555定時器的應用與原理介紹

555定時器介紹：555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖2.9.1和圖2.9.2所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC/3和2VCC/3圖8-1555定時器內部方框圖555電路的工作原理555電路的內部電路方框圖如圖8-1所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關T，比較器的參考電壓由三只5KQ的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為 箜和就。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入信號輸入并超過箜時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通；當輸入信號自2腳輸入并低于"陽時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。死是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出 兇作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。555定時器應用（1）555定時器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2CK13ViVoViVo圖8-2555構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上圖8-2為由555定時器和外接定時元件R、C構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端處于電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端Vo輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號加到Vi端。并使2端電位瞬時低于"3吃，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當Vc充電到箜時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關管放電，暫態(tài)結束，恢復穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖見圖8-3。圖8-3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間Tw（即為延時時間）決定于外接元件R、C的大小。Tw=1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時時間在幾個微秒和幾十分鐘之間變化。當這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計時器時，可直接驅動小型繼電器，并可采用復位端接地的方法來終止暫態(tài)，重新計時。此外需用一個續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢損壞內部功率管。（2）555定時器組成施密特觸發(fā)器電路如圖8-7所示，只要將腳2和6連在一起作為信號輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。圖8-8畫出了匕、Vi和Vo的波形圖。設被整形變換的電壓為正弦波.，其正半波通過二極管D同時加到555定時器的2腳和六腳，得到的Vi為半波整流波形。當Vi上升到 °°時，Vo從高電平轉換為低電平；當Vi下降到”'％時，Vo又從低電平轉換為高電平。2 1 1-VCC--VCC=-VCC3=3 3 3圖8-7555構成施密特觸發(fā)器圖8-8555構成施密特觸發(fā)器的波形圖（3）555定時器構成多諧振蕩器如圖8-4，由555定時器和外接元件R1、R2、C構成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端"。放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在 兇和*之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波，對應的波形如圖8-5所示。

圖8-4555構成多諧振蕩器圖8-5多諧振蕩器的波形圖輸出信號的時間參數(shù)是：T=^1+Z知=0.7（R1+R2）C她=0.7R2C其中，如為VC由I''屁上升到2"昵所需的時間，蜘為電容。放電所需的時間。555電路要求R1與R2均應不小于1KQ，但兩者之和應不大于3.3MQ。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應用很廣。（4）555定時器組成占空比可調的多諧振蕩器電路如圖8-6，它比圖8-4電路增加了一個電位器和兩個引導二極管。D1、D2用來決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑（充電