時(shí)基集成電路課件

1、第2講 時(shí)基集成電路課件第2講 時(shí)基集成電路課件1、 555電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 555時(shí)基集成電路有雙極型時(shí)基集成電路有雙極型(TTL)電路稱(chēng)電路稱(chēng)555電路和互補(bǔ)電路和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體型金屬氧化物半導(dǎo)體型(CMOS）電路稱(chēng)）電路稱(chēng)7555電路兩大類(lèi)。電路兩大類(lèi)。圖圖7.9中中(a)是是TTL型，型，(b)是是CMOS型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。這兩種型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。這兩種類(lèi)型盡管內(nèi)部電路不同，但都按分壓器、比較器、類(lèi)型盡管內(nèi)部電路不同，但都按分壓器、比較器、RS觸發(fā)觸發(fā)器、輸出級(jí)、放電開(kāi)關(guān)幾部分構(gòu)成，且外特性都相似。器、輸出級(jí)、放電開(kāi)關(guān)幾部分構(gòu)成，且外特性都相似。1)分壓器分壓器 分壓器的

2、作用是通過(guò)三個(gè)電阻，如圖分壓器的作用是通過(guò)三個(gè)電阻，如圖7.9(a)所示的所示的5k，將，將電源電壓分成三個(gè)等分，為比較器提供基準(zhǔn)電壓。其電源電壓分成三個(gè)等分，為比較器提供基準(zhǔn)電壓。其2/3Ucc給給A1的同相端，的同相端，1/3Ucc給給A2的反相端。由于分壓器是由的反相端。由于分壓器是由3個(gè)個(gè)5k的的電阻組成的，所以這種電阻組成的，所以這種IC被稱(chēng)為被稱(chēng)為555時(shí)基集成電路。盡管有的分時(shí)基集成電路。盡管有的分壓器并不是壓器并不是3個(gè)個(gè)5k的電阻的電阻(如圖如圖7.9(b)的的7555，是，是3個(gè)個(gè)100k電阻電阻)，都習(xí)慣稱(chēng)都習(xí)慣稱(chēng)555時(shí)基電路時(shí)基電路。第2講 時(shí)基集成電路課件 2)比較

3、器比較器 比較器由運(yùn)放組成，共有兩個(gè)比較器。其中一個(gè)稱(chēng)比較器由運(yùn)放組成，共有兩個(gè)比較器。其中一個(gè)稱(chēng)為上比較器，輸入端為反相輸入端為上比較器，輸入端為反相輸入端(6腳腳)，比較基準(zhǔn)是，比較基準(zhǔn)是Uf1=2/3Ucc；另一個(gè)則稱(chēng)為下比較器，輸入端為同相輸；另一個(gè)則稱(chēng)為下比較器，輸入端為同相輸入端入端(2腳腳)，比較基準(zhǔn)是，比較基準(zhǔn)是Uf2=1/3Ucc。若在。若在5腳腳(稱(chēng)為控制稱(chēng)為控制端端)外接基準(zhǔn)電壓外接基準(zhǔn)電壓Uc，則，則Uf1=Uc，Uf2=1/2Uc，Un稱(chēng)為稱(chēng)為閥值電平，閥值電平，Uf2稱(chēng)為觸發(fā)電平。稱(chēng)為觸發(fā)電平。 R-S觸發(fā)器：觸發(fā)器：R-S觸發(fā)器是由二個(gè)與非門(mén)交叉組成觸發(fā)器是由二個(gè)

4、與非門(mén)交叉組成(7555IC則為兩個(gè)或非門(mén)交叉組成則為兩個(gè)或非門(mén)交叉組成)。R-S觸發(fā)器有同步觸發(fā)器有同步R-S觸發(fā)器和基本觸發(fā)器和基本R-S觸發(fā)器兩類(lèi)，觸發(fā)器兩類(lèi)，555時(shí)基電路是基本時(shí)基電路是基本R-S觸發(fā)器，這種觸發(fā)器的輸入端要求低電平觸發(fā)。其觸發(fā)器，這種觸發(fā)器的輸入端要求低電平觸發(fā)。其邏輯功能見(jiàn)其真值表邏輯功能見(jiàn)其真值表(表表75所示所示)。第2講 時(shí)基集成電路課件 3)總復(fù)位端總復(fù)位端 555電路有一個(gè)直接置電路有一個(gè)直接置0端端(4腳腳)，接入，接入R-S觸發(fā)器的觸發(fā)器的入端，只要入端，只要U40，不管電路原是什么輸出態(tài)，也不，不管電路原是什么輸出態(tài)，也不管輸入端加什么信號(hào)，管輸入

