555电路原理教学文案2021.docx

精品文档555 电路原理（一） 555 芯片引脚图及引脚描述555 的 8 脚为集成电路工作电压输入端，电压为 5～18V ，以 UCC 表示；从分压器上看出，上比较器 6 脚 A1 的５脚接在 R1 和 R2 之间，所以 5 脚的电压固定在 2UCC/3 上；下比较器 A2 接在 R2 与 R3 之间， A2 的同相输入端电位被固定在 UCC/3 上；1 脚为地； 2 脚为触发输入端； 3 脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器 6 脚和下比较器 2 脚的控制；当触发器接受上比较器 A1 从 R 脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态， 3 脚输出低电平；2 脚和 6 脚为互补的， 2 脚只对低电平起作用， 高电平对它不起作用， 即电压小于 1Ucc/3 ， 此时 3 脚输出高电平； 6 脚为阈值端， 只对高电平起作用， 低电平对它不起作用， 即输入 电压大于 2 Ucc/3 ，称高触发端， 3 脚输出低电平，但有一个先决条件，即 2 脚电位必须大于1Ucc/3 时才有效； 3 脚在高电位接近电源电压 Ucc，输出电流最大可打 200mA ；4 脚为复位端，当 4 脚电位小于 0.4V 时，不管 2.6 脚状态如何，输出端 3 脚都输出低电平；5 脚为控制端；7 脚称放电端，与 3 脚输出同步，输出电平一致，但 7 脚并不输出电流，所以 3 脚称为实高（或低） .7 脚称为虚高；（二） 555 集成电路的框图及工作原理555 集成电路开始为作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或 555 时基电路；但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，仍可用于调光.调温.调压.调速等多种控制及计量检测；此外，仍可以组成脉冲振荡.单稳.双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源.电源变换.频率变换.脉冲调制等；由于它工作可靠.使用方便.价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中， 555 集成电路内部有几十个元器件，有分压器.比较器.基本 R-S 触发器.放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，为模拟电路和数字电路的混合体，如图 1 所示；555 芯片管脚介绍精品文档555 集成电路为 8 脚封装， 双列直插型， 如图 2(A) 所示，按输入输出的排列可看成如图2(B) 所示；其中 6 脚称阈值端 (TH) ，为上比较器的输入； 2 脚称触发端 (TR) ，为下比较器的输入； 3 脚为输出端 (Vo)，它有 O 和 1 两种状态，由输入端所加的电平决定； 7 脚为放电端(DIS) ，它为内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也为由输入端的状态决定； 4 脚为复位端 (MR) ，加上低电平时可使输出为低电平； 5 脚为控制电压端 (Vc), 可用它改变上下触发电平值； 8 脚为电源端， 1 脚为地端；图 2 555 集成电路封装图我们也可以把 555 电路等效成一个带放电开关的 R-S 触发器，如图 3(A) 所示，这个特殊的触发器有两个输入端：阈值端 (TH) 可看成为置零端 R，要求高电平，触发端 (TR) 可看成为置位端 S，要求低电平， 有一个输出端 Vo，Vo 可等效成触发器的 Q 端，放电端 (DIS) 可看成为由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的 Q 端控制： Q=1 时 DIS 端接地， Q=0 时DIS 端悬空；另外仍有复位端 MR ，控制电压端 Vc ，电源端 VDD 和地端 GND ；这个特殊的触发器有两个特点：(1) 两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端 R 即阈值端 (TH) 要求高电平，而置位端 s即触发端 (TR) 就要求低电乎 ;(2) 两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也不同，当 V c 端不接控制电压时， 对 TH(R) 端来讲， >2/3VDD 为高电平 1,<2/3VDD 为低电平 0：而对 TR(S) 端来讲， >1/3VDD 为高电平 1， <1/3VDD 为低电平 0；如果在控制端 (Vc) 上控制电压 Vc 时，这时上触发电平就变成 Vc 值，下触发电平就变成 1/2Vc 值，可 见改变控制端的控制电压值就可以改变上 下触发电平值；它的功能表见图 3(B) 所示；图 3 555 电路等效 R— S 触发器555 集成电路有双极型和 CMOS 型两种； CMOS 型的优点为功耗低.电源电压低.输入阻抗高， 但输出功率较小，输出驱动电流只有几毫安； 双极型的优点为输出功率大， 驱动电流达 200 毫安，其他指标就不如 CMOS 型的；（三）典型应用电路555 的应用电路很多，只要改变 555 集成电路的外部附加电路，就可以构成几百种应用电路，大体上可分为 555 单稳. 555 双稳及 555 无稳(即振荡器 )三类；1. 