時(shí)基電路的四種常用電路

1、555時(shí)基電路的四種常用電路555時(shí)基電路是一種雙極型的時(shí)基集成電路，工作電源為4. 5v18v,輸岀電平可與 TTL、CMOS和HLT邏輯電路兼容，輸岀電流為200mA，工作可靠，使用簡(jiǎn)便而且成本低，可直接推動(dòng)揚(yáng)聲器、電感等低阻抗負(fù)載，還可以在儀器儀表、自動(dòng)化裝置及各種電器中作定時(shí)及時(shí)間延遲等控制，可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、無(wú) 穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、脈沖發(fā)生器、防盜報(bào)警器、電壓監(jiān)視器等電路，應(yīng)用及其廣泛1 555時(shí)基電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)國(guó)產(chǎn)雙極型定時(shí)器 CB555的電路結(jié)構(gòu)如圖丨所示。它由分壓器、電壓比較器C1和C2、SR鎖存器、緩沖輸岀器和集電極開(kāi)路的放電三極管TD組成。5KSKDISC ：SKTn>

2、圏15陥時(shí)棊電路的內(nèi)祁結(jié)構(gòu)圖1 . 1電壓比較器分壓器由三個(gè)等值電阻串聯(lián)構(gòu)成，將電源電壓Vcc分壓后分別為兩個(gè)電壓比較器提供基準(zhǔn)比較電壓。在控的冋向輸入端接基準(zhǔn)比較電壓VR1，反向輸入端（也稱閾值端TH）外接輸入觸發(fā)信號(hào)電壓，C2的反向輸入端接基準(zhǔn)比較電壓 VR2，冋向輸入端（也稱觸發(fā)端TR'）外接輸入觸發(fā)信號(hào)電壓。1 . 2分壓器電壓比較器C1和C2是兩個(gè)相同的線性電路，每個(gè)電壓比較器有兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)信號(hào)輸岀端C1乙嚴(yán)匕必產(chǎn)寺 O制電壓輸入端 Vco懸空時(shí)，C1、C2的基準(zhǔn)比較電壓分別為接一個(gè)高頻干擾旁路電容。如果Vco外接固定電壓，則1 . 3 SR鎖存器SR鎖存器是由兩個(gè)

3、TTL與非門構(gòu)成，它的邏輯狀態(tài)由兩個(gè)電壓比較器的輸岀電位控制，并有一個(gè)外引岀 的直接復(fù)位控制端 R'D。只要在R'D端加上低電平，輸岀端vo便立即被置成低電平，不受其它輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時(shí)必須使 R'D處于高電平。SR鎖存器有置0（復(fù)位）、置1（置位）和保持三種邏輯功能。 電壓比較器C1的輸岀信號(hào)作為 SR鎖存器的復(fù)位控制信號(hào)，電壓比較器C2的輸岀信號(hào)作為 SR鎖存器的 置位控制信號(hào)。1 . 4集電極開(kāi)路的放電三極管放電三極管實(shí)際上是一個(gè)共發(fā)射極接法的雙極型晶體管開(kāi)關(guān)電路，其工作狀態(tài)由SR鎖存器的Q'端控制,集電極引岀片外，外接RC充放電電路。通常，把引

4、岀片外的集電極稱為放電端（DISC）。1 . 5輸出緩沖器輸出緩沖器由反相器構(gòu)成。其作用是提高時(shí)基集成電路的負(fù)載能力，并隔離負(fù)載與時(shí)基集成電路之間的影響。輸岀緩沖器的輸入信號(hào)是SR鎖存器Q'的輸岀信號(hào)。2 555時(shí)基電路的基本工作模式555時(shí)基電路的應(yīng)用十分廣泛，用它可以輕易組成各種性能穩(wěn)定實(shí)用電路，但無(wú)論電路如何變化，若將這 些實(shí)用電路按其工作原理歸納分類，其基本工作模式不外乎單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、無(wú)穩(wěn)態(tài)及定時(shí)這四種模式。2 . 1單穩(wěn)態(tài)工作模式在實(shí)際應(yīng)用中，并不總是需要連續(xù)重復(fù)波，有時(shí)只需要電路在一定長(zhǎng)度時(shí)間內(nèi)工作，這種電路只需要工作在單穩(wěn)態(tài)模式。單穩(wěn)態(tài)模式是指電路只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，也稱

