555工作原理.docx

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555工作原理

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1 555集成电路的框图及工作原理

   555集成电路开始是作定时器应用的，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，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。

此外，还可以组成脉冲振荡、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，是模拟电路和数字电路的混合体，如图1所示。

   图1555集成电路内部结构图

图3555电路等效R—S触发器

   555集成电路有双极型和CMOS型两种。

CMOS型的优点是功耗低、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。

双极型的优点是输出功率大，驱动电流达200毫安，其他指标则不如CMOS型的。

4.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。

5 555单稳电路

   单稳电路有一个稳态和一个暂稳态，是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，这是它的稳态。

   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就是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5b）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，这是它的稳态。

   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

6 555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6555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是一个长方形的回线形，如图7（b）所示，从曲线可知，当输入Vi=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7555构成施密特触发器

图8波形的变换和整形

6.555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9555构成多谐振荡器