第一讲555时基集成电路-PPT.ppt

第一讲555时基集成电路555时基电路大量应用于电子控制、电子检时基电路大量应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、测、仪器仪表、家用电器家用电器、音响报警音响报警、电电子玩具子玩具等诸多方面。等诸多方面。还可用作振荡器、还可用作振荡器、脉冲发生器脉冲发生器、延时发延时发生器生器、定时器定时器、方波发生器、方波发生器、单稳态触发单稳态触发振荡器振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振双稳态多谐振荡器、自由多谐振荡器荡器、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位调制器等等。调制器等等。一、一、555电路的结构特点电路的结构特点21、典型封装、典型封装555/7555电路是单时基电路，多为电路是单时基电路，多为8脚双列直插脚双列直插型；型；556/7556是双时基电路，采用是双时基电路，采用14脚双列直插脚双列直插型，实际上是两个型，实际上是两个555/7555的组合。的组合。图图1 555和和556时基电路的封装示意图时基电路的封装示意图32、分类、分类双极型（双极型（TTL）电路称为）电路称为555电路，电路，图图2所所示；示；金属氧化物半导体型（金属氧化物半导体型（CMOS）电路称为）电路称为7555电路，如电路，如图图3所示。所示。这两种电路都是按分压器，比较器，这两种电路都是按分压器，比较器，RS触触发器，输出级，放电开关几部分构成。发器，输出级，放电开关几部分构成。4图图 2 555内部结构内部结构复位触发复位触发置位触发置位触发强制复位强制复位控制电压控制电压放电端放电端输出端输出端置位复位触发器置位复位触发器5图图 3 7555内部结构内部结构61)分压器分压器 分压器的作用是通过三个电阻，如分压器的作用是通过三个电阻，如图图2所所示的示的5k，将电源电压分成三个等分，为比较，将电源电压分成三个等分，为比较器提供基准电压。其器提供基准电压。其2/3Ucc给给A1的同相端，的同相端，1/3Ucc给给A2的反相端。由于分压器是由的反相端。由于分压器是由3个个5k的电阻组成的，所以这种的电阻组成的，所以这种IC被称为被称为555时时基集成电路。尽管有的分压器并不是基集成电路。尽管有的分压器并不是3个个5k的电阻的电阻(如如图图3的的7555，是，是3个个100k电阻电阻)，都习，都习惯称惯称555时基电路时基电路。7大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点82)比较器比较器 比较器由运放组成，共有两个比较器。其中比较器由运放组成，共有两个比较器。其中一个称为上比较器，输入端为反相输入端一个称为上比较器，输入端为反相输入端(6脚脚)，比较基准是比较基准是Uf1=2/3Ucc；另一个则称为下比较器，；另一个则称为下比较器，输入端为同相输入端输入端为同相输入端(2脚脚)，比较基准是，比较基准是Uf2=1/3Ucc。若在。若在5脚脚(称为控制端称为控制端)外接基准电压外接基准电压Uc，则，则Uf1=Uc，Uf2=1/2Uc，Un称为阀值电平，称为阀值电平，Uf2称为触发电平。称为触发电平。R-S触发器：触发器：R-S触发器是由二个与非门交叉组触发器是由二个与非门交叉组成成(7555IC则为两个或非门交叉组成则为两个或非门交叉组成)。R-S触发器触发器有同步有同步R-S触发器和基本触发器和基本R-S触发器两类，触发器两类，555时时基电路是基本基电路是基本R-S触发器，这种触发器的输入端触发器，这种触发器的输入端要求低电平触发。其逻辑功能见其真值表要求低电平触发。其逻辑功能见其真值表(表表1所所示示)。