555時(shí)基集成電路原理與應(yīng)用

555時(shí)基集成電路(555定時(shí)器芯片專題1 簡(jiǎn)介與工作原理555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)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(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)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(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。簡(jiǎn)介555555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如1所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管TVCC/3和2VCC/3。它的各個(gè)引腳功能如下：(點(diǎn)擊圖可放大)1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOSVCC3～18V5V3：OUT（Vo）輸出端。2：TR6：TH腳：RRTR、TH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?；騐C0.01μF7腳：D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。電阻分壓5kΩC1C2C1C2C1C2C1RS觸發(fā)器RC2RSS端的輸入信號(hào)。基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。555RS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，C2VCC/3。若觸發(fā)輸入端TRVCC則比較器C2的輸出為RS觸發(fā)器置OUT=1TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TRVCC/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。555定時(shí)器功能如表1所示。表1555定時(shí)器功能表輸入輸出復(fù)位u u11 12輸出u0T0× ×0導(dǎo)通1> >0導(dǎo)通1< <1截止1< >保持保持詞名：555timer中文解釋：555定時(shí)器縮寫：來(lái)歷：555timer發(fā)展概述是美國(guó)Signetics19725kΩ?jìng)€(gè)：BJT：555，556（555）；CMOS7555，7556（7555）。555定時(shí)器可以說(shuō)是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。兩個(gè)比較器C1和C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放電管。輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。C1C2UAC1C2入和閾值輸入，可判斷出RS位。若無(wú)需復(fù)位操作，復(fù)位端應(yīng)接高電平。應(yīng)用555的應(yīng)用：TTL2，振蕩周期：T=0.7（R1+2R2）C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。55531警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動(dòng)控制電路等。實(shí)例單穩(wěn)態(tài)電路前面介紹的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)的輸出狀且兩個(gè)狀態(tài)始終相反而單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于延時(shí)和脈沖整形電路。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的構(gòu)成形式很多。圖3(a)所示為用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，R、C為外接元件，觸發(fā)脈沖u由2端輸入。5端不用時(shí)一般通過(guò)0.01uF電容接地，以防干擾。1下面對(duì)照?qǐng)D3(b)進(jìn)行分析。圖3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器穩(wěn)態(tài)接通電源后， 經(jīng)R給電容C充電，當(dāng)uc

上升到大于 時(shí)，基本RS觸發(fā)器復(fù)位，輸出u=0。同時(shí)，晶體管T導(dǎo)通，使電容C放電。此后u ，若不加觸發(fā)信號(hào)，即u ，0 c< 1>則u保持0狀態(tài)。電路將一直處于這一穩(wěn)定狀態(tài)。0暫穩(wěn)態(tài)在t=t1

瞬間，2端輸入一個(gè)負(fù)脈沖，即u1<

，基本RS觸發(fā)器置1，輸出為高電平，并使晶體管T截止，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。此后，電源又經(jīng)R向C充電，充電時(shí)間常數(shù)=RC，電容的電壓按指數(shù)規(guī)律上升。在t=t2

時(shí)刻，觸發(fā)負(fù)脈沖消失(u1>

)，若uc<

，則 =1， =1，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)，u0

仍為高電平。在t=t3

uc

上升略高于 時(shí)，=0，基本RS觸發(fā)器復(fù)位輸出u=0，0回到初始穩(wěn)態(tài)。同時(shí)，晶體管T導(dǎo)通，電容C通過(guò)T迅速放電直至uc

為0。這時(shí)

=1，=1，電路為下次翻轉(zhuǎn)做好了準(zhǔn)備。輸出脈沖寬度tp

為暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，即電容C的電壓從0充至

所需的時(shí)間。由= (1- )得(9-4)由上式可知：①改變R、C的值，可改變輸出脈沖寬度，從而可以用于定時(shí)控制。②在RC幅度不齊的波形進(jìn)行整形。多諧振蕩器圖4所示是由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。R、R和C是外接元件。1 2剛接通電源時(shí)，u=0，u=1。當(dāng)u升至 后，比較器C1輸出低電平( =0)，基本RS觸c 0 c0，u0