5、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，555時(shí)基電路處于復(fù)位態(tài)，即輸出低電平。當(dāng)電路受到低電平觸發(fā)時(shí)，555電路翻轉(zhuǎn)置位進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間內(nèi)，輸岀高電平，經(jīng)過(guò)一段延遲后，電路可自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)工作模式根據(jù)工作原理可分為脈沖啟動(dòng) 的單穩(wěn)和單穩(wěn)型壓控振蕩器。2 . 1 . 1脈沖啟動(dòng)的單穩(wěn)脈沖啟動(dòng)的單穩(wěn)是以 555時(shí)基電路的2端作為觸發(fā)信號(hào)的輸入端，并將由TD和R組成的反相器輸岀電壓接至6端，同時(shí)在6端對(duì)地接入電容 C，就構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路如圖2所示。其穩(wěn)態(tài)時(shí) Vo=O，暫ZM. = ffCln 巳-戶J =«Cin3 =0 _ £ %穩(wěn)態(tài)Vo=l，輸岀脈沖的寬度tW等于

6、暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間。？3通常R的取值在幾百歐姆到幾兆歐姆之間，電容的取值范圍為幾百皮法到幾百微法，tW的范圍為幾微秒到幾分鐘。但隨著 tW的寬度增加它的精度和穩(wěn)定度將下降。脈沖啟動(dòng)的單穩(wěn)電路除了起定時(shí)/延時(shí)作用以外，還可以用于消抖、分/倍頻、脈沖輸岀等。2 . 1 . 2單穩(wěn)型壓控振蕩器（VCO）由555時(shí)基電路組成的壓控振蕩器如圖3所示，圖（a）電路中，2端輸入被調(diào)制脈沖 Vi，5端加調(diào)制信號(hào)Vco。圖（b）電路中，利用輸岀的脈沖，經(jīng)低通濾波、直流放大后，閉環(huán)控制555的控制端（5端），使當(dāng)觸發(fā)頻率升高時(shí)，自動(dòng)減小其暫穩(wěn)寬度，達(dá)到輸出波形的占空比保持不變。單穩(wěn)型壓控振蕩器主要用于脈寬 調(diào)制、壓

7、頻變化、A/D變換等。2 . 2雙穩(wěn)態(tài)工作模式雙穩(wěn)態(tài)工作模式是指電路有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸岀端的電路，它的輸岀端有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即置位態(tài)和復(fù)位態(tài)。這種輸岀狀態(tài)是由輸入狀態(tài)、輸岀端原來(lái)的狀態(tài)和鎖存器自身的性能來(lái)決定的。雙穩(wěn)態(tài)工作模式根 據(jù)工作原理可分為 SR鎖存器和施密特觸發(fā)器。2 . 2 . 1 SR鎖存器(雙限比較器)對(duì)于555時(shí)基電路來(lái)說(shuō)，按照它的邏輯功能完全可以等效于一個(gè)SR鎖存器，如圖4所示，只不過(guò)它是一個(gè)特殊的SR鎖存器。它有兩個(gè)輸入端 TH(R)和TR'(S')，只有一個(gè)輸岀端 Vo(Q)而沒(méi)有Q'端。因?yàn)橐粋€(gè)Q 端就能解決和負(fù)載的連接以及說(shuō)明鎖存器的狀態(tài)，所

