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2016-11-30 02:04:55 科学百科 阅读 2 次

 简介/555 编辑

555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图如右图所示。
它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3
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 的反相输入端的电压为 2VCC /3,C2 的同相输入端的电压为VCC /3。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。
2脚:低触发端TR。
3脚:输出端Vo
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。
6脚:高触发端TH。
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。
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。
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6—1示。
表6—1 555定时器的功能表
清零端
高触发端TH555
555定时器
低触发端TR
Q
放电管T
功能
0
×
×
0
导通
直接清零
1
0
1
x
保持上一状态
保持上一状态
1
1
0
1
截止
置1
1
0
0
1
截止
置1
1
1
1
0
导通
清零

发展/555 编辑


概述 是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路,因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前,流行的产品主要有4个:BJT两个:555,556(含有两个555);CMOS两个:7555,7556(含有两个7555)。
555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上,比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200mA。
比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB,根据C1和C2的另一个输入端——触发输入和阈值输入,可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时,RS触发器被强制复位。若无需复位操作,复位端应接高电平。

应用/555 编辑

555的应用:
555定时器
(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;
如右图,
振荡周期: T=0.7(R1+2R2)C555
555定时器
(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、脉冲信号发生器、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。

实例/555 编辑

单稳态电路
前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态并且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前,触发器处于稳定状态,经触发后,触发器由稳定状态翻转为暂稳状态,暂稳状态保持一段时间后,又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。
接通电源后,未加负脉冲 ,而C充电, Vc上升,当Vc=2Vcc/3 时,RS电路输出为低电平,放电管T导通,Vc快速放电, 使 Vc= 0。这样,在加负脉冲前, 输出为低电平,即Vo= 0,这是电路的稳态。在t = t0时刻 Vi负跳变( Vi端电平小于 Vcc/3),而 Vc= 0(TH端电平小于2Vcc/3 ),所以输出Vo 翻为高电平,T截止,VC充电。 按指数规律上升。t = t1时, 负脉冲消失。t = t2时 Vc上升到2Vcc/3(此时TH端电平大于2Vcc/3 , TR端电平大于Vcc/3 ), Vo又自动翻为低电平。[3]在tw这段时间电路处于暂稳态。t > t2,T导通,C快速放电,电路又恢复到稳态。由分析可得:
输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC
注意:图6—3(a)电路只能用窄负脉冲触发,即触发脉冲宽度ti必须小于tW
555定时器用于实际中的实例有:能发出“叮、咚”声门铃的电路和旋光彩灯控制电路
555定时器单稳态触发器图8-2 555构成单稳态触发器
上图8-2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8-3。
图8-3 单稳态触发器波形图
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。
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。
接通电源后,输出假定是高电平,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2Vcc/3时(TH、端电平大于Vc),输出翻转为低电平。Vo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Vcc/3时(TH、端电平小于Vc),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
输出方波的占空比 为应用电路

设计/555 编辑

555定时器由Hans R. Camenzind于1971年为西格尼蒂克公司设计。西格尼蒂克公司后来被飞利浦公司所并购。
不同的制造商生产的555芯片有不同的结构,标准的555芯片集成有25个晶体管,2个二极管和15个电阻并通过8个引脚引出(DIP-8封装)。[2]555的派生型号包括556(集成了两个555的DIP-14芯片)和558与559。
NE555的工作温度范围为0-70°C,军用级的SE555的工作温度范围为−55到+125 °C。555的封装分为高可靠性的金属封装(用T表示)和低成本的环氧树脂封装(用V表示),所以555的完整标号为NE555V、NE555T、SE555V和SE555T。一般认为555芯片名字的来源是其中的三枚5KΩ电阻[3],但Hans Camenzind否认这一说法并声称他是随意取的这三个数字。
555还有低功耗的版本,包括7555和使用CMOS电路的TLC555。[4]7555的功耗比标准的555低,而且其生产商宣称7555的控制引脚并不像其他555芯片那样需要接地电容,同时供电与地之间也不需要消除毛刺的去耦电容。

引脚/555 编辑

DIP封装的555芯片各引脚功能如下表所示:
555芯片引脚图

用途/555 编辑

555定时器可工作在三种工作模式下:
单稳态模式:在此模式下,555功能为单次触发。应用范围包括定时器,脉冲丢失检测,反弹跳开关,轻触开关,分频器,电容测量,脉冲宽度调制(PWM)等。
无稳态模式:在此模式下,555以振荡器的方式工作。这一工作模式下的555芯片常被用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制(PPM)等电路中。如果使用热敏电阻作为定时电阻,555可构成温度传感器,其输出信号的频率由温度决定。
双稳态模式(或称施密特触发器模式:在DIS引脚空置且不外接电容的情况下,555的工作方式类似于一个RS触发器,可用于构成锁存开关。

衍生芯片/555 编辑

555定时器有许多不同公司生产的衍生型号,其中有引脚功能不同的型号,也有采用CMOS的设计。有的芯片中包括数个集成的555定时器。555芯片家族的其他一些型号如下:

555
555定时器