10。同時(shí)，三極管TR2

放電，uc

下降。在u<c<

期間，u0

uc

下降至 以后比較器C2

輸出低電平(=01u0

由0變?yōu)?。同時(shí)三極管T截止，于是電容C再次被充電。如此不斷重復(fù)上述過(guò)程，多諧振蕩器的輸出端就可得到一串矩形波。工作波形如圖4(b)所示。振蕩周期等于兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間。第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tp1至 所需時(shí)間

為電容C的電壓uc

從 充電(9-5)第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tp2。

為電容C的電壓從 放電至 所需時(shí)間555時(shí)基集成電路(555定時(shí)器芯片專題2 原理與應(yīng)用A、555內(nèi)部電原理圖（點(diǎn)擊圖可以放大）（點(diǎn)擊圖可以放大）我們知道，555電路在應(yīng)用和工作方式上一般可歸納為3類。每類工作方式又有很多個(gè)不同的電路。在實(shí)際應(yīng)用中，除了單一品種的電路外，還可組合出很多不同電路，如：多個(gè)單穩(wěn)、多55555555538183B、單穩(wěn)類電路單穩(wěn)工作方式，它可分為3種。見(jiàn)圖示。（點(diǎn)擊圖可以放大）1（人工啟動(dòng)單穩(wěn)21.1.11.1.2“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。2（2）脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)221.2.121.2.2電路則帶有一個(gè)RC微分電路。 （點(diǎn)擊圖可以放大）第3種（圖3）是壓控振蕩器。單穩(wěn)型壓控振蕩器電路有很多，都比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們只把它分為2個(gè)不同單元。不帶任何輔助器件的電路為1.3.1；使用晶體管、運(yùn)放放大器等輔助器件的電路為1.3.2。圖中列出了2個(gè)常用電路。（點(diǎn)擊圖可以放大）C、雙穩(wěn)類電路這里我們將對(duì)555雙穩(wěn)電路工作方式進(jìn)行總結(jié)、歸納。555雙穩(wěn)電路可分成2種。第一種（見(jiàn)圖1）是觸發(fā)電路，有雙端輸入（2.1.1）和單端輸入（2.1.2）2個(gè)單元。單端比較器（2.1.2）622端輸入。（可以放大）第2種（見(jiàn)圖2）是施密特觸發(fā)電路，有最簡(jiǎn)單形式的（2.2.1）和輸入端電阻調(diào)整偏置或在控制端（5）加控制電壓VCT以改變閥值電壓的（2.2.2）共2個(gè)單元電路。（點(diǎn)擊圖可以放大）點(diǎn)。2.2.2C1R1R2D、無(wú)穩(wěn)類電路第三類是無(wú)穩(wěn)工作方式。無(wú)穩(wěn)電路就是多諧振蕩電路，是555電路中應(yīng)用最廣的一類。電路的變化形式也最多。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，也把它分為三種。第一種（見(jiàn)圖1）是直接反饋型，振蕩電阻是連在輸出端VO的。 （點(diǎn)擊圖可以放大）第二（見(jiàn)圖2是間接反饋型振蕩電阻是連在電源VCC上的其中第1個(gè)單元電是應(yīng)用最廣的。第2個(gè)單元電路是方波振蕩電路。第4個(gè)單元電路都是占空比可調(diào)的脈沖振蕩電路，功能相同而電路結(jié)構(gòu)略有不同，因此分別以3.2.3a和3.2.3b的代號(hào)。 （點(diǎn)擊圖可以放大）第三種(見(jiàn)圖3)是壓控振蕩器。由于電路變化形式很復(fù)雜，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，只分成最簡(jiǎn)單的式（3.3.1）和帶輔助器件的(3.3.2)兩個(gè)單元。