8、以省略了Q'端。這個(gè)特殊的SR鎖存器的特殊之處有二：一是它的兩個(gè)輸入端對(duì)觸發(fā)電平的極性要求不同，R端要求高電平，而S'端要求低電平；二是兩個(gè)輸入端的閾值電平不同， R端為了即對(duì)R端來(lái)說(shuō)，時(shí)，匕匕匕詔N輸岀高電平1，而*3 時(shí)輸岀低電平0；對(duì)s'端來(lái)說(shuō)閾值電平為3 ",即'3 w時(shí)，輸岀低電平0，而VS> 1/3VCC時(shí)輸岀高電平1。SR鎖存器常用于比較器、電子開(kāi)關(guān)、檢測(cè)電路、家電控 制器等。2 . 2 . 2施密特觸發(fā)器(滯后比較器)555時(shí)基電路中的兩個(gè)電壓比較器C1和C2,由于它們的參考電壓不同，C1為1/3VCC，C2為1/3VCC，因而S

9、R鎖存器的置0信號(hào)和置1信號(hào)必然發(fā)生在輸入信號(hào)的不同電平。因此，輸岀電壓由高電平變?yōu)榈?電平和由低電平變?yōu)楦唠娖剿鶎?duì)應(yīng)的輸入信號(hào)值也不同，利用這一特性，將它的兩個(gè)輸入端TH和TR相連作為總輸入端便可得到施密特觸器，如圖5所示。施密特觸發(fā)器經(jīng)常用于電子開(kāi)關(guān)、監(jiān)控告警、脈沖整形等。2 . 3無(wú)穩(wěn)態(tài)工作模式無(wú)穩(wěn)態(tài)工作模式是指電路沒(méi)有固定的穩(wěn)定狀態(tài)，555時(shí)基電路處于置位與復(fù)位反復(fù)交替的狀態(tài)，即輸岀端交替岀現(xiàn)高電平與低電平，輸送岀波形為矩形波。由于矩形波的高次諧波十分豐富，所以無(wú)穩(wěn)態(tài)工作模式 又稱為自激多諧振蕩器?？煞譃橹苯臃答佇?、簡(jiǎn)接反饋型多諧振蕩器和無(wú)穩(wěn)型壓控振蕩器。2 . 3 . 1直接反饋型多

10、諧振蕩器 555時(shí)基電路可以組成施密特觸發(fā)器，利用施密特觸發(fā)器的回差特性，在電路的兩個(gè)輸入端與地之間接入充放電電容 C并在輸岀與輸入端之間接入反饋電阻Rf，就組成了一個(gè)直接反饋式多諧振蕩器，如圖6(a)所示。接通電源，電路在每次翻轉(zhuǎn)后的充放電過(guò)程就是它的暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間分別為電容的充電時(shí)間T1和放電時(shí)間 T2。t仁t2=0 . 69RC振蕩周期 T=T1+T2振蕩頻率f=1 / T,電路占空比為 50 %。 改變R、C的值則可改變充放電時(shí)間，即改變電路的振蕩頻率fo電路中充、放電電阻R的取值一般應(yīng)不小于10K Q，如取值過(guò)小，那么充、放電電流過(guò)大，會(huì)使輸岀電壓下降過(guò)多，重負(fù)載時(shí)尤其如

11、此。2. 3 . 2間接反饋型多諧振蕩器直接反饋式多諧振蕩器由于通過(guò)輸出端向電容C充電，輸出受負(fù)載因素的影響，會(huì)造成振蕩頻率的不穩(wěn)定，所以常采用間接反饋式多諧振蕩器，電路如圖6(b)所示。電路的工作過(guò)程不變，但它的工作性能得到很大改善。該電路充電時(shí)經(jīng)R1和R2兩只電阻，而放電時(shí)只經(jīng) R2 一只電阻，兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間不相等，T1=0 . 69(R1+R2)C , T2=0 . 69R2C，振蕩周期 T=T1+T2=0 . 69(R1+2R2)C，振蕩頻率 f=1/T如果將電路進(jìn)行改進(jìn)，接入二極管D1和D2，電路如圖6(c)所示，電容的充電電流和放電電流流經(jīng)不同的路徑，充電電流只流經(jīng)Rl，放電電流只