5、端加什么信號(hào)，555電路輸出電路輸出Uo0，故稱(chēng)此，故稱(chēng)此為總復(fù)位端。平時(shí)應(yīng)確保電路正常工作，故為總復(fù)位端。平時(shí)應(yīng)確保電路正常工作，故U41，即即4腳接高電平。腳接高電平。 4)輸出級(jí)輸出級(jí) 輸出級(jí)是一個(gè)反相器，其輸出是從基本輸出級(jí)是一個(gè)反相器，其輸出是從基本RS觸發(fā)觸發(fā)器的器的Q端輸出。由于反相器的放大作用，使端輸出。由于反相器的放大作用，使555時(shí)基時(shí)基電路帶動(dòng)負(fù)載的能力提高了，可以直接驅(qū)動(dòng)小型繼電路帶動(dòng)負(fù)載的能力提高了，可以直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器、微電機(jī)、揚(yáng)聲器等。電器、微電機(jī)、揚(yáng)聲器等。第2講 時(shí)基集成電路課件第2講 時(shí)基集成電路課件5)放電開(kāi)關(guān)放電開(kāi)關(guān) 555時(shí)基電路的放電開(kāi)關(guān)由晶體三級(jí)

6、管時(shí)基電路的放電開(kāi)關(guān)由晶體三級(jí)管VT(75551C為為CMOS管管)組成。由于組成。由于555電路組成定時(shí)電路時(shí)，定時(shí)的時(shí)間由電路組成定時(shí)電路時(shí)，定時(shí)的時(shí)間由RC電路的充電路的充電時(shí)間常數(shù)決定的。但是為使定時(shí)電路能反復(fù)使用，在完成一次電時(shí)間常數(shù)決定的。但是為使定時(shí)電路能反復(fù)使用，在完成一次定時(shí)控制后應(yīng)將電容器定時(shí)控制后應(yīng)將電容器C上的電荷放掉，為下次定時(shí)控制作好準(zhǔn)上的電荷放掉，為下次定時(shí)控制作好準(zhǔn)備，放電管備，放電管VT就為此而設(shè)。當(dāng)就為此而設(shè)。當(dāng)C充電時(shí)充電時(shí)VT截止，當(dāng)截止，當(dāng)C放電時(shí)放電時(shí)VT飽飽和導(dǎo)通，提供放電通路。和導(dǎo)通，提供放電通路。由于三極管的基極接在觸發(fā)器的由于三極管的基極接在

7、觸發(fā)器的Q端，集電極接放電端端，集電極接放電端7腳，發(fā)射腳，發(fā)射極接地。當(dāng)極接地。當(dāng)555電路的電路的Uo=0，即有，即有Q=1，VT基極為高平，基極為高平，VT飽和飽和導(dǎo)通，使導(dǎo)通，使7腳接地腳接地(忽略管壓降忽略管壓降)。當(dāng)。當(dāng)555電路輸出電路輸出Uo=1，則，則Q=0，使使VT截止，相當(dāng)于截止，相當(dāng)于7腳開(kāi)路，所以腳開(kāi)路，所以VT起到一個(gè)開(kāi)關(guān)作用，故稱(chēng)之起到一個(gè)開(kāi)關(guān)作用，故稱(chēng)之為為“放電開(kāi)關(guān)放電開(kāi)關(guān)”或或“放電管放電管”。第2講 時(shí)基集成電路課件第2講 時(shí)基集成電路課件第2講 時(shí)基集成電路課件2 、 555電路的邏輯關(guān)系電路的邏輯關(guān)系 555電路有兩個(gè)輸人端，分別與兩個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較