圖中舉了兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。 （點(diǎn)擊圖可以放大）特例。例如：3.1.2RA7.6.2RA3.2.1RB以上歸納了555的3類8種18個(gè)單元電路，雖然它們不可能包羅所有555應(yīng)用電路，古話講：萬(wàn)變不離其中，相信它對(duì)我們理解大多數(shù)555電路還是很有幫助的。555時(shí)基集成電路(555定時(shí)器芯片專題3 功能介紹與應(yīng)用設(shè)計(jì)555555（一）555時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能電路結(jié)構(gòu)及邏輯功能(點(diǎn)圖可放大)15558555RS51腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOSVCC3～18V5V3：OUT（Vo）輸出端。2：TR6：TH腳：RRTR、TH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?；騐C0.01μF7：D5kΩC1C2C1C2C1C2C1RS觸發(fā)器R號(hào)加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號(hào)?；綬S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。1C2的情況下，55512.555時(shí)基電路的主要參數(shù)555觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流、復(fù)位電壓、復(fù)位電流、放電電流、驅(qū)動(dòng)電流及最高工作頻率。等效電路555時(shí)基電路內(nèi)部既有模擬電路，又有數(shù)字電路，讀圖和應(yīng)用十分不便，為便于一目了然地理解555的功能，可以將555電路的數(shù)字與模擬功能合在一起考慮，進(jìn)行化簡(jiǎn)。圖2是圖1（a）中555電路的內(nèi)電路方框圖簡(jiǎn)化成為帶一個(gè)放電開關(guān)的特殊的觸發(fā)器，其邏輯功能見(jiàn)表3所示。 (點(diǎn)圖可放大)化簡(jiǎn)后的特殊RS觸發(fā)器輸出電壓Vo與輸入電壓VTH及VTR的關(guān)系見(jiàn)表4所示。（二）555時(shí)基電路的應(yīng)用55531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。模擬聲響發(fā)生器圖3是由兩個(gè)多諧振蕩器構(gòu)成的模擬聲響發(fā)生器。左側(cè)振蕩器Ⅰ的振蕩頻率較低（整定元件為RA1、RB1、C1）比如2Hz；右側(cè)的振蕩器Ⅱ的振蕩頻率較高（整定元件為RA2、RB2、C2）1kHz34，故當(dāng)uo1uo1振蕩，從而使揚(yáng)聲器便發(fā)出間歇聲響。(點(diǎn)圖可放大)可調(diào)速的電動(dòng)玩具車電路4555555555R1R2R3RPC1C1555VTC1R1、RP、R2Uc≥2/3VDD（4V）MC1R3、D1D1開的，且由于RP+R2R3，放電主要是在R3fC=1.44/(R1+RP+R2+R3)C1圖示電路參數(shù)的振蕩頻率在0.53～2HzMMC3VT555時(shí)基集成電路(555定時(shí)器芯片運(yùn)用大全1 基礎(chǔ)應(yīng)用篇,20例利用555時(shí)基集成電路的基礎(chǔ)電路可以設(shè)計(jì)、開發(fā)出許多電子小實(shí)驗(yàn)與科技制作。下面介紹幾種，供大家參考。觸摸延時(shí)“小燈”圖1是它的電路，它將觸摸開關(guān)發(fā)光二極管的實(shí)驗(yàn)中加入延時(shí)電路，調(diào)整可調(diào)電阻阻值和電容量達(dá)到延時(shí)效果。