555集成定時(shí)器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及工作原理

1、.555集成定時(shí)器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及工作原理 答：在數(shù)字系統(tǒng)中，為了使各部分在時(shí)間上協(xié)調(diào)動(dòng)作，需要有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。用來產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的電路稱為時(shí)基電路。555集成定時(shí)器就是其中的一種。它是一種由模擬電路與數(shù)字電路組合而成的多功能的中規(guī)模集成組件，只要配少量的外部器件，便可很方便的組成觸發(fā)器、振蕩器等多種功能電路。因此其獲得迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 555集成定時(shí)器的工作原理如下：圖2-65a所示為其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。管腳排列如圖2-65b所示。整個(gè)電路包括分壓器，比較器，基本RS觸發(fā)器和放電開關(guān)四個(gè)部分。 (1)分壓器 由三個(gè)5k的電阻串聯(lián)組成分壓器，其上端接電源VCC(8端)，下端接地(1端

2、)，為兩個(gè)比較器A1、A2提供基準(zhǔn)電平。使比較器A1的“+”端接基準(zhǔn)電平2VCC3(5端)，比較器A2的“-”端接VCC3。如果在控制端(5端)外加控制電壓可以改變兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電平。不用外加控制電壓時(shí)，可用0.01F的電容使5端交流接地，以旁路高頻干擾。 (2)比較器A1、A7是兩個(gè)比較器。其“+”端是同相輸人端，“-”端是反相輸入端。由于比較器的靈敏度很高，當(dāng)同相輸入端電平略大于反相端時(shí)，其輸出端為高電平；反之，當(dāng)同相輸入端電平略小于反相輸人端電平時(shí)，其輸出端為低電平。因此，當(dāng)高電平觸發(fā)端(6端)的觸發(fā)電平大于2VCC3時(shí)，比較器A1的輸出為低電平；反之輸出為高電平。當(dāng)?shù)碗娖接|發(fā)端(2端

3、)的觸發(fā)電平略小于VCC3時(shí)，比較器A2的輸出為低電平；反之，輸出為高電平。 (3)基本RS觸發(fā)器 比較器A1和A2的輸出端就是基本RS觸發(fā)器的輸入端RD和SD。因此，基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)(3端的狀態(tài))受6端和2端的輸入電平控制。圖中的4端是低電平復(fù)位端。在4端施加低電平時(shí)，可以強(qiáng)制復(fù)位，使Q=0。平時(shí)，將4端接電源VCC的正極。 (4)放電開關(guān)圖中晶體管VT構(gòu)成放電開關(guān)，使用時(shí)將其集電極接正電源，基極接基本RS觸發(fā)器的Q端。當(dāng)Q=0時(shí)，VT截止；當(dāng)Q=1時(shí)，VT飽合導(dǎo)通?？梢娋w管VT作為放電開關(guān)，其通斷狀態(tài)由觸發(fā)器的狀態(tài)決定。555定時(shí)器555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字 模擬混合集成電路，可

4、以方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后數(shù)碼為555，CMOS型產(chǎn)品型號(hào)最后數(shù)碼為7555。一、 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能 555定時(shí)器有兩個(gè)比較器 C1和 C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放電管，輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。電路圖如圖8.5.1。圖8.5.1 555定時(shí)器比較器C1和C2的參考電壓分別為UR1和UR2，根據(jù)C1和C2的另一個(gè)輸入端觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)，RS觸發(fā)器被強(qiáng)制復(fù)位。若無需復(fù)位操作，復(fù)位端應(yīng)接高電平。由于三個(gè)電阻等值，所以

5、當(dāng)沒有控制電壓輸入時(shí)，當(dāng)控制電壓外接時(shí)，如外接 ,則為防止干擾，控制電壓端懸空時(shí)，應(yīng)接一濾波電容到地。555定時(shí)器的邏輯功能如圖8.5.1。二、555定時(shí)器的應(yīng)用 1 用555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器圖6.5.2 用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器01mF為濾波電容，提高VR1和VR2的穩(wěn)定性。C1與C2的參考電壓不同，因而基本RS觸發(fā)器的置0信號(hào)和置1信號(hào)必然發(fā)生在輸入信號(hào)VI的不同電平?；夭铍妷篤T=VT+VT-=VCC/32 用555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 如圖8.5.3，a為電路連接，b為各點(diǎn)波形。圖6.5.3中R2、C2為單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路；R1、C1為輸入微分電路；C3為濾波電容，典型值為

6、0.01F。無觸發(fā)時(shí)，u2UA，VCC通過R2對(duì)C2充電，當(dāng)u6UB，u0為低電平，C2通過放電管T放電，u0不變，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。觸發(fā)后，u2UA，u0變?yōu)楦唠娖剑娐愤M(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；由于放電管截止，C2又被充電，當(dāng)u6UB，u0翻回到低電平，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。u0的輸出脈寬為負(fù)脈沖觸發(fā)，輸出脈沖的寬度等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間。即tW等于電容電壓在充電過程中從0上升至2VCC/3所需時(shí)間：3 用555定時(shí)器接成多諧振蕩器 1）電路結(jié)構(gòu)圖 8.5.6 用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器2）工作原理 多諧振蕩器只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。假設(shè)當(dāng)電源接通后，電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)，電容C上電壓UC略低于 ，Uo輸出高電平，V1截

7、止，電源UCC通過R1、R2 給電容C充電。隨著充電的進(jìn)行UC逐漸增高，但只要 ， 輸出電壓Uo就一直保持高電平不變，這就是第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)電容C上的電壓UC略微超過 時(shí)(即U6和U2均大于等于 時(shí))， RS觸發(fā)器置 0，使輸出電壓Uo從原來的高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，即Uo=0，V1導(dǎo)通飽和，此時(shí)電容C通過R2和V1放電。隨著電容C放電，UC下降，但只要 ， Uo就一直保持低電平不變，這就是第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)UC下降到略微低于 時(shí)，RS觸發(fā)器置 1，電路輸出又變?yōu)閁o=1，V1截止，電容C再次充電，又重復(fù)上述過程，電路輸出便得到周期性的矩形脈沖。其工作波形如圖圖 8.5.6 (b)所示。3）振蕩周期T的計(jì)算 多諧振蕩器的振蕩周期為兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，T=T1+T2。由圖圖 8.5.6 (b)UC的波形求得電容C的充電時(shí)間T1和放電時(shí)間2各為因而，振蕩周期 占空比 則占空比q