555时基电路的简介
时基集成电路555并不是一种通用型的集成电路,但它却可以组成上百种实用的电路,可谓变化无穷,故深受人们的欢迎。
555时基电路也称为555集成电路或555定时器。以前只是用作定时器,而如今被广泛应用于自动控制、测量、通信等各个领域。ne555时基电路封装形式有两种,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(smd)封装形式。
555时基电路主要是与电阻、电容构成充放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路,可方便地构成单稳态触发器,多谐振荡器,施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。555时基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。
555时基电路具有以下几个特点:
(1)555时基电路,是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电路;
(2)555时基电路可以采用4.5~15v的单独电源,也可以和其它的运算放大器和ttl电路共用电源;
(3)一个单独的555时基电路,可以提供近15分钟的较准确的定时时间;
(4)555时基电路具有一定的输出功率,最大输出电流达200ma,可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。
因此,555时基电路可用作:脉冲发生器、方波发生器、单稳态多谐振荡器、双稳态多谐振荡器、自由振荡器、内振荡器、定时电路、延时电路、脉冲调制电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等。
555时基电路的内部结构
国产双极型定时器cb555的电路结构如图l所示。它由分压器、电压比较器c1和c2、sr锁存器、缓冲输出器和集电极开路的放电三极管td组成。
电压比较器
电压比较器c1和c2是两个相同的线性电路,每个电压比较器有两个信号输入端和一个信号输出端。c1的同向输入端接基准比较电压vr1,反向输入端(也称阈值端th)外接输入触发信号电压,c2的反向输入端接基准比较电压vr2,同向输入端(也称触发端tr‘)外接输入触发信号电压。
分压器
分压器由三个等值电阻串联构成,将电源电压vcc分压后分别为两个电压比较器提供基准比较电压。在控制电压输入端vco悬空时,c1、c2的基准比较电压分别为
sr锁存器
sr锁存器是由两个ttl与非门构成,它的逻辑状态由两个电压比较器的输出电位控制,并有一个外引出的直接复位控制端r‘d。只要在r’d端加上低电平,输出端vo便立即被置成低电平,不受其它输入端状态的影响。正常工作时必须使r‘d处于高电平。sr锁存器有置0(复位)、置1(置位)和保持三种逻辑功能。电压比较器c1的输出信号作为sr锁存器的复位控制信号,电压比较器c2的输出信号作为sr锁存器的置位控制信号。
集电极开路的放电三极管
放电三极管实际上是一个共发射极接法的双极型晶体管开关电路,其工作状态由sr锁存器的q‘端控制,集电极引出片外,外接rc充放电电路。通常,把引出片外的集电极称为放电端(disc)。
输出缓冲器
输出缓冲器由反相器构成。其作用是提高时基集成电路的负载能力,并隔离负载与时基集成电路之间的影响。输出缓冲器的输入信号是sr锁存器q’的输出信号。
555电路的组成及功能
555电路有双极型(ttl)和互补金属氧化物半导体型(cmos)集成电路两大类,它们在电路功能及管脚排列上基本一致,下面以双极型的555为例介绍。ttl的555电路内部有20多个晶体三极管和二极管,10多个电阻,大致可以分成分压器、比较器、r—s触发器、输出级和放电开关五部分,如下图所示,下面予以简单介绍。
比较器的参考电压由三只5kω的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器a1同相比较端和低电平比较器a2的反相输入端的参考电平为2/3vcc和1/3vcc。a1和a2的输出端控制r—s触发器状态和放电管开关状态。当输入信号由6脚输入并超过2/3vcc时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,开关管导通,同时7脚对地放电;当输入信号自2脚输入并低于1/3vcc时,触发器置位,555的3脚输出高电平,开关管截止,7脚对地为高阻状态。
4脚mr端是复位端,当其为0时,555输出低电平,平时该端开路或接vcc。
5脚vc端是控制电压端,平时是2/3vcc作为比较器a1的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01uf的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。
td为放电管,当输出端3脚输出低电平时td导通,将给接于7脚的电容器提供低阻放电回路,当输出端3脚输出高电平时td截止,接于7脚的电容器进行充电。
输出级是r—s触发器的输出经反向放大器实现的,由于使用了一级大电流的反向放大器,所以不仅高电平时能输出电流,在低电平时也能灌入电流,且电流较大,均为200ma。
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