8、，反相輸電路有兩個(gè)輸人端，分別與兩個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，反相輸入端入端(6腳腳)，電壓高于，電壓高于2/3Ucc時(shí)，時(shí)，Uo=0，同相輸入端，同相輸入端(2腳腳)電壓低于電壓低于1/3Ucc時(shí)，時(shí)，Uo=1。若兩個(gè)輸入端連在一起，當(dāng)輸入電壓高于。若兩個(gè)輸入端連在一起，當(dāng)輸入電壓高于2/3Ucc，Uo=0；當(dāng)輸入電壓低于；當(dāng)輸入電壓低于1/3Ucc時(shí)，而當(dāng)輸入電壓為時(shí)，而當(dāng)輸入電壓為1/3Ucc2/3Ucc，Uo=Qn，即維持原狀態(tài)不變，即維持原狀態(tài)不變(若原若原Uo=0，仍為，仍為0，若原，若原Uo=1仍為仍為1)。而而555電路總是避開(kāi)兩個(gè)輸入端中同時(shí)有電路總是避開(kāi)兩個(gè)輸入端中同時(shí)有U62/3

9、Ucc，而，而U21/3Ucc的狀況的狀況(U6表示表示腳輸入電壓；腳輸入電壓；U2表示表示腳輸人電壓腳輸人電壓)，可用真值表，可用真值表(見(jiàn)表見(jiàn)表7.6所示所示)概括。概括。 555/7555時(shí)基集成電路，雖然可用真值表時(shí)基集成電路，雖然可用真值表(見(jiàn)表見(jiàn)表7.6)概括，類(lèi)于非概括，類(lèi)于非線(xiàn)性模擬電路，但其內(nèi)部由模擬電路與數(shù)字電路構(gòu)成，它有兩個(gè)輸線(xiàn)性模擬電路，但其內(nèi)部由模擬電路與數(shù)字電路構(gòu)成，它有兩個(gè)輸入端，一是入端，一是，稱(chēng)為閥值輸人端，稱(chēng)為閥值輸人端TH，高電平有效。二是，高電平有效。二是，稱(chēng)為，稱(chēng)為觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入TR，低電平有效；，低電平有效；為輸出端為輸出端Uo；為總復(fù)位端為總復(fù)位

10、端MR，低，低電平有效；電平有效；為放電端為放電端DIS；為電源正極端為電源正極端Ucc或或Udd。為公共為公共地端地端GID或或Uss；為控制端為控制端Uc，若使用外加基準(zhǔn)電壓，若使用外加基準(zhǔn)電壓Uc，則上比，則上比較基準(zhǔn)由較基準(zhǔn)由2/3Ucc變?yōu)樽優(yōu)閁c，下比較基準(zhǔn)由，下比較基準(zhǔn)由1/3Ucc變?yōu)樽優(yōu)?/2Uc。第2講 時(shí)基集成電路課件國(guó)產(chǎn)雙極型型為國(guó)產(chǎn)雙極型型為CB555，但國(guó)內(nèi)常用型號(hào)有，但國(guó)內(nèi)常用型號(hào)有5G1555、FX555，國(guó)外常用型號(hào)有國(guó)外常用型號(hào)有NE555、LM555等。國(guó)產(chǎn)等。國(guó)產(chǎn)CMOS型型號(hào)為型型號(hào)為CB7555，但國(guó)內(nèi)常用型號(hào)有，但國(guó)內(nèi)常用型號(hào)有5G7555、CH7

