555時基電路的基本特性和用法-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯時基電路的基本特性和用法-基礎(chǔ)電子我們在使用555時基電路之前應(yīng)該先了解它的基本特性。按照集成電路的分類方法，數(shù)字集成電路以外的集成電路都歸入模擬集成電路中，因此關(guān)于555時基電路的特性可以從非線性模擬集成電路手冊中查找。

一、555電路的型號、封裝和引腳

1．型號

我國目前廣泛使用的555時基電路的統(tǒng)一型號是：雙極型為CB555，CMOS型為CB7555。這兩種電路每個集成片內(nèi)只有一個時基電路，稱為單時基電路。此外還有一種雙時基電路，在一個集成片內(nèi)包含有兩個完全相同、又各自獨立的時基電路。它們的型號分別是CB556和CB7556。表1列出它們的型號和與之對應(yīng)的國內(nèi)、國外常用的型號。

2．封裝和引腳

555單時基電路的封裝有8腳圓形和8腳雙列直插型兩種。圓形集成電路引腳的編號方法是把引腳朝下，帶標志的引腳置于上倒，從帶標志的引腳左邊開始按逆時針方向順序編號，見圖1（a）。雙列直插型單時基電路的引腳編號方法是把集成片平放，從帶標志的引腳開始按逆時針方向順序編號，見圖1（b）。556雙時基電路的封裝只有14腳雙列直插型一種。引腳按雙列直插型集成電路的統(tǒng)一方法編號，見圖1（C）。

CB555（CB7555）單時基電路各引腳的作用見圖1（a）、（b）和圖2。6腳是閾值輸入端TH，2腳是觸發(fā)輸人端，5腳是控制端VC，4腳是主復(fù)位端，8腳是電源正極Vcc或VDD。3腳是輸出端VO，7腳是放電端DIS，1腳是公共地端GND或VSS。對雙時基電路CB556（CB7556)來講，兩個時基電路共用一個電源端（14）一個地端（7），其余12個腳按左右分開，各為一個獨立的時基電路，見圖1（c）。為了便于應(yīng)用，在圖2上，用圓圈內(nèi)的數(shù)碼表示出單時基電路的引腳號。在小方框內(nèi)用斜線隔開的2個數(shù)碼表示出雙時基電路左右兩個時基電路的引腳號。例如5／9表示左邊時基電路輸出端V01的引腳號是5，右邊時基電路輸出端V02的引腳號是9。

雙極型和CMOS型555電路的內(nèi)部電路和參數(shù)雖然不同，但它們的引腳編號和功能是完全相同的。

二、555時基電路的主要參數(shù)

為了正確使用555時基電路，必須對它的基本特性有所了解。雙極型和CMOS型時基電路在電特性上是有差別的，應(yīng)該分別給出。至于雙時基電路和單時基電路，除了靜態(tài)電流，雙時基電路應(yīng)該是單時基電路的一倍以外，其余參數(shù)是完全相同的。所以只要列出CB555和CB7555的主要參數(shù)并予以說明就可以了。

1．電源電壓和靜態(tài)電流

CB555使用的電源電壓是4．5～16伏，CB7555的電壓范圍比較寬，可以從3～18伏。靜態(tài)電流也叫電源電流，是空載時消耗的電流。在電源電壓是15伏是，CB555的靜態(tài)電流典型值是10mA，CB7555是0．12mA。電源電壓和靜態(tài)電流的乘積就是靜態(tài)功耗?？梢奀MOS型時基電路的靜態(tài)功耗遠小于雙極型時基電路。

2．定時精度

555電路在作定時器使用時，CB555和CB7555的定時精度分別是l％和2％。

3．閾值電壓和閾值電流

當(dāng)555電路閾值輸入端所加的電壓＞=2/3Vcc（或*VDD）時，能使它的輸出從高電平1翻轉(zhuǎn)成低電平0。電壓值2/3VCC就是它的閾值電壓VTH。促使它翻轉(zhuǎn)所需的電流稱為閾值電流ITH。CB555的ITH值約為0．1mA；而CB7555的ITH值只需50pA（1pA=10－6mA）。

4．觸發(fā)電壓觸發(fā)電流

當(dāng)555電路觸發(fā)輸入端所加的電壓＜=1/3Vcc（或VDD）時，能使它的輸出從0翻轉(zhuǎn)成1。電壓值1/3Vcc就是它的觸發(fā)電壓VTR。促使它翻轉(zhuǎn)所需的電流稱為觸發(fā)電流ITR。CB555的ITR值約為0．5mA；而CB7555的ITR值只需50pA。

