555時(shí)基電路及其應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)六 555時(shí)基電路及其應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、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)基電路的基本應(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。它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)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。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是7555或7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時(shí)器。55

2、6和7556是雙定時(shí)器。雙極型的電源電壓VCC+5V+15V，輸出的最大電流可達(dá)200mA，CMOS型的電源電壓為+3+18V。 1、555電路的工作原理 555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖61所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只 5K的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1 的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí)，觸發(fā)器

3、置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電開關(guān)管截止。 是復(fù)位端（4腳），當(dāng)0，555輸出低電平。平時(shí) 端開路或接VCC 。 (a) (b)圖61 555定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列 VC是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器A1 的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01f的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電通路。555定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)管的通

4、斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。 2、555定時(shí)器的典型應(yīng)用 (1) 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖62(a)為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)電路由C1、R1、D構(gòu)成，其中D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端F輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)經(jīng)C1加到2端。并使2端電位瞬時(shí)低于，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)暫態(tài)過程，電容C開始充電，VC 按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。當(dāng)VC充電到時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1 翻轉(zhuǎn)，輸出V0 從高電平返回

5、低電平，放電開關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。波形圖如圖62(b)所示。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間tw（即為延時(shí)時(shí)間）決定于外接元件R、C值的大小。 tw 1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒到幾十分鐘之間變化。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可以使用復(fù)位端（4腳）接地的方法來中止暫態(tài)，重新計(jì)時(shí)。此外尚須用一個(gè)續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢(shì)損壞內(nèi)部功率管。 (a) (b)圖62 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (2) 構(gòu)成多諧振蕩器 如圖63(a)，由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多

6、諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端 Ct 放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，其波形如圖63 (b)所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是 Ttw1tw2， tw10.7(R1R2)C， tw20.7R2C 555電路要求R1 與R2 均應(yīng)大于或等于1K ，但R1R2應(yīng)小于或等于3.3M。 外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。 (a) (b)圖63 多諧振蕩器 (3) 組

7、成占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路如圖144，它比圖63所示電路增加了一個(gè)電位器和兩個(gè)導(dǎo)引二極管。D1、D2 用來決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑（充電時(shí)D1 導(dǎo)通，D2截止；放電時(shí)D2導(dǎo)通，D1 截止）。占空比 P可見，若取RARB 電路即可輸出占空比為50的方波信號(hào)。 (4) 組成占空比連續(xù)可調(diào)并能調(diào)節(jié)振蕩頻率的多諧振蕩器圖64 占空比可調(diào)的多諧振蕩器 圖65 占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器電路如圖65所示。對(duì)C1充電時(shí)，充電電流通過R1、D1、RW2和RW1；放電時(shí)通過RW1、RW2、D2、R2。當(dāng)R1R2、RW2調(diào)至中心點(diǎn)，因充放電時(shí)間基本相等，其占空比約為50，此時(shí)調(diào)節(jié)RW1 僅改變頻率

8、，占空比不變。如RW2調(diào)至偏離中心點(diǎn)，再調(diào)節(jié)RW1，不僅振蕩頻率改變，而且對(duì)占空比也有影響。RW1不變，調(diào)節(jié)RW2，僅改變占空比，對(duì)頻率無影響。因此，當(dāng)接通電源后，應(yīng)首先調(diào)節(jié)RW1使頻率至規(guī)定值，再調(diào)節(jié)RW2，以獲得需要的占空比。若頻率調(diào)節(jié)的范圍比較大，還可以用波段開關(guān)改變C1 的值。(5) 組成施密特觸發(fā)器 圖66 施密特觸發(fā)器 電路如圖66，只要將腳2、6連在一起作為信號(hào)輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。圖147示出了vS，vi和vO的波形圖。 設(shè)被整形變換的電壓為正弦波vs，其正半波通過二極管D同時(shí)加到555 定時(shí)器的2腳和6腳，得vi為半波整流波形。當(dāng) vi上升到 時(shí)，vO從高電平翻轉(zhuǎn)為低電

9、平；當(dāng)vi下降到 時(shí)，vO又從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。電路的電壓傳輸特性曲線如圖68所示?；夭铍妷?V 圖67 波形變換圖 圖68 電壓傳輸特性 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1、 5V直流電源 2、 雙蹤示波器 3、 連續(xù)脈沖源 4、 單次脈沖源 5、 音頻信號(hào)源 6、 數(shù)字頻率計(jì) 7、 邏輯電平顯示器 8、 5552 2CK132 電位器、電阻、電容若干 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (1) 按圖62連線，取R100K，C47f，輸入信號(hào)vi由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測(cè)vi，vC，vO波形。測(cè)定幅度與暫穩(wěn)時(shí)間。 (2) 將R改為1K，C改為0.1f，輸入端加1KHz的連續(xù)脈沖，觀測(cè)波形vi，vC，vO，測(cè)定幅度及暫穩(wěn)時(shí)間。 2、 多諧振蕩器 (1) 按圖63接線，用雙蹤示波器觀測(cè)vc與vo的波形，測(cè)定頻率。 (2) 按圖64接線，組成占空比為50的方波信號(hào)發(fā)生器。觀測(cè)vC，vO波形，測(cè)定波形參數(shù)。 (3) 按圖65接線，通過調(diào)節(jié)RW1和RW2來觀測(cè)輸出波形。 3、施密特觸發(fā)器 按圖66接線，輸入信號(hào)由音頻信號(hào)源提供，預(yù)先調(diào)好vS的頻率為1KHz，接通電源，逐漸加大vS的幅度，觀測(cè)輸出波形，測(cè)繪電壓傳輸特性，算出回差電壓U。 4、模擬聲響電路按圖69接線，組成兩個(gè)多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時(shí)元件，使輸出較低頻率，輸出較高頻率，連好線，接通電源，試聽音響效果。調(diào)換外接阻容元件，再試聽