集成时基电路又称为集成定时器或555 电路,是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,由于内部电压标准使用了3 个5 kΩ 电阻,故取名555 电路。其电路类型有双极型和CMOS 型两大类,两者的结构与工作原理类似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555 或556;所有的CMOS 产品型号最后四位数码都是7555 或7556,两者的逻辑功能和引脚排列完全相同,易于互换。555 和7555 是单定时器,556 和7556 是双定时器。双极型的电源电压VCC=+5 ~+15 V,输出的最大电流可达200 mA,CMOS 型的电源电压为+3~+18 V。
1)555 电路的工作原理
T 为放电管,当T 导通时,将给接于7 脚的电容器提供低阻放电通路。
555 定时器主要是与电阻、电容构成放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路,可方便地构成单稳态触发器,多谐振荡器,施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。
图5.6.1 555 定时器内部框图及引脚排列
2)555 定时器的典型应用
(1)单稳态触发器
通过改变R,C 的大小,可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时,可直接驱动小型继电器,并可以使用复位端(4 脚)接地的方法来中断暂态,重新计时。此外尚须用一个续流二极管与继电器线圈并接,以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。
(2)多谐振荡器
图5.6.2 555 构成的单稳态触发器
图5.6.3 555 构成的多谐振荡器
555 电路要求R1与R2均应大于或等于1 k Ω,但R1+R2应小于或等于3.3 M Ω。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性,555 定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此这种形式的多谐振荡器应用很广。
(3)占空比可调的多谐振荡器(www.xing528.com)
占空比可调的多谐振荡器电路如图5.6.4 所示,它比图5.6.3 电路增加了一个电位器和两个导引二极管。D1,D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径(充电时D1导通,D2截止;放电时D2导通,D1截止)。B
可见,若取RA=RB,电路即可输出占空比为50%的方波信号。
(4)占空比与频率均可调的多谐振荡器
占空比与频率均可调的多谐振荡器电路如图5.6.5 所示。对C1充电时,充电电流通过R1,D1,RW2和RW1;放电时通过RW1,RW2,D2,R2。当R1=R2、RW2调至中心点,因充放电时间基本相等,其占空比约为50%,此时调节RW1仅改变频率,占空比不变。如RW2调至偏离中心点,再调节RW1,不仅振荡频率改变,而且对占空比也有影响。RW1不变,调节RW2仅改变占空比,对频率无影响。因此,当接通电源后,应首先调节RW1使频率至规定值,再调节RW2,以获得需要的占空比。若频率调节的范围比较大,还可以用波段开关改变C1的值。
图5.6.4 占空比可调的多谐振荡器
图5.6.5 占空比与频率均可调的多谐振荡器
(5)施密特触发器
斯密特触发器电路如图5.6.6 所示,只要将脚2,6 连在一起作为信号输入端,即得到施密特触发器。如图5.6.7 所示出了Us,Ui和Uo的波形图。
图5.6.6 555 构成的施密特触发器
图5.6.7 波形变换图
图5.6.8 电压传输特性
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