9表表1 基本基本R-S触发器真值表触发器真值表103)总复位端总复位端 555电路有一个直接置电路有一个直接置0端端(4脚脚)，接入，接入R-S触发器触发器的入端，只要的入端，只要U40，不管电路原是什么输出态，也，不管电路原是什么输出态，也不管输入端加什么信号，不管输入端加什么信号，555电路输出电路输出Uo0，故称，故称此为总复位端。平时应确保电路正常工作，故此为总复位端。平时应确保电路正常工作，故U41，即，即4脚接高电平。脚接高电平。4)输出级输出级输出级是一个反相器，其输出是从基本输出级是一个反相器，其输出是从基本RS触发触发器的器的Q端输出。由于反相器的放大作用，使端输出。由于反相器的放大作用，使555时基时基电路带动负载的能力提高了，可以直接驱动小型继电电路带动负载的能力提高了，可以直接驱动小型继电器、微电机、扬声器等。器、微电机、扬声器等。115)放电开关放电开关 555时基电路的放电开关由晶体三级管时基电路的放电开关由晶体三级管VT(75551C为为CMOS管管)组组成。由于成。由于555电路组成定时电路时，定时的时间由电路组成定时电路时，定时的时间由RC电路的充电时电路的充电时间常数决定的。但是为使定时电路能反复使用，在完成一次定时控间常数决定的。但是为使定时电路能反复使用，在完成一次定时控制后应将电容器制后应将电容器C上的电荷放掉，为下次定时控制作好准备，放电上的电荷放掉，为下次定时控制作好准备，放电管管VT就为此而设。当就为此而设。当C充电时充电时VT截止，当截止，当C放电时放电时VT饱和导通，饱和导通，提供放电通路。提供放电通路。由于三极管的基极接在触发器的由于三极管的基极接在触发器的Q端，集电极接放电端端，集电极接放电端7脚，发射极脚，发射极接地。当接地。当555电路的电路的Uo=0，即有，即有Q=1，VT基极为高平，基极为高平，VT饱和导饱和导通，使通，使7脚接地脚接地(忽略管压降忽略管压降)。当。当555电路输出电路输出Uo=1，则，则Q=0，使，使VT截止，相当于截止，相当于7脚开路，所以脚开路，所以VT起到一个开关作用，故称之为起到一个开关作用，故称之为“放放电开关电开关”或或“放电管放电管”。12二二、555电路的逻辑关系电路的逻辑关系 1、555电路电路有两个输人端，分别与两个基准电有两个输人端，分别与两个基准电压进行比较，反相输入端压进行比较，反相输入端(6脚脚)，电压高于，电压高于2/3Ucc时，时，Uo=0，同相输入端，同相输入端(2脚脚)电压低于电压低于1/3Ucc时，时，Uo=1。若两个输入端连在一起，当输入电压高于。若两个输入端连在一起，当输入电压高于2/3Ucc，Uo=0；当输入电压低于；当输入电压低于1/3Ucc时，而时，而当输入电压为当输入电压为1/3Ucc2/3Ucc，Uo=Qn，即维持，即维持原状态不变原状态不变(若原若原Uo=0，仍为，仍为0，若原，若原Uo=1仍为仍为1)。而。而555电路总是避开两个输入端中同时有电路总是避开两个输入端中同时有U62/3Ucc，而，而U21/3Ucc的状况的状况(U6表示表示脚脚输入电压；输入电压；U2表示表示脚输人电压脚输人电压)，可用真值表，可用真值表(见表见表2所示所示)概括。概括。13 2、555/7555时基集成电路，虽然可用真值表时基集成电路，虽然可用真值表(见见表表3概括，类于非线性模拟电路，但其内部由模拟概括，类于非线性模拟电路，但其内部由模拟电路与数字电路构成，它有两个输入端，一是电路与数字电路构成，它有两个输入端，一是，称为阀值输人端，称为阀值输人端TH，高电平有效。二是，高电平有效。二是，称，称为触发输入为触发输入TR，低电平有效；，低电平有效；为输出端为输出端Uo；为总复位端为总复位端MR，低电平有效；，低电平有效；为放电端为放电端DIS；为电源正极端为电源正极端Ucc或或Udd。