要想增加延時(shí)的時(shí)間，就調(diào)換大容量的電容，如400μF、1000μF6的小燈即可。圖1觸摸延時(shí)音樂(lè)門鈴21連接音樂(lè)片電路即可。它可以當(dāng)作門鈴使用，也可安置在人手觸摸處作為瞬間報(bào)警器。圖2手控行車紅綠燈指示器模型圖3是它的電路圖，先做一個(gè)紅綠燈燈架，將紅綠發(fā)光二極管固定在燈架上，按圖連接后，只要向下按動(dòng)按鍵，則紅燈變?yōu)榫G燈，手一離開便又成為紅燈。圖34．可自動(dòng)控制的行車紅綠燈指示器模型圖4是它的電路圖，只將上圖的手控改為磁控，再加上延時(shí)電路，就可以將上述模型需要注意的是根據(jù)汽車模型的速度，調(diào)整干簧管的位置和電路延時(shí)的時(shí)間。圖4燈塔模型先用硬紙做一個(gè)燈塔模型。圖5是它的電路圖，它只取閃光電路的一部分——一個(gè)綠發(fā)光二極管作為塔燈。最后調(diào)整好閃爍時(shí)間。圖5夜間打燈光靶圖6是它的電路圖，它與閃光電路相比，集成電路的腳①是單獨(dú)與負(fù)極連接，而電容與R卻是經(jīng)過(guò)干簧管與負(fù)極連接。先按圖14做一個(gè)一碰便可以翻倒的靶牌。在靶子的底部5固定一塊磁鐵，將電路中的干簧管固定在與磁鐵相對(duì)應(yīng)的支架底板上。綠色發(fā)光二極管放置表示擊中靶子。如果把靶牌放到運(yùn)動(dòng)的車模上，打靶更加緊張有趣。圖6發(fā)報(bào)練習(xí)器圖7是它的電路圖，它是在音響電路中接入按鍵代替電鍵使用，做成一個(gè)發(fā)報(bào)練習(xí)器的，音調(diào)高低可自己選定。也可以自己做一個(gè)電鍵。7國(guó)際莫爾斯碼字符如下(點(diǎn)圖可放大)：如果將自己一方的電鍵的兩根導(dǎo)線接在另一個(gè)同學(xué)電路中，同時(shí)把對(duì)方同學(xué)的電鍵兩根導(dǎo)線接在自己電路中，那么這倆人之間就可以互相發(fā)報(bào)傳送信息了。一種平時(shí)不耗電的磁控報(bào)警器圖8是它的電路圖，它是在音響電路中接入干簧管，再將干簧管放入兩塊相吸引的磁鐵之間，這時(shí)，干簧管并不閉合，電路不導(dǎo)通。當(dāng)移動(dòng)一塊磁鐵后干簧管立即閉合，電路通報(bào)警制作時(shí)先把干簧管安放在門窗的木框上同時(shí)把一塊磁鐵固定在干簧管的上方把另一塊磁鐵安放在門窗對(duì)著干簧管處的下方注意一定要使這兩塊磁鐵相吸這時(shí)干簧管不導(dǎo)通，喇叭不發(fā)出音響。一旦門窗打開，干簧管被上方磁鐵吸引閉合，電路導(dǎo)通，發(fā)出音報(bào)警。 (點(diǎn)圖可放大)圖8斷線報(bào)警器在電路圖9中的AB兩點(diǎn)是用一根細(xì)的導(dǎo)線連接（圖中的弧線），當(dāng)人或動(dòng)物碰斷導(dǎo)線便會(huì)發(fā)聲報(bào)警，發(fā)光二極管發(fā)光。 (點(diǎn)圖可放大)圖9雨水報(bào)警器10a10b便會(huì)發(fā)出音響。這個(gè)報(bào)警器還可以作為各種遇水報(bào)警裝置。圖10高低水位報(bào)警器水能導(dǎo)電，也就有電阻存在。圖11a就是利用電阻值的不同，發(fā)出不同音調(diào)制作成高11bBACA與CA與BAC，報(bào)警器便發(fā)出高音。按這個(gè)思路還可以做成高低音門鈴、多路報(bào)警器等。圖11手控模仿鳥鳴實(shí)驗(yàn)12會(huì)發(fā)出不同音調(diào)，模仿鳥鳴和其他音響。圖12節(jié)拍器圖13是它的電路圖，它是將閃光電路中接上喇叭，做成既有燈光又有音響的節(jié)拍器，只是聲音較低。調(diào)整電阻阻值和電解電容可以得到不同的節(jié)拍。如果去掉發(fā)光二極管，將節(jié)拍器調(diào)整到好似下雨的嘀嘀聲，還可以作為催眠器，響一夜用電量很少。