài)時(shí)vc1=vc2=1、Q=0，vo=0。v

8、IvC0.01FCR5627vO5k5k5kTDG2QQ8431+-C1+-C2G1G3G4VCC vC2vC116下頁返回上頁2/ 3VCC twvCOtvIOtvOOt2.工作原理通常tw的范圍為幾微秒到幾分鐘。但隨著tw的寬度增加它的精度和穩(wěn)定度也將下降。vIvC0.01FCR5627vO5k5k5kTDG2QQ8431+-C1+-C2G1G3G4VCC vC2vC117下頁返回上頁觸發(fā)脈沖的寬度要小于 tw觸發(fā)負(fù)脈沖應(yīng)在vC上升到2/ 3VCC之前回到高電平。2/ 3VCC twvCOtvIOtvOOtvIvC0.01FCR5627vO5k5k5kTDG2QQ8431+-C1+-C2G

9、1G3G4VCC vC2vC118其中為觸摸金屬片（或?qū)Ь€）。無觸發(fā)脈沖輸入時(shí)，555的輸出V為“”，發(fā)光二極管不亮。當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，相當(dāng)于端輸入一負(fù)脈沖，555的內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，使輸出V變?yōu)楦唠娖健啊?，發(fā)光二極管亮，直至電容上的電壓充到V2V/為止。發(fā)光二極管亮的時(shí)間TW1.11.1s。用于觸摸報(bào)警、觸摸報(bào)時(shí)、觸摸控制等。電路輸出信號的高低電平與數(shù)字邏輯電平兼容。圖中，為高頻濾波電容，以保持的基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定，一般取。用來濾除電源電流跳變引入的高頻干擾，一般取19設(shè)輸入信號為一列脈沖串，第一個(gè)負(fù)脈沖觸發(fā)端后，輸出變?yōu)楦唠娖?，電容開始充電，如果 ，由于未達(dá)到，將一直保持為高電平，截止。這段時(shí)間

10、內(nèi)，輸入負(fù)脈沖不起作用。當(dāng)達(dá)到時(shí)，輸出很快變?yōu)榈碗娖剑乱粋€(gè)負(fù)脈沖來到，輸出又上跳為高電平，電容又開始充電，如此周而復(fù)始。輸出脈沖的延遲時(shí)間為：輸出脈沖的周期為分頻系數(shù)主要由延遲時(shí)間決定，由于時(shí)間常數(shù)可以取得很大，故可獲得很大的分頻系數(shù)。2021下頁返回上頁二、用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器vOOtvCOttp2tp1 充電回路：VCC R1 R2 C 地。 放電回路：C R2 T 地。vC0.01FCR15627vO5k5k5kTDG2QQ8431+-C1+-C2G1G3G4VCC vC2vC1R222下頁返回上頁vOOtvCOttp1tp2振蕩周期和振蕩頻率振蕩周期振蕩頻率占空比用CB55

11、5定時(shí)器組成的振蕩器，最高工作頻率可達(dá)500kHz。23下頁返回上頁占空比可調(diào)的多諧振蕩器R1R2 充電回路：VCC R1 D1 C 地。 放電回路：C D2 R2 T 地。占空比8 4721 563555R2R1RPD2D1C0.01FvOVCC242526下頁返回上頁三、用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)將555定時(shí)器的兩個(gè)輸入端連在一起作為信號輸入端，即可得到施密特觸發(fā)器。濾波電容，為提高VR1和VR2的穩(wěn)定性信號輸入端5627vI1vI2VR2VR10.01FvIvO5k5k5kTDG2QQ8431+-C1+-C2G1G3G4VCC vC2vC1VR127下頁返回上頁2.