5．復(fù)位電壓和復(fù)位電流

在555電路的主復(fù)使端上加低電平可以使輸出復(fù)位，即V0=0。所加的復(fù)位電壓VMR應(yīng)低于1伏。復(fù)位端所需的電流稱為復(fù)位電流IMR。CB555的IMR約為400mA；而CB7555的IMR只需0.1mA。

6．放電電流

555電路在作定時器或多諧振蕩器使用時，常常利用放電端給外接電容一個接地放電的通路。從圖2看到，放電電流要通過放電管VT1，因此它的電流要受到限制，電流太大會把放電管燒壞。規(guī)定CB555的放電電流IDIS不大于200mA。CB7555因為受MOS管幾何尺寸的限制，放電電流IDIS的值比較小，約在10~50mA之間，而且是隨電源電壓VDD的數(shù)值變化的；使用的電源電壓越高，放電電流值越大。

7．驅(qū)動電流

驅(qū)動電流是指555電路向負載提供的電流，也叫負載電流IL。根據(jù)555電路的輸出狀態(tài)和負載的接法可以分成拉出電流和吸入電流兩種。當(dāng)輸出是高電平而負載的一端接地時，負載電流從555電路內(nèi)部流出經(jīng)過負載入地，因此稱為拉出電流，見圖3（b）。當(dāng)輸出是低電平而負載的一端接在電源正極時，負載電流從電源正極通過負載流入555內(nèi)部后入地，因此稱為吸入電流，見圖4（C）。這兩種電流都起到驅(qū)動負載的作用，因此統(tǒng)稱為負載電流或驅(qū)動電流。對CB555來講，這兩種電流的值都是200mA。對CB7555來講，吸入電流稍大，大約是5～20mA；拉出電流較小，約是1～5mA。而且它們的數(shù)值也是隨著電源電壓的提高而增大的。

8．工作頻率

555電路在作振蕩器使用時，輸出脈沖的頻率可達500千赫。

555電路的主要參數(shù)見表2。

三、使用555電路時的注意事項。

1．負載的接法

555電路的輸出有高電平和低電平兩種狀態(tài)，好象它內(nèi)部有一個控制開關(guān)能自動動作。當(dāng)輸出是高電平時開關(guān)向上，輸出端VO通過輸出內(nèi)阻R01接到電源正端。見圖3（b）和圖4（b）。當(dāng)輸出是低電平時開關(guān)向下，輸出端VO通過輸出內(nèi)阻R02接到公共地端，見圖3（C）和圖4（c）。CB555的兩個輸出內(nèi)阻都是十幾歐。CB7555的R01值較大，約為幾百歐；R02值較小，只有幾十歐。

由于555電路有兩種輸出狀態(tài)，所以負載的接法有兩種。

種接法是把負載接在555電路輸出端VO和地之間，這是常用的接法，如圖3（a）。在這種接法下．當(dāng)輸出是高電平（VO=1）時，內(nèi)部開關(guān)接到R01上，見圖3（b）。這時電流從電源正端經(jīng)過內(nèi)阻R01流入負載RL后入地，是從555電路向外流進負載的，所以稱為拉出電流或輸出電流。當(dāng)輸出是低電子（V0=0）時，內(nèi)部開關(guān)接到R02上，見圖3（C）。這時負載中沒有電流。

第二種接法是把負載接在電源正端和555電路輸出端Vo之間，如圖4（a）。在這種接法下，當(dāng)輸出是高電平（Vo=1）時，內(nèi)部開關(guān)接到R01上，見圖4（b）。這時負載中沒有電流。只有當(dāng)輸出是低電平（VO=0）時，內(nèi)部開關(guān)接到R02上，如圖4（C）時負載中才有電流流通。這時電流是從電源正端經(jīng)負載RL和內(nèi)阻R02后入地的，是從外面流進555電路的，所以稱為吸入電流或灌入電流。

由于有兩種接法，所以在連接負載時應(yīng)該根據(jù)555電路的輸出狀態(tài)和負載的要求來決定負載的連接方法。例如在使用CB7555時為了取得較大的驅(qū)動電流，可以選擇第二種接法。如果負載是繼電器，則因為繼電器有常開接點和常閉接點兩種不同的接點可供選擇，因此使得555電路更加變化多端，靈活方便。