圖13見(jiàn)光發(fā)亮的光控“燈”14如果在電路中拆去發(fā)光二極管和電阻，接6伏繼電器，再由繼電器控制燈就可達(dá)到實(shí)用裝置的目的。圖14見(jiàn)光響音樂(lè)15該裝置還可以以市場(chǎng)銷售的小型激光指示器為光源槍，將光敏電阻安放在靶心處，找打靶器。圖15黑暗光控報(bào)警器圖16需的暗度下調(diào)整可調(diào)電阻值到發(fā)出音樂(lè)響聲。圖16書寫光亮測(cè)試器圖17極管發(fā)光，而光照一暗時(shí)紅色發(fā)光二極管發(fā)光，以提醒人們注意。圖17干濕測(cè)量器圖18圖18延時(shí)開的小“燈”圖19圖19水沸報(bào)警器8100線，用樹脂封好，不能進(jìn)水。圖20100℃時(shí)音響報(bào)警，低于這個(gè)溫度時(shí)沒(méi)有音響報(bào)警。圖20555時(shí)基集成電路(555定時(shí)器芯片運(yùn)用大全2 中級(jí)應(yīng)用篇,10例1、555觸摸定時(shí)開關(guān)IC1555PC155573KS電燈不亮。P，C2555555KS5557R1C1C12/37C13輸出由高電平變回到低電平，繼電器釋放，電燈熄滅，定時(shí)結(jié)束。定時(shí)長(zhǎng)短由R1、C1決定：T1=1.1R1*C1。按圖中所標(biāo)數(shù)值，定時(shí)時(shí)間約為4分鐘。D11N41481N4001。2、相片曝光定時(shí)器附圖電路是用555單穩(wěn)電路制成的相片曝光定時(shí)器。用人工啟動(dòng)式單穩(wěn)電路。工作原理：CTVCT=VCC=6V555KAHLSBCT555。繼電器KARTCTCT2/3VCC4KAHL暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，有恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。曝光時(shí)間計(jì)算公式為：T=1.1RT*CT。本電路提供參數(shù)的延時(shí)時(shí)間約為1秒~2RP電路中的繼電器必需選用吸合電流不應(yīng)大于30mA的產(chǎn)品，并應(yīng)根據(jù)負(fù)載（HL）的容量大小選擇繼電器觸點(diǎn)容量。3、單電源變雙電源電路55520KHz13VD1VD2C4EC，將B端接地，在AC+/-EC50mA。4、簡(jiǎn)易催眠器時(shí)基電路555滴的聲音（見(jiàn)附圖）。揚(yáng)聲器采用28歐姆小型動(dòng)圈式。雨滴聲的速度可以通過(guò)5、直流電機(jī)調(diào)速控制電路MRP200mA200mA，應(yīng)增加驅(qū)動(dòng)級(jí)和功放級(jí)。圖中VD3C2R33~5因占空比范圍小使電機(jī)調(diào)速范圍減小。6、555制作的D類放大器IC555R1R2C1100KHz50%，腳便得到脈寬與輸入信號(hào)幅值成正比的脈沖信號(hào)，經(jīng)LC3接調(diào)、濾波后推動(dòng)揚(yáng)聲器。7、風(fēng)扇周波調(diào)速電路紹其工作原理。1aNE555RWNE5553MOC306110mANE5553風(fēng)扇停轉(zhuǎn)。MOC3061MOC3061來(lái)控制電風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。RW為占空比調(diào)節(jié)電位器，亦即電風(fēng)扇單位時(shí)間內(nèi)（本電路數(shù)據(jù)20）C2RW圖1b電路為MOC3061的典型功率擴(kuò)展電路，在控制功率較大的電機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮使用功率擴(kuò)全，人體不能直接觸摸電路板。8、電熱毯溫控器工作原理：ICNE555RP3ICV2Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流電壓經(jīng)