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文檔簡(jiǎn)介
1、555定時(shí)器引腳圖及其簡(jiǎn)單應(yīng)用-可用于聲光控制燈實(shí)驗(yàn)本文主要介紹了555定時(shí)器的工作原理及其在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:數(shù)字模擬混合集成電路;施密特觸發(fā)器;波形的產(chǎn)生與交換555芯片引腳圖及引腳描述555的8腳是集成電路工作電壓輸入端,電壓為518V,以UCC表示;從分壓器上看出,上比較器A1的腳接在R1和R2之間,所以5腳的電壓固定在2UCC/3上;下比較器A2接在R2與R3之間,A2的同相輸入端電位被固定在UCC/3上。1腳為地。2腳為觸發(fā)輸入端;3腳為輸出端,輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制,而觸發(fā)器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。當(dāng)觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電
2、平時(shí),觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài),3腳輸出低電平;2腳和6腳是互補(bǔ)的,2腳只對(duì)低電平起作用,高電平對(duì)它不起作用,即電壓小于1Ucc/3,此時(shí)3腳輸出高電平。6腳為閾值端,只對(duì)高電平起作用,低電平對(duì)它不起作用,即輸入電壓大于2 Ucc/3,稱高觸發(fā)端,3腳輸出低電平,但有一個(gè)先決條件,即2腳電位必須大于1Ucc/3時(shí)才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc,輸出電流最大可打200mA。4腳是復(fù)位端,當(dāng)4腳電位小于0.4V時(shí),不管2、6腳狀態(tài)如何,輸出端3腳都輸出低電平。5腳是控制端。7腳稱放電端,與3腳輸出同步,輸出電平一致,但7腳并不輸出電流,所以3腳稱為實(shí)高(或低)、7腳稱為虛高。1概述1.1 55
3、5定時(shí)器的簡(jiǎn)介555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路,利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便,所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與交換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。自從signetics公司于1972年推出這種產(chǎn)品以后,國(guó)際上個(gè)主要的電子器件公司也都相繼的生產(chǎn)了各自的555定時(shí)器產(chǎn)品。盡管產(chǎn)品型號(hào)繁多,但是所有雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的3位數(shù)碼都是555,所有CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后的4位數(shù)碼都是7555.而且,它們的功能和外部引腳排列完全相同。1.2 555定時(shí)器的應(yīng)用(1)構(gòu)成施密特觸發(fā)器,用于TTL系統(tǒng)的接口,整形電路或脈沖
4、鑒幅等; (2)構(gòu)成多諧振蕩器,組成信號(hào)產(chǎn)生電路; (3)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用于定時(shí)延時(shí)整形及一些定時(shí)開關(guān)中。 555應(yīng)用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實(shí)用的電子電路,如定時(shí)器、分頻器、元件參數(shù)和電路檢測(cè)電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動(dòng)控制電路等。2 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理圖 1555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓,當(dāng) 5 腳懸空時(shí),則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3,C2 的反相輸入端的電壓為VCC 若觸發(fā)輸入端 TR 的
5、電壓小于VCC /3,則比較器 C2 的輸出為 0,可使 RS 觸發(fā)器置 1,使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3,同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3,則 C1 的輸出為 0,C2 的輸出為 1,可將 RS 觸發(fā)器置 0,使輸出為 0 電平。 它的各個(gè)引腳功能如下: 1腳:外接電源負(fù)端VSS或接地,一般情況下接地。 8腳:外接電源VCC,雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V,CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。 3腳:輸出端Vo 2腳:低觸發(fā)端 6腳:TH高觸發(fā)端 4腳:是直接清零端。當(dāng)此端接低電平,則時(shí)基電路不工作,此時(shí)不論TR、T
6、H處于何電平,時(shí)基電路輸出為“0”,該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5腳:VC為控制電壓端。若此端外接電壓,則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓,當(dāng)該端不用時(shí),應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地,以防引入干擾。 7腳:放電端。該端與放電管集電極相連,用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 在1腳接地,5腳未外接電壓,兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下,555時(shí)基電路的功能表如表1示。表 1清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能0xx0導(dǎo)通直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)110x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1010110導(dǎo)通截止置1清零3、555定時(shí)器與觸發(fā)器的聯(lián)系3.1、555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖 2
