555時(shí)基電路及其應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)二555時(shí)基電路及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉555型集成時(shí)基電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。2. 掌握555型集成時(shí)基電路的根本應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理集成時(shí)基電路又稱為集成定時(shí)器或555電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路， 應(yīng)用十分廣泛。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。它 是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)與工作原理類似。一般雙極型 產(chǎn)品型號最后的三位數(shù)碼都是555或556,而CMOS產(chǎn)品型號最后四位數(shù)碼都是7555或7556, 二者的邏輯功能和

2、引腳排列完全相同， 易于互換。555和7555是單定時(shí)器。556和7556是雙 定時(shí)器。雙極型的電源電壓Udd = +5V+15V輸出的最大電流可達(dá)200mA, CMOS型的電源電 壓為+3V+18V,能直接驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)、繼電器和低阻抗揚(yáng)聲器。1. 555定時(shí)器的工作原理555定時(shí)器原理圖及引線排列如圖1所示。其功能見表1。定時(shí)器內(nèi)部由電壓比擬器、分 壓電路、RS觸發(fā)器及放電三極管等組成。1電壓比擬器兩個(gè)相同的電壓比擬器A1,和A2,其中A1的同相端接基準(zhǔn)電壓，反相端接外觸發(fā)輸人電壓， 稱高觸發(fā)端TH。電壓比擬器A2的反相端接基準(zhǔn)電壓，其同相端接外觸發(fā)電壓，稱低觸發(fā)端TR。2分壓電路分壓電路由

3、三個(gè)5K的電阻構(gòu)成，分別給A1和A2提供參考電平2/3 Udd和1/3 Udd。5腳 為控制端，平時(shí)等于2/3 Udd作為比擬器的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比擬 器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對輸出的另一種控制。如果不在 5腳外加電壓通常接0.01 F電容到 地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。3根本RS觸發(fā)器它由交叉耦合的兩個(gè)與非門組成。比擬器 厲的輸出作為根本RS觸發(fā)器的復(fù)位輸入，比擬器 A2的輸出作為根本RS觸發(fā)器的置位輸入。4腳是直接復(fù)位控制端，當(dāng)4腳接入低電平時(shí)，那么3 腳輸出Uo=0;正常工作時(shí)4腳接高電平。4放電開關(guān)管VTA1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器

4、狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號自 6腳輸入大于2/3 Udd時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，3腳輸出為低電平，放電管VT導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于1/3 Udd時(shí)，觸發(fā)器置位，3腳輸出高電平，放電管截止5輸出緩沖級它由反相器構(gòu)成，其作用是提高定時(shí)器的帶負(fù)載能力并隔離負(fù)載對定時(shí)器的影響。放電踹TH高觸坡端 控制電壓端引腳排列閣電路框圖圖1 NE555引腳排列及內(nèi)部功能框圖表1 NE555定時(shí)器的功能表輸入輸出閾值輸入觸發(fā)輸入復(fù)位輸出放電管VTXX00導(dǎo)通< 2/3 Udd< 1/3 Udd11截止> 2/3 Udd> 1/3 Udd10導(dǎo)通< 2/3 Udd> 1/3

5、 Udd1不變不變2. 典型應(yīng)用555定時(shí)器的應(yīng)用非常之廣，但最根本的應(yīng)用或稱根本工作模式只有三種：多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。下面介紹這 3種根本應(yīng)用電路及其工作波形和計(jì)算公式。O-+()R I26711 TOW0-o 陀 2 f %3-ytTrn555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路(b)輸入和輸出波形圖2單穩(wěn)態(tài)電路的電路圖和波形圖1) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路如圖2所示，接通電源電容C充電(至2/3 Udd ) RS觸發(fā)器置0 Uo =0, T導(dǎo) 通，C放電，此時(shí)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)參加V V 1/3 Udd時(shí)，RS觸發(fā)器置“ 1,輸出Uo =1, 使T截止。電容C開始充電，按指數(shù)規(guī)律上

