555定时工作原理.doc

1 概述 555定时器的简介 555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路,利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便,所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。自从signetics公司于1972年推出这种产品以后国际上个主要的电子器件公司也都相继的生产了各自的555定时器产品。尽管产品型号繁多,但是所有双极型产品型号最后的3位数码都是555,所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555.而且,它们的功能和外部引脚排列完全相同。 555定时器的应用 1构成施密特触发器,用于TTL系统的接口,整形电路或脉冲鉴幅等; 2构成多谐振荡器,组成信号产生电路; 3构成单稳态触发器用于定时延时整形及一些定时开关中。 555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路如定时器、分频器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。 555定时器的电路结构与工作原理 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压当 5 脚悬空时,则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3,C2 的反相输入端的电压为VCC 若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3则比较器 C2 的输出为 0,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3,同时 TR 端的电压大于VCC /3,则 C1 的输出为 0,C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出为 0 电平。 它的各个引脚功能如下: 1脚:外接电源负端VSS或接地一般情况下接地。 8脚:外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。 3脚:输出端Vo 2脚:低触发端 6脚:TH高触发端 4脚:是直接清零端。当此端接低电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。 5脚:VC为控制电压端。若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。 7脚:放电端。该端与放电管集电极相连用做定时器时电容的放电。 在1脚接地,5脚未外接电压,两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下,555时基电路的功能表如表1示。 3、555定时器与触发器的联系 3.1、555定时器构成单稳态触发器 上图为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管,稳态时555电路输入端处于电源电平,内部放电开关管T导通,输出端Vo输出低电平,当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3VCC,低电平比较器动作,单稳态电路即开始一个稳态过程,电容C开始充电,Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3VCC时,高电平比较器动作,比较器A1翻转,输出Vo从高电平返回低电平,放电开关管T重新导通,电容C上的电荷很快经放电开关管放电,暂态结束恢复稳定,为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图3。 暂稳态的持续时间Tw(即为延时时间)决定于外接元件R、C的大小。 Tw=1.1RC 通过改变R、C的大小,可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时,可直接驱动小型继电器,并可采用复位端接地的方法来终止暂态,重新计时。此外需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。 3.2 555定时器接成多谐振荡器 多谐振荡器又称为无稳态触发器,它没有稳定的输出状态,只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后,经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。 图 4 多谐振荡器和工作波形 接通电源后,假定是高电平,则T截止,电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2— C—地,按指数规律上升,当上升到时(TH、端电平大于),输出翻转为低电平。是低电平,T导通,C放电,放电回路为C—R2—T—地,按指数规律下降,当下降到时(TH、端电平小于),输出翻转为高电平,放电管T截止,电容再次充电,如此周而复始,产生振荡,经分析可得 输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2 输出低电平时间T=R2Cln2 振荡周期 T=(R1+2R2)Cln2 4 555定时器在现实生活中的应用实例 该控制电路的核心是555