7、上圖為由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。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Vo輸出低電平,當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到Vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于1/3VCC,低電平比較器動(dòng)作,單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)穩(wěn)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2/3VCC時(shí),高電平比較器動(dòng)作,比較器A1翻轉(zhuǎn),輸出Vo從高電平返回低電平,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)定,為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。波形圖見圖3。 圖3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖暫穩(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
8、R、C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)微秒和幾十分鐘之間變化。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,并可采用復(fù)位端接地的方法來終止暫態(tài),重新計(jì)時(shí)。此外需用一個(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。3.2 555定時(shí)器接成多諧振蕩器多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后,經(jīng)過一段時(shí)間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器。 圖 4 多諧振蕩器和工作波形接通電源后,假定是高電平,則T截止,電容C充電。充電回路是V
9、CCR1R2 C地,按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)上升到時(shí)(TH、端電平大于),輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。是低電平,T導(dǎo)通,C放電,放電回路為CR2T地,按指數(shù)規(guī)律下降,當(dāng)下降到時(shí)(TH、端電平小于),輸出翻轉(zhuǎn)為高電平,放電管T截止,電容再次充電,如此周而復(fù)始,產(chǎn)生振蕩,經(jīng)分析可得 輸出高電平時(shí)間 T=(R1+R2)Cln2 輸出低電平時(shí)間T=R2Cln2 振蕩周期 T=(R1+2R2)Cln2 4 555定時(shí)器在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用實(shí)例圖 5 門控?zé)糸_關(guān)該控制電路的核心是555定時(shí)器和D型觸發(fā)器。555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,去除觸點(diǎn)跳動(dòng)對(duì)電路工作的影響,D型觸發(fā)器接成 T觸發(fā)器形式,利用其輸出去控制可控硅開通和關(guān)
10、閉,從而控制電燈的亮滅。平時(shí)當(dāng)房門關(guān)閉時(shí),安裝在門扇邊緣的小磁鐵正好靠在干簧管旁邊,干簧管的兩常開觸點(diǎn)受外磁力作用吸合,單穩(wěn)態(tài)電路因輸入脈沖為高電平而處于待觸發(fā)狀態(tài),此時(shí)雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出為低電平,可控硅因無觸發(fā)電流而阻斷,燈不亮。當(dāng)有人推門時(shí),小磁鐵會(huì)隨門扇離開干簧管一次,干簧管的常開觸點(diǎn)會(huì)因暫時(shí)失去外磁力作用而靠自身彈力張開、吸合一次。實(shí)際上,由于干簧管的觸點(diǎn)的抖動(dòng),要重復(fù)幾次這種張開、吸合的過程.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的 CP 端能夠在干簧管的1觸點(diǎn)第一次張開時(shí)獲得一負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào),使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài),其輸出由低電平變?yōu)楦唠娖酱藭r(shí),電容器 C 經(jīng) R 充電,復(fù)位端 R 電位上升,當(dāng)上升到復(fù)位
11、電平2/3V 時(shí),單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器復(fù)位,Q 恢復(fù)為低電平。單穩(wěn)態(tài)電路的時(shí)間常數(shù) T=1.1R C ,它有效地將干簧管的具有抖動(dòng)信號(hào)現(xiàn)象的脈沖信號(hào)展寬為單個(gè)脈沖,此正脈沖同時(shí)加至 T觸發(fā)器器的 CP2端,其輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?可控硅的控制極獲得正向觸發(fā)電流而導(dǎo)通,電燈通電發(fā)光.當(dāng)進(jìn)來的人離開時(shí),隨著門的再一次打開、關(guān)閉,干簧管重復(fù)同樣的動(dòng)作,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器同樣輸出一正脈沖信號(hào),于是T觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)為低電平,可控硅失去觸發(fā)電流并在交流電過零時(shí)關(guān)斷,電燈自動(dòng)熄滅。光敏電阻 R 和可調(diào)電阻 R 構(gòu)成光控電路。在白天 ,光敏電阻受自然光照射阻值很小 ,T觸發(fā)器的置“0”端 R電位 >1/2V ,無論此門被開閉多少次 ,DD電路強(qiáng)制置“0”,Q始終為底電平 ,電燈不會(huì)發(fā)光;夜晚 ,因自然光照減弱 ,T觸發(fā)器的置“0”端 R 電位 <1/2V ,強(qiáng)制復(fù)位自動(dòng)解除。實(shí)際應(yīng)用時(shí),將開關(guān)盒安裝在門框頂上,小磁鐵則正對(duì)著盒內(nèi)底側(cè)部放置的干簧管固定在門扇頂沿上。仔細(xì)調(diào)整小磁鐵和干簧管的相對(duì)位置,使干簧管能夠隨門扇的開閉而可靠地動(dòng)作。然后,根據(jù)“火線接開關(guān)地線進(jìn)燈頭,接通開關(guān)和燈頭”的照明燈接線原則,將開關(guān)盒內(nèi)樁頭外引線不分順序串入電燈火線回路即可。最后,用小螺絲刀將 R 調(diào)至阻值最小的位置,P在夜晚需要開燈的時(shí)候,打開
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