12、工作原理vOOtvIOtvo由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖?所對應(yīng)的vI值不同，就形成了施密特觸發(fā)特性。5627vI1vI2VR2VR10.01FvIvO5k5k5kTDG2QQ8431+-C1+-C2G1G3G4VCC vC2vC128下頁返回上頁vIOtvOOtUT+UT-UT如果參考電壓由外接電壓VCO供給，UT+ = VCO UT- = 1/2VCO UT = 1/2VCO 。電壓傳輸特性回差電壓293031五、555定時(shí)器應(yīng)用舉例321救護(hù)車鈴聲橫擬電路圖中，IC1555組成頻率為1Hz的振蕩電路，IC2555組成高頻振蕩器，其振蕩頻率被頻率為1Hz的振蕩器調(diào)制，即當(dāng)IC1的

13、腳輸出高電平時(shí)，IC2振蕩器的振蕩頻率低；當(dāng)IC1的腳輸出低電平時(shí)，IC2振蕩器的振蕩頻率高，這樣就導(dǎo)致?lián)P聲器中發(fā)出“滴-嘟、滴-嘟”的聲響。332高壓產(chǎn)生電路 圖中，IC555時(shí)基電路與電阻R1、R2和電容C1、C2組成無穩(wěn)態(tài)振蕩電路，當(dāng)電源接通后，電路產(chǎn)生高頻振蕩，直接推動(dòng)功率放大管BG，經(jīng)放大后的振蕩電流由升壓變壓器B的升壓，再經(jīng)高壓硅堆整流，即可得到35kV的直流高壓，可用于負(fù)離子發(fā)生器及靜電吸塵等方面。BG的25，BVCEO50V。B可選用229305cm（912英寸）電視機(jī)行輸出變壓器，高壓包不動(dòng)，低壓包用05mm左右的高強(qiáng)度添包線，繞2530圈，也可直接使用摩托車上的點(diǎn)火線圈。D

14、為15kV的高壓硅堆。343、玩具電子琴電路 IC555組成自激多諧振蕩器，在腳與電源之間加入一組音調(diào)電阻R1R15，即是一架玩具電子琴。未按琴鍵K1K5時(shí)，時(shí)基電路555不振蕩，揚(yáng)聲器不發(fā)聲；按下某一琴鍵時(shí)，揚(yáng)聲器依555的振蕩頻率，發(fā)出相應(yīng)的聲響。電阻R1R15的選擇調(diào)整方法，是用一只60100k的電位器，先接入電路，從高音（或低音）開始，轉(zhuǎn)動(dòng)電位器，使揚(yáng)聲器發(fā)出一個(gè)起始的標(biāo)準(zhǔn)音階，測出電位器的阻值，并換上相同阻值的固定電阻，這樣即可確定各音階所需的電阻阻值。354、大功率循環(huán)彩燈控制電路 當(dāng)時(shí)基電路IC1的腳輸出高電平時(shí)，雙向可控硅SCR1被觸發(fā)導(dǎo)通，由它控制的一路燈泡點(diǎn)亮；與此同時(shí)，I

15、C1腳輸出的高電平經(jīng)二極管D1、電阻R3對電容C3充電，當(dāng)C3上的充電電壓達(dá)到23電源電壓時(shí)，IC2的、腳因處高電位而復(fù)位，則IC2的腳轉(zhuǎn)為低電平，雙向可控硅SCR2因失去觸發(fā)電壓而關(guān)斷，它所控制的一路燈泡熄滅；與此同時(shí)，因IC2的腳輸出低電平，則IC3置位，腳輸出高電平，使可控硅SCR3觸發(fā)導(dǎo)通，它所控制的一路燈泡點(diǎn)亮，而IC3又控制IC1復(fù)位，使SCR1控制的燈泡熄滅，從而進(jìn)行周而復(fù)始地循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了彩燈變換。 365、單電源變雙電源電路 時(shí)基電路555接成無穩(wěn)態(tài)電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1：1的方波。3腳為高電平 時(shí)，C4被充電；低電平時(shí)，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得 到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過50mA。 376、直流電機(jī)控速電路這是一個(gè)占空比可調(diào)的脈沖振蕩器。電機(jī)M是用它的輸出脈沖驅(qū)動(dòng)的，脈沖占空比越大，電機(jī)電驅(qū)電流就越小，轉(zhuǎn)速減慢；脈沖占空比越小，電機(jī)電驅(qū)電流就越大， 轉(zhuǎn)速加快。因此調(diào)節(jié)電位器RP的數(shù)值可以調(diào)整電機(jī)的速度。如電極電驅(qū)電流不大于200mA時(shí)，可用CB555直接驅(qū)動(dòng)；如電流大于200mA，應(yīng)增加驅(qū)動(dòng) 級和功放級。