为公共地端为公共地端GID或或Uss；为控制端为控制端Uc，若使用外加基准电，若使用外加基准电压压Uc，则上比较基准由，则上比较基准由2/3Ucc变为变为Uc，下比较，下比较基准由基准由1/3Ucc变为变为1/2Uc。14国产双极型型为国产双极型型为CB555，但国内常用型号有，但国内常用型号有5G1555、FX555，国外常用型号有国外常用型号有NE555、LM555等。国产等。国产CMOS型型号为型型号为CB7555，但国内常用型号有，但国内常用型号有5G7555、CH7555，国外常用型号，国外常用型号有有ICM7555等。等。表表2 555/7555逻辑关系真值表逻辑关系真值表153、555芯片管脚介绍芯片管脚介绍555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。16三、三、555电路的应用电路的应用 5557555是一个多功能多用途的定时器，它可构成施密特是一个多功能多用途的定时器，它可构成施密特触发器触发器如图如图3所示。又可构成单稳态触发器，如所示。又可构成单稳态触发器，如图图4所示，当输所示，当输入脉宽小于输出脉宽时，入脉宽小于输出脉宽时，R1、C1可不接可不接Ui直接接至直接接至555/7555的的。单稳态延时：。单稳态延时：t=RCln3=1.1RC （其中，（其中，ln3=ln(1+2R1/R2)）17图图3 555/7555构成的施密特触发器构成的施密特触发器18图图4 555/7555构成的单稳态触发器构成的单稳态触发器19 图图5是一个数字式电容测量电路。这里是一个数字式电容测量电路。这里555为单稳态电路，它的输为单稳态电路，它的输出作为计数门控信号，精度可达出作为计数门控信号，精度可达0.5，K1-1与与K1-2是同步动作的是同步动作的量程选择开关，这里设有三档量程量程选择开关，这里设有三档量程(10F、1F、0.1F)，可测量，可测量10F以下的电容，以下的电容，RPlRP3分别调整各量程的满度，使显示数字分别调整各量程的满度，使显示数字与与CX容量一致，需要注意的是启动脉冲的周期要足够长，不能与容量一致，需要注意的是启动脉冲的周期要足够长，不能与555单稳态时间相等或更短，启动周期长一些有利于观察显示的数单稳态时间相等或更短，启动周期长一些有利于观察显示的数字，每次测量只要启动一次。其工作过程：启动脉冲经门字，每次测量只要启动一次。其工作过程：启动脉冲经门1与门与门2整形，再经整形，再经3DG6反相放大变成负启动脉冲去触发反相放大变成负启动脉冲去触发555构成的单稳构成的单稳态电路，态电路，555将输出正比于被测电容将输出正比于被测电容Cx的定时门控脉冲，在该门控的定时门控脉冲，在该门控脉冲脉冲(高电平高电平)期间，期间，1MHz时钟脉冲通过门时钟脉冲通过门3送到计数译码显示单送到计数译码显示单元，结果显示的数字大小正比于元，结果显示的数字大小正比于Cx容量的大小。容量的大小。20图图5 数字式电容测量电路数字式电容测量电路21此外，还可构成多谐振荡器，此外，还可构成多谐振荡器，如图如图6所示。其振荡所示。其振荡周期周期T为：为：T=Tp2+Tp1=(R1+R2)Cln(1+2*5.1/10)=0.69(R1+R2)C 占空比占空比由上式可见，只有在由上式可见，只有在R1R2时，占空比时，占空比D才接近才接近50的理想方波。若要构成的理想方波。若要构成50的方波可采用施的方波可采用施密特触发器构成多谐振荡器的方法，密特触发器构成多谐振荡器的方法，如图如图7所示，所示，这种方法特别适用这种方法特别适用7555CMOS定时器。定时器。RL的作用的作用是提升高电平输出电压，对于是提升高电平输出电压，对于7555可用可用l0k，若，若为为555，RL选用选用lk。22图图6R15.1KR210K23 图图 724