2．負載能力的擴大

從驅(qū)動電流這個參數(shù)來看，CB555的驅(qū)動能力較大，可以直接帶動小型繼電器、微電機和低阻抗揚聲器。CB7555的驅(qū)動能力較小，只能使用LED指示燈、壓電陶瓷蜂鳴器等負載。要想使CB7555有更大的驅(qū)動能力，可以在輸出端加驅(qū)動放大器。即把555電路輸出端VO接到晶體管VT1的基極，把負載RL接到晶體管的集電極或發(fā)射極回路中，如圖5。這樣就可把負載電流擴大到100mA上下，足以帶動繼電器、微電機等負載。

3．CB555與CB7555的性能比較和選用

從以上介紹看到，CB556的突出優(yōu)點是驅(qū)動能力強，而CB7555的突出優(yōu)點是電源電壓范圍寬、輸入阻抗高、功耗低。因此在實際應(yīng)用中，在負載輕、要求功耗低和使用較低電源電壓以及定時要求長（定時電阻＞10兆歐）的場合，應(yīng)核選用CB7555或CB7556。而在負載較重的場合則應(yīng)選用CB555或CB556。

4.注意特殊型號和特殊封裝

在使用中有時會遇到一些特殊型號和特殊封裝，這時首先應(yīng)核查閱資料，弄清它們的型號、封裝和引腳以及電特性。例如日本三菱公司的M51841是時基電路；而美國國家半導(dǎo)體公司的MM555是模擬門開關(guān)電路。

555時基電路的單穩(wěn)態(tài)工作方式和應(yīng)用

555電路有單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)和無穩(wěn)態(tài)3種基本工作方式。用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等等。

讓我們先從555的單穩(wěn)電路開始。

一、什么是單穩(wěn)電路

所謂單穩(wěn)電路就好象是一扇彈簧門。平時老是保持著關(guān)閉的狀態(tài)，只有在外力推動時它才會打開；但在開了一會兒之后它又會自動關(guān)閉。我們把關(guān)閉狀態(tài)叫做“穩(wěn)態(tài)”，而把從推開門到恢復(fù)到關(guān)閉這一段時間的狀態(tài)叫做“暫穩(wěn)態(tài)”。

555的單穩(wěn)電路由555電路本身和一個RC定時電路兩大部分組成。555電路的輸入端就接在定時電路中的定時電容CT上。在第1講中已介紹過：可以把555電路看成是一個特殊的R-S觸發(fā)器，它的兩個輸人端的觸發(fā)電平要求不同，閾值要求也不同。因此，555單穩(wěn)電路的工作過程大致是：先取這個特殊觸發(fā)器兩種狀態(tài)中的一種作為單穩(wěn)電路的穩(wěn)態(tài)。然后用輸入脈沖或人工板動開關(guān)等方法去啟動這個電路，使它從原來的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)，即進人暫穩(wěn)態(tài)。與此同時，開始給定時電容CT充電，等CT上的電壓達到閾值電壓時，這個特殊的觸發(fā)器就會從暫穩(wěn)態(tài)又翻轉(zhuǎn)回到原來的穩(wěn)態(tài)。從暫穩(wěn)態(tài)開始到完全恢復(fù)成穩(wěn)態(tài)的這段時間就是暫穩(wěn)態(tài)的時間。假定翻轉(zhuǎn)的時間小到可以忽略不計，顯然，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時間只和定時電路中電阻電容的數(shù)值有關(guān)而和555電路以及觸發(fā)脈沖天關(guān)。觸發(fā)脈沖在這里只是起著啟動或開關(guān)的作用。至于穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)究竟是高電平還是低電平，根據(jù)電路的要求決定。

可見555單穩(wěn)電路中的兩大部分的分工是：555時甚電路本身好比是一扇門，它只管開或關(guān)；定時電路則是控制開門的時間長短。這兩大部分是必不可少的。

二、兩種555單穩(wěn)電路

常用的555單穩(wěn)電路有2種：第1種是把2個輸入端都接到定時電容CT上，用開關(guān)人工啟動的電路。第2種是把閾值端TH和放電端DIS接到定時電容CT上，用脈沖從觸發(fā)端輸入啟動的電路。第1種電路常用作定時控制，第2種電路的用途比較廣，除定時控制外，還可作分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)檢測、脈沖失落檢測、脈沖寬度檢測以及玩具游戲機電路等。