12、流經(jīng) R2，因此電容 C的充放電時(shí)間分別為T1=0 . 69R1C，T2=O . 69R2C 振蕩周期 T=T1+T2=0.69(R1+R2)C，振蕩頻率 f=l /T。若取 R1=R2，占空比為 50 %。多諧振蕩器在脈沖輸岀、音響告警、家電控制、電子玩具、檢測(cè)儀器、電源變換、定時(shí)器等方面有著廣泛的應(yīng)用。2 . 3 . 3無(wú)穩(wěn)型壓控振蕩器(VCO)7所示。圖(a)電路電容C的充、放電時(shí)間分別為如果間接反饋型多諧振蕩器的控制電壓輸入端不懸空，則構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)壓控振蕩器，電路如圖蕩周期T=T1+T2，振蕩頻率f=1 /T。當(dāng)輸入控制電壓 VI升高時(shí)頻率f將會(huì)降低。圖(b)電路是電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路(V

13、FC)，由運(yùn)算放大器和 555定時(shí)器構(gòu)成，改變負(fù)載電阻RL兩端的電壓降，就可改變555多諧振蕩器的頻率。若負(fù)載為RL,電流為10,則其兩端電壓 Vi=IORL該電壓經(jīng)差分放大器 Al放大100倍，Al輸岀加到555的控制端(5腳)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，這樣，555輸岀(3腳)信號(hào)頻率就與輸入電壓Vi成比例。無(wú)穩(wěn)型壓控振蕩器主要用于脈寬調(diào)制、電壓頻率變換以及A/D變換等。2 . 4定時(shí)工作模式8所示，由于這種電路在應(yīng)用電路中使用定時(shí)工作模式實(shí)質(zhì)上是單穩(wěn)態(tài)工作模式的一種變形，其電路如圖 得較為廣泛，所以可以作為一種基本工作模式?；蜓訒r(shí)電路中，其穩(wěn)態(tài)時(shí)VO=O，暫穩(wěn)態(tài)Vo=1，輸岀脈沖的寬度tW等于暫穩(wěn)態(tài)持

14、續(xù)的時(shí)間，而暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間取決于外接電阻R和電容C的大小。圖(a)是開(kāi)機(jī)時(shí)產(chǎn)生高電平的定時(shí)電路，經(jīng)延遲時(shí)間t后，時(shí)基電路輸岀端將保持輸岀低電平不變，如果要使3腳再次輸岀高電平， 只需按一下按鈕 SB，電容C的存儲(chǔ)電荷即通過(guò) SB泄放，2腳端受低電平觸發(fā)， 555置位，3腳輸岀高電平松開(kāi) SB后定時(shí)即開(kāi)始。此時(shí)電源VDD就通過(guò)定時(shí)電阻 R向C充電，使C兩端的電壓(555的閾值端6腳電平)不斷升高，當(dāng)升至 2/3VCC時(shí)，時(shí)基電路復(fù)位，定時(shí)結(jié)束，3腳恢復(fù)輸岀低電平。圖(b)是開(kāi)機(jī)時(shí)產(chǎn)生低電平的定時(shí)電路，經(jīng)延遲時(shí)間t后，時(shí)基電路輸岀端將保持輸岀高電平不變，因?yàn)殚_(kāi)機(jī)時(shí)，由于電容 C兩端電壓不能躍變，

15、所以 555的TH端(6腳)為高電平，555復(fù)位，3腳輸岀低電平。然 后電源經(jīng)R向C充電，使C兩端電壓不斷升高，從而使 555的觸發(fā)端TR(2腳)電平不斷下降，經(jīng)延遲時(shí) 間t后，2腳電平降至1/3VCC，時(shí)基電路置位，3腳則保持輸岀高電平不變。如要再次輸岀一個(gè)延遲時(shí)間 為t的低電平，只需按一下按鈕SB即可。3 555時(shí)基電路的應(yīng)用1972年美思西格奈蒂克公司 (Signetics)首次推岀NE555雙極性時(shí)基集成電路，原本旨在取代體積大、定 時(shí)精度差的機(jī)械式定時(shí)器，但器件投放市場(chǎng)后，由于該集成電路成本低、使用方便、穩(wěn)定性好，因此受到 各界電子、電器設(shè)計(jì)與制作人員的歡迎，其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超岀了的設(shè)