6、升，當(dāng)電容 C充電到2/3 Udd時(shí)，比擬器A1翻轉(zhuǎn)， 使輸出Uo =0。此時(shí)T又重新導(dǎo)通，C®快放電，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下一個(gè)觸發(fā)脈沖的 到來作好準(zhǔn)備。其中輸出Uo脈沖的持續(xù)時(shí)間t1=1.1RC一般取R = 1kQ0MQ, C> 1000PF。2) 多諧振蕩器電路由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳和腳直接相連。電路無穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，亦不需外加觸發(fā)信號，即可產(chǎn)生振蕩。電源接通后，Udd通過電阻R1、F2向電容C充電。當(dāng)電容上電Uc =2/3 Udd時(shí)，閥值輸入端 受到觸發(fā)，比擬器 A1翻轉(zhuǎn)，輸出電壓Uo =0，同時(shí)放電管T導(dǎo)通，電容C通過R2

7、放電；當(dāng)電容上電壓Uc=1/3 Udd， 比擬器A2工作，輸出電壓Uo變?yōu)楦唠娖?。C放電終止、又重新開始充電，周而復(fù)始，形成振 蕩。電容C在1/3 Udd2/3 Udd之間充電和放電，其波形圖見圖3。555電路要求R1、甩均 應(yīng)大于或等于1kQ,而R1 +R2應(yīng)小于或等于3.3MQ。DTph輸出方波占空比:充電時(shí)間常數(shù)：Tph 0.7(R1 &)C振蕩周期：T Tph Tpl 0.7(R 2R2)C振蕩頻率：f 11.44t(R1 2R2)C放電時(shí)間常數(shù)：Tpl 0.7&CR1R2T R 2R25. II+5V5. IE尺D43圖3多諧振蕩器的電路圖和波形圖TR0.01 pFT

8、H8OUT3施密特觸發(fā)器電路如圖4所示，Us為正弦波，經(jīng)D半波整流到555定時(shí)器的腳和腳，當(dāng)Ui上升 到2/3 Udd時(shí)，Uo從1-0; Ui下降到1/3 Udd時(shí)，Uo又從0-1電路的電壓傳輸特性如圖4 所示。其中：上限閾值電平:下限閾值電平:回差電壓:VUT3 U DD1VLT3U ddAJ =1/3 Udd圖4施密特觸發(fā)器的電路圖和電壓傳輸特性實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備 實(shí)驗(yàn)箱： 數(shù)字萬用表：示波器：TDS210 X1集成定時(shí)器：NE555 X2電阻：10kQX 1 100kQX,15.1k QX3kQX;電容器：0.01 卩 F3、10F1 100卩 FX；喇 叭:8Q /0.25WX。發(fā)光二極管

9、：紅色四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一一模擬聲光報(bào)警電路兩片555定時(shí)器可構(gòu)成變音信號發(fā)生器，其電路如圖 5所示。它能按一定規(guī)律發(fā)出兩種不同的聲音。這種變音信號發(fā)生器是由兩個(gè)多諧振蕩器組成。一個(gè)振蕩頻率較低，另一個(gè)振蕩頻率受其控制。適當(dāng)調(diào)整電路參數(shù)，使聲音到達(dá)滿意的效果。2+ 5V圖5模擬報(bào)警音響電路1) 按圖5搭接電路，其中左邊555 ( 1)的腳和右邊555 ( 2)的腳的5.1K電阻暫時(shí)不接, 右邊555 (2)的腳接法和左邊555 (1)一樣，接0.01uF電容到地；2) 用示波器分別測量并記錄兩個(gè)555的腳輸出波形；3) 將左邊555 (1)的腳和右邊555 (2)的腳之間的5.1K電阻接上，右邊555的腳接 的0.01uF電容去除；4) 用示波器