555 单稳电路单稳电路有一个稳态和一个暂稳态， 为利用电容的充放电形成暂稳态的， 因此它的输入端都带有定时电阻和定时电容，常见的 555 单稳电路有两种：1) 人工启动型将 555 电路的 6.2 脚并接起来接在 RC 定时电路上，在定时电容 CT ，两端接按钮开关SB，就成为人工启动型 555 单稳电路，如图 4(a) 所示，用等效触发器替代 555，并略去与单稳工作无关的部分后见图 4(b) 所示，下面分析它的工作原理：稳态： 接上电源后， 电容 CT 很快充电到 VDD ，从图 4(b) 看到， 触发器输入 R=1，S=1， 从功能表看到输出 Vo=0 ，这为它的稳态；暂稳态：按下开关 SB， CT 上电荷很快放到零，相当于触发器输入 R=0 ，S=0，输出立即翻转成 Vo=l ，暂稳态开始；开关放开后，电源又向 CT 充电，经过时间 TD 后， CT 上电压上升到 >2/3VDD 时，输出又翻转成 Vo=O，暂稳态结束； TD 就为单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻 RT 和定时电容 CT 的值有关： TD=1.1RTCT ；图 4 人工启动型 555 单稳电路2) 脉冲启动型将 555 电路的 6. 7 脚并接起来接在定时电容 CT 上，用 2 脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图 5(a) 所示，电路的 2 脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，用等效触发器替代 555 后见图 5 6)所示，下面分析它的工作原理：稳态：接上电源后， R=1， S=1，输出 Vo=0 ，DIS 端接地， CT 上的电压为 0 即 R=0， 输出仍保持 Vo=0 ，这为它的稳态；暂稳态：输入负脉冲后，输入 S=0，输出立即翻转成 Vo=1 ，DIS 端开路，电源通过 RT向 CT 充电，暂稳态开始； 经过时间 TD 后，CT 上电压上升到 >2/3VDD 时，输入又成为 R=1，S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成 Vo=0 ，暂稳态结束；这时内部放电开关接通， DIS 端接地， CT 上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备；电路的定时时间TD=1.1RTCT ； 这两种单稳电路常用作定时延时控制；图 5 脉冲启动型单稳电路2. 555 双稳电路常见的 555 双稳电路有两种：1) R-S 触发器型双稳将 555 电路的 6. 2 脚作为两个控制输入端， 7 端不用，就成为一个 R-S 触发器；注意两个输入端的触发电平和阈值电压不同，如图 6(a)所示，有时可能只有一个控制端，这时另 外一个控制端要设法接死，根据电路要求可以把 R 端接到电源端，如图 6(b) 所示，也可以把 S 接地，用 R 端作输入；有两个输入端的双稳电路常用作电机调速. 电源上下限告警等用途； 有一个输入端的双稳电路作为单端比较器用于各种检测电路；图 6 555 构成 R-S 触发器2) 施密特触发器型双稳将 555 电路的 6. 2 脚并接起来接成只有一个输入端的触发器，如图 7(a)所示，这个触发器输出电压和输入电压的关系为一个长方形的回线形， 如图 7(b) 所示， 从曲线可知， 当输入 V1=0 时输出 Vo=1 ，当输入电压从 0 上升到 >2/3VDD 后， Vo 翻转成 0，当输入电压从最高值下降到 <1/3VDD 后， Vo 又翻转成 1；由于它的输入有两个不同的阈值电压，所以，这种电路常用于电子开关，各种控制电路.波形的变换和整形，如图 8 所示；图 7 555 构成施密特触发器图 8 波形的变换和整形3. 555 振荡器电路 ( 无稳电路 )由 555 定时器构成的多谐振荡器如图 9(a) 所示，其工作波形见图 9(b)；接通电源后，电源 VDD 通过 R1 和 R2 对电容 C 充电，当 Uc<1/3VDD 时，振荡器输出Vo=1 ，放电管截止； 当 Uc 充电到≥ 2/3VDD 后，振荡器输出 Vo 翻转成 0，此时放电管导通， 使放电端 (DIS) 接地，电容 C 通过 R2 对地放电，使 Uc 下降；当 Uc 下降到≤ 1/3VDD 后， 振荡器输出 Vo 又翻转成 1，此时放电管又截止，使放电端 (DIS) 不接地，电源 VDD 通过 R1 和 R2 又对电容 C 充电，又使 Uc 从 1/3VDD 上升到 2/3VDD, 触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端 Vo 得到连续变化的振荡脉冲波形；脉冲宽度 TL ≈ 0.7R2C，由电容 C 放电时间决定； TH=0.7(R1+R2)C ，由电容 C 充电时间决定，脉冲周期 T≈ TH+TL ；图 9 555 构成多谐振荡器上面仅讨论了由 555 定时器构成的几种典型应用实例； 实际上， 由于 555 定时器灵敏度高，功能灵活，因而在电子电路中获得广泛应用；。