11、555，國(guó)外常用型號(hào)，國(guó)外常用型號(hào)有有ICM7555等。等。第2講 時(shí)基集成電路課件3、555電路的應(yīng)用電路的應(yīng)用 5557555是一個(gè)多功能多用途的定時(shí)器，它可構(gòu)成施密特是一個(gè)多功能多用途的定時(shí)器，它可構(gòu)成施密特觸發(fā)器如圖觸發(fā)器如圖7.10所示。又可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖所示。又可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖7.11所示，所示，當(dāng)輸入脈寬小于輸出脈寬時(shí)，當(dāng)輸入脈寬小于輸出脈寬時(shí)，R1、C1可不接可不接Ui直接接至直接接至555/7555的的。單穩(wěn)態(tài)延時(shí)：。單穩(wěn)態(tài)延時(shí)：t=RCln3=1.1RC 圖圖7.12是一個(gè)數(shù)字式電容測(cè)量電路。這里是一個(gè)數(shù)字式電容測(cè)量電路。這里555為單穩(wěn)態(tài)電路，為單穩(wěn)態(tài)電路

12、，它的輸出作為計(jì)數(shù)門(mén)控信號(hào)，精度可達(dá)它的輸出作為計(jì)數(shù)門(mén)控信號(hào)，精度可達(dá)0.5，K1-1與與K1-2是同是同步動(dòng)作的量程選擇開(kāi)關(guān)，這里設(shè)有三檔量程步動(dòng)作的量程選擇開(kāi)關(guān)，這里設(shè)有三檔量程(10F、1F、0.1F)，可測(cè)量，可測(cè)量10F以下的電容，以下的電容，RPlRP3分別調(diào)整各量程的分別調(diào)整各量程的滿(mǎn)度，使顯示數(shù)字與滿(mǎn)度，使顯示數(shù)字與CX容量一致，需要注意的是啟動(dòng)脈沖的周容量一致，需要注意的是啟動(dòng)脈沖的周期要足夠長(zhǎng)，不能與期要足夠長(zhǎng)，不能與555單穩(wěn)態(tài)時(shí)間相等或更短，啟動(dòng)周期長(zhǎng)單穩(wěn)態(tài)時(shí)間相等或更短，啟動(dòng)周期長(zhǎng)一些有利于觀察顯示的數(shù)字，每次測(cè)量只要啟動(dòng)一次。一些有利于觀察顯示的數(shù)字，每次測(cè)量只要啟

13、動(dòng)一次。第2講 時(shí)基集成電路課件其工作過(guò)程：?jiǎn)?dòng)脈沖經(jīng)門(mén)其工作過(guò)程：?jiǎn)?dòng)脈沖經(jīng)門(mén)1與門(mén)與門(mén)2整形，再經(jīng)整形，再經(jīng)3DG6反相放大變成反相放大變成負(fù)啟動(dòng)脈沖去觸發(fā)負(fù)啟動(dòng)脈沖去觸發(fā)555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，555將輸出正比于被測(cè)將輸出正比于被測(cè)電容電容Cx的定時(shí)門(mén)控脈沖，在該門(mén)控脈沖的定時(shí)門(mén)控脈沖，在該門(mén)控脈沖(高電平高電平)期間，期間，1MHz時(shí)鐘時(shí)鐘脈沖通過(guò)門(mén)脈沖通過(guò)門(mén)3送到計(jì)數(shù)譯碼顯示單元，結(jié)果顯示的數(shù)字大小正比于送到計(jì)數(shù)譯碼顯示單元，結(jié)果顯示的數(shù)字大小正比于Cx容量的大小。容量的大小。此外，還可構(gòu)成多諧振蕩器，如圖此外，還可構(gòu)成多諧振蕩器，如圖7.13所示。其振蕩周期所示。其振蕩周期T為：為： T=Tp2+Tp1=0.69(R1+R2)C 由上式可見(jiàn)，只有在由上式可見(jiàn)，只有在R1R2時(shí)，占空比時(shí)，占空比D才接近才接近50的理想的理想方波。若要構(gòu)成方波。若要構(gòu)成50的方波可采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器的方波可采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器的方法，如圖的方法，如圖7.14所示，這種方法特別適用所示，這種方法特別適用7555CMOS定時(shí)器。定時(shí)器。RL的作用是提升高電平輸出電壓，對(duì)于的作用是提升高電平輸出電壓，對(duì)于7555可用可用l0k，若為，若為555，RL選用選用lk 。第2講 時(shí)基集成電路課件第2講 時(shí)基集成電路課件第2講 時(shí)