16、計(jì)者的初衷，其用途幾乎涉及電子應(yīng) 用的各個(gè)領(lǐng)域。自世界上第一塊NE555集成電路誕生至今 30多年以來(lái)，其市場(chǎng)一直經(jīng)久不衰，直至今天世界各國(guó)集成電路生產(chǎn)廠商仍紛紛競(jìng)相仿制。3 . 1 NE556時(shí)基電路構(gòu)成電機(jī)控制電路NE556定時(shí)器構(gòu)成的電機(jī)控制電路如圖9所示，電路中NE556(1)構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，NE556(2)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。R3和C3構(gòu)成微分電路，VD1為限幅二極管，作用是吸收微分電路產(chǎn)生的正尖峰脈沖電壓；NE556(2)的輸岀經(jīng)R5和VT2激勵(lì)達(dá)林頓晶體管 VT1，使其通/斷工作，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使其 運(yùn)行。BP1用于調(diào)節(jié)激勵(lì)VT1的周期，BP2用于控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。555

17、時(shí)基電路在控制電路與轉(zhuǎn)換電路方面的應(yīng)用還有：構(gòu)成水位自動(dòng)控制電路、 上下限溫度自動(dòng)控制電路、電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路、頻率一電壓轉(zhuǎn)換電路等。3 . 2 555時(shí)基電路構(gòu)成相片曝光定時(shí)電路555定時(shí)器構(gòu)成的相片曝光定時(shí)器如圖10所示，555時(shí)基電路接成定時(shí)工作模式，當(dāng)電源接通后，定時(shí)器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)定時(shí)電容的電壓為VCT=VCC，對(duì)555這個(gè)等效的觸發(fā)器來(lái)講，兩個(gè)輸入端都是高電平，則輸岀為低電平，VO=0，繼電器不吸合，常開(kāi)觸電是打開(kāi)的，相片曝光燈不亮。？當(dāng)按下按鈕開(kāi)關(guān) SB后，定時(shí)電容 CT立即放電到電壓為零，此時(shí)555電路等效觸發(fā)輸入端均為低電平，則輸岀為高電平，V0=1，繼電器吸合，常開(kāi)觸電是閉

18、合，相片曝光燈點(diǎn)亮。按鈕開(kāi)關(guān)按一下后立即放開(kāi)， 電源電壓就通過(guò)電阻RT向電容CT充電，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始。當(dāng)電容電壓上升到2/3VCC時(shí)，定時(shí)時(shí)間已到，555等效電路觸發(fā)器輸入均為高電平，于是，觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)為低電平，VO=0，繼電器釋放，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。相片曝光時(shí)間為tW=1.1RTCT，延時(shí)時(shí)間可通過(guò)電位器RP調(diào)整和設(shè)置。圖10 555時(shí)咸電路構(gòu)成相片曝光定時(shí)器?555時(shí)基電路在延遲與定時(shí)器的應(yīng)用電路中，還可構(gòu)成各種不同類型的開(kāi)機(jī)延遲電路和各種不同種類的定時(shí)電路，如觸摸式實(shí)用 電子定時(shí)器、大范圍長(zhǎng)時(shí)間的可調(diào)定時(shí)器、用于智力競(jìng)賽搶答游戲的小巧定時(shí)音響器、電話限時(shí)定時(shí)器、 照明燈自動(dòng)定時(shí)器等。3 . 3 555時(shí)基電路構(gòu)成電源電路555時(shí)基電路構(gòu)成的正負(fù)雙電源電路如圖II所示，VCC為供電電池組，合上電源開(kāi)關(guān) S后，即可輸岀對(duì)等的正負(fù)雙電源。555時(shí)基電路和 R1、C1接成占空比為50 %的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，振蕩頻率為20KHZ的方波。當(dāng)輸岀端為高電平時(shí)，電容C4被充電，輸岀端為低電平時(shí)，電容C3被充電。由于二