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555 集成時(shí)基電路的特點(diǎn)

     555 集成電路開始出現(xiàn)時(shí)是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。但是后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可以用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制以及計(jì)量檢測(cè)等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，作為交流信號(hào)源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等用途。由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉，因此目前被廣泛用于各種小家電中。

     555 集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。它的性能和參數(shù)要在非線性模擬集成電路手冊(cè)中才能查到。 555 集成電路是 8 腳封裝，圖 1 （ a ）是雙列直插型封裝，按輸入輸出的排列可畫成圖 1 （ b ）。其中 6 腳稱閥值端（ TH ），是上比較器的輸入。 2 腳稱觸發(fā)端（

），是下比較器的輸入。 3 腳是輸出端（ V O ），它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平?jīng)Q定的。 7 腳的放電端（ DIS ），它是內(nèi)部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定的。 4 腳是復(fù)位端（ ），加上低電砰（＜ 0.3 伏）時(shí)可使輸出成低電平。 5 腳稱控制電壓端（ V C ），可以用它改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳是電源， 1 腳為地端。

    

  對(duì)于初學(xué)者來說，可以把 555 電路等效成一個(gè)帶放電開關(guān)的 R － S 觸發(fā)器，如圖 2 （ a ）。這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端；閾值端（ TH ）可看成是置零端 R ，要求高電平；觸發(fā)端（

）可看成是置位端 ，低電平有效。它只有 1 個(gè)輸出端 V O ， V O 可等效成觸發(fā)器的 Q 端。放電端（ DIS ）可看成由內(nèi)部的放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，放電開關(guān)由觸發(fā)器的 Q 端控制： =1 時(shí) DIS 端接地； =0 時(shí) DIS 端懸空。此外這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端 ，控制電壓端 V C ，電源端 V DD 和地端 GND 。

    這個(gè)特殊的 R － S 觸發(fā)器有 2 個(gè)特點(diǎn)：（ 1 ）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閾值端 TH 要求高電平，而置低端

S 即觸發(fā)端 則要求低電平。（ 2 ）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng) V C 端不接控制電壓時(shí)，對(duì) TH （ R ）端來講， > 2 /3 V DD 是高電平 1 ， < 2 /3 V DD 是低電平 0 ；而對(duì) （ ）端來講，＞ 1/ 3 V DD 是高電平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低電平 0 。如果在控制端（ V C ）加上控制電壓 V C ，這時(shí)上觸發(fā)電平就變成 V C 值，而下觸發(fā)電平則變成 1 /2 V C ?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。

    經(jīng)過簡(jiǎn)化， 555 電路可以等效成一個(gè)觸發(fā)器，它的功能表見圖 2 （ b ）。

     555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 CMOS 型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率較小，輸出驅(qū)動(dòng)電流只有幾毫安。雙極型的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 200 毫安，其它指標(biāo)則不如 CMOS 型的。

    此外還有一種 556 雙時(shí)基電路， 14 腳封裝，內(nèi)部包含有兩個(gè)相同的時(shí)基電路單元。 555 的應(yīng)用電路很多，大體上可分為 555 單穩(wěn)、 555 雙穩(wěn)和 555 無穩(wěn)三類。 555 單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 555 的單穩(wěn)電路是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的，因此它的輸入端都帶有定時(shí)電阻和定時(shí)電容，常見的 555 單穩(wěn)電路有兩種。

    （ 1 ）人工啟動(dòng)型單穩(wěn)

    將 555 電路的 6 、 2 端并接起來接在 RC 定時(shí)電路上，在定時(shí)電容 C T 兩端接按鈕開關(guān) SB ，就成為人工啟動(dòng)型 555 單穩(wěn)電路，見圖 3 （ a ）。用等效觸發(fā)器替代 555 ，并略去與單穩(wěn)工作無關(guān)的部分后畫成等效圖 3 （ b ）。下面分析它的工作：

    ① 穩(wěn)態(tài)：接上電源后，電容 C T 很快充到 V DD ，從圖 3 （ b ）看到，觸發(fā)器輸入 R=1 ，

=1 ，從功能表查到輸出 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。

     ② 暫穩(wěn)態(tài)：按下開關(guān) SB ， C T 上電荷很快放到零，相當(dāng)于觸發(fā)器輸入 R=0 ，

=0 ，輸出立即翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ，暫穩(wěn)態(tài)開始。開關(guān)放開后，電源又向 C T 充電，經(jīng)時(shí)間 t d 后， C T 上電壓升到 > 2 /3 V DD 時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。 t d 就是單穩(wěn)電路的定時(shí)時(shí)間或延時(shí)時(shí)間，它和定時(shí)電阻 R T 和定時(shí)電容 C T 的值有關(guān)； t d=1.1R T C T 。（ 2 ）脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)

    把 555 電路的 6 、 7 端并接起來接到定時(shí)電容 C T 上，用 2 端作輸入就成為脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)電路，見圖 4 （ a ）。電路的 2 端平時(shí)接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時(shí)才啟動(dòng)電路。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 4 （ b ）。這個(gè)電路利用放電端使定時(shí)電容能快速放電。下面分析它的工作狀態(tài)：

    ① 穩(wěn)態(tài)：通電后， R=1 ，

=1 ，輸出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上電壓為 0 即 R=0 ，輸出仍保持 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。

     ② 暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入

=0 ，輸出翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ， DIS 端開路，電源通過 R T 向 C T 充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過 t d 后， C T 上電壓升到＞ 2 /3 V DD ，這時(shí)負(fù)脈沖已經(jīng)消失，輸入又成為 R=1 ，=1 ，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V o =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時(shí)內(nèi)部放電開關(guān)接通， DIS 端接地， C T 上電荷很快放到零，為下一次定時(shí)控制作準(zhǔn)備。電路的定時(shí)時(shí)間 t d =1.1R T C T 。

    這兩種單穩(wěn)電路常用作定時(shí)延時(shí)控制。

555 雙穩(wěn)電路

    常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種。

    （ 1 ） R-S 觸發(fā)器型雙穩(wěn)把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個(gè)控制輸入端， 7 端不用，就成為一個(gè) R － S 觸發(fā)器。要注意的是兩個(gè)輸入端的電平要求和閾值電壓都不同，見圖 5 （ a ）。有時(shí)可能只有一個(gè)控制端，這時(shí)另一個(gè)控制端要設(shè)法接死，根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端，見圖 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作輸入。

    有兩個(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機(jī)調(diào)速、電源上下限告警等用途，有一個(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常作為單端比較器用作各種檢測(cè)電路。

    （ 2 ）施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)

    把 555 電路的 6 、 2 端并接起來成為只有一個(gè)輸入端的觸發(fā)器，見圖 6 （ a ）。這個(gè)觸發(fā)器因?yàn)檩敵鲭妷汉洼斎腚妷旱年P(guān)系是一個(gè)長(zhǎng)方形的回線形，見圖 6 （ b ），所以被稱為施密特觸發(fā)器。從曲線看到，當(dāng)輸入 V i =0 時(shí)輸出 V o =1 。當(dāng)輸入電壓從 0 上升時(shí)，要升到＞ 2/ 3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 0 。而當(dāng)輸入電壓從最高值下降時(shí)，要降到 < 1 /3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 1 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個(gè)回線形曲線。由于它的輸入有兩個(gè)不同的閾值電壓，所以這種電路被用作電子開關(guān)，各種控制電路，波形變換和整形的用途。

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