1．人工啟動式

這種單穩(wěn)電路是把閾值端TH（6）和觸發(fā)端（2）同時接在定時電容CT上，在定時電容兩端并聯(lián)一個按鈕開關(guān)SB，用人工按動開關(guān)的方法來啟動這個電路。定時電路中電阻RT和電容CT的數(shù)值是由定時時間的要求決定的。為了保證電路可靠地工作，總復(fù)位端（4）應(yīng)該接到電源正端，電壓控制端VC（5）在不使用時應(yīng)該接1個容量為0．01微法的電容防止干擾。放電端DIS（7）不用時可以懸空，見圖1（a）。

現(xiàn)在來看看它的穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)以及它們的轉(zhuǎn)換過程。

（1）穩(wěn)態(tài)：電路接上電源后，電容CT上的電壓很快被充到等于電源電壓VCC。按第1講的方法把555電路簡化成1個特殊的觸發(fā)器，因為放電端DIS懸空不用可以略去不畫，于是可以把圖1（a）簡化成圖1（b）?？梢钥吹剑阂驗镃T上的電壓等于VCC：VCT=VCC，對于這個特殊的觸發(fā)器來講，它的兩個輸入端都是高電平：即R=1、=1。對照這個特殊觸發(fā)器的邏輯功能表，它的輸出應(yīng)接是低電平，即VO=0。它就是這個單穩(wěn)電路的穩(wěn)態(tài)。

（2）暫穩(wěn)態(tài)：按一下按鈕開關(guān)SB，電容CT上的電壓很快降到零：VCT=0。對這個特殊的觸發(fā)器來講，兩個輸人端都是低電平：R=0、=0。對照它的邏輯功能表，它的輸出應(yīng)該轉(zhuǎn)成高電平，即VO=1。當(dāng)按鈕開關(guān)放開后，這個特殊的觸發(fā)器保持輸出高電平，同時電源電壓向定時電容CT充電，暫穩(wěn)態(tài)開始，見圖1（C）。

經(jīng)過一段時間ta之后，CT上的電壓上升到VCT＞2／3Vcc，即達到觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的閾值電壓時，這個特殊觸發(fā)器的輸入端都成為高電子：R=1、=1，于是它的輸出又立即翻轉(zhuǎn)成低電平。即VO=0。也就是暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，又回到穩(wěn)態(tài)。

555電路的輸出從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平以后到再恢復(fù)到低電平的這段時間就是單穩(wěn)電路的暫穩(wěn)態(tài)時間td。它也叫做定時時間或延時時間。它是和定時電路中RT和CT的數(shù)值有關(guān)的；RT和CT的數(shù)值越大，定時時間td越長。它們之間的關(guān)系:td=1.1RTCT。RT的單位是歐姆、CT的單位是法拉、td的單位是秒。例如：RT是1兆歐、CT是1微法時，td=1．1秒。

這是555單穩(wěn)工作方式的第1種電路。但是在具體應(yīng)用時它會有很多變型。例如定時電容和定時電阻的位置，可以是電阻在上電容在下，也可以是電容在上電阻在下；負載的按法也有接在VO與地之間或接在VO與Vcc之間；人工啟動的開關(guān)可以并聯(lián)在電容CT上，也可以串聯(lián)在電源中等等。于是使得電路變得更加復(fù)雜難以識別。但只要抓住這個電路的2個特點：①有一個RC定時電路，2、6輸入端同時接在定時電容CT上，②用人工扳動開關(guān)或類似的方法觸發(fā)啟動的，就能確定它是屬于人工啟動式的單穩(wěn)電路。

2、脈沖啟動式

555單穩(wěn)工作方式的第2種基本電路和第1種基本電路不同的地方是；①把閾值端TH（6）和放電端DIS（7）同時接到定時電容CT上．使電容有自動快速放電的功能；②用觸發(fā)器（2）作脈沖輸入啟動端，平時要求接高電平，輸入負脈沖時才能使電路啟動。其它各端的接法和第1種基本電路相同。見圖2（a）。

現(xiàn)在來看看這個電路是怎樣工作的。

（1）穩(wěn)態(tài)：電源接通后，因為觸發(fā)端平時接高電平，對這個特殊的觸發(fā)器來講，它的輸入端是高電平：=1，所以它的輸出被置成零：VO=0。內(nèi)部放電開關(guān)SA接通，DIS端接地，定時電容CT上電壓為0，這個特殊觸發(fā)器的另一輸入端為R=0。因此它的輸出保持低電平：VO=0