第五节电子电路基本知识

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1、第五节第五节 电子电路基本知识电子电路基本知识甄志强电话：13007558826邮箱：物理与工程学院放大电路放大电路 能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。例如助听器里的关键部件就是一个放大器。一、放大电路的用途和组成一、放大电路的用途和组成 放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。首先把整个放

2、大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。二、低频电压放大器二、低频电压放大器 低频电压放大器是指工作频率在 20 赫 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。（1）共发射极放大电路 图 1（a）是共发射极放大电路。C1 是输入电容，C2 是输出电容，三极管 VT 就是起放大作用

3、的器件，RB 是基极偏置电阻,RC 是集电极负载电阻。1、3 端是输入，2、3 端是输出。3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。静态时的直流通路见图 1（b），动态时交流通路见图 1（c）。电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。（2）分压式偏置共发射极放大电路 图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RE 和电容 CE，CE 称交流旁路电容，对交流是短路的；RE 则有直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分

4、。如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。图中基极真正的输入电压是 RB2 上电压和 RE 上电压的差值，所以是负反馈。由于采取了上面两个措施，使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路。（3）射极输出器 图 3（a）是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图 3（b）是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路。这个图中，晶体管真正的输入是 V i 和 V o 的差值，所以这是一个交流负反馈很深的电路。由于很深的负反馈，这个电路的特点是：电压放大倍数小于 1 而接近 1，输出电压和输入电压同相，输入阻抗高输出阻抗低，失真小，频带宽，工作稳定。它经常被用作放大器的输入级、输

5、出级或作阻抗匹配之用。（4）低频放大器的耦合 一个放大器通常有好几级，级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有三种：RC 耦合，见图 4（a）。优点是简单、成本低。但性能不是最佳。变压器耦合，见图 4（b）。优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高，但变压器制作比较麻烦。直接耦合，见图 4（c）。优点是频带宽，可作直流放大器使用，但前后级工作有牵制，稳定性差，设计制作较麻烦。三、功率放大器三、功率放大器 能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音机的末级放大器就是功率放大器。（1）甲类单管功率放大器 图 5 是单管功率放大器，C1 是输入电容，T 是输出变压器。

6、它的集电极负载电阻 Ri 是将负载电阻 R L 通过变压器匝数比折算过来的：RC=（N1 N2）2 RL=N 2 RL 负载电阻是低阻抗的扬声器，用变压器可以起阻抗变换作用，使负载得到较大的功率。这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状态，静态电流比较大，困此集电极损耗较大，效率不高，大约只有 35。这种工作状态被称为甲类工作状态。这种电路一般用在功率不太大的场合，它的输入方式可以是变压器耦合也可以是 RC 耦合。（2）乙类推挽功率放大器 图 6 是常用的乙类推挽功率放大电路。它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时，每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零，只有在有信号

7、输入时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。当输入信号是正弦波时，正半周时 VT1 导通 VT2 截止，负半周时 VT2 导通 VT1 截止。两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成，使负载上得到纯正的正弦波。这种两管交替工作的形式叫做推挽电路。乙类推挽放大器的输出功率较大，失真也小，效率也较高，一般可达 60。（3）OTL 功率放大器 目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器，简称 OTL 电路，是一种性能很好的功率放大器。为了易于说明，先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的 OTL 电路，如图 7。这个电路使用两个特性相同的晶体管，两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同。在静态时，VT1、VT2

8、 流过的电流很小，电容 C 上充有对地为 1 2 E c 的直流电压。在有输入信号时，正半周时 VT1 导通，VT2 截止，集电极电流 i c1 方向如图所示：负载 RL 上得到放大了的正半周输出信号。负半周时 VT1 截止，VT2 导通，集电极电流 i c2 的方向如图所示，RL 上得到放大了的负半周输出信号。这个电路的关键元件是电容器 C，它上面的电压就相当于 VT2 的供电电压。以这个电路为基础，还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正 OTL 电路，用 PNP 管和 NPN 管组成的互补对称式 OTL 电路，以及最新的桥接推挽功率放大器，简称 BTL 电路等等。四、直流放大器四、直流放大

9、器 能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器。测量和控制方面常用到这种放大器。（1）双管直耦放大器 直流放大器不能用 RC 耦合或变压器耦合，只能用直接耦合方式。图 8 是一个两级直耦放大器。直耦方式会带来前后级工作点的相互牵制，电路中在 VT2 的发射极加电阻 R E 以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制。直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时，由于工作点不稳定引起静态电位缓慢地变化，这种变化被逐级放大，使输出端产生虚假信号。放大器级数越多，零点漂移越严重。所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合。（2）差分放大器

10、解决零点漂移的办法是采用差分放大器，图 9 是应用较广的射极耦合差分放大器。它使用双电源，其中 VT1 和 VT2 的特性相同，两组电阻数值也相同，R E 有负反馈作用。实际上这是一个桥形电路，两个 R C 和两个管子是四个桥臂，输出电压 V 0 从电桥的对角线上取出。没有输入信号时，因为 RC1=RC2 和两管特性相同，所以电桥是平衡的，输出是零。由于是接成桥形，零点漂移也很小。差分放大器有良好的稳定性，因此得到广泛的应用。五、集成运算放大器五、集成运算放大器 集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。因为它早期是用在模拟计算机中做加法

11、器、乘法器用的，所以叫做运算放大器。它有十多个引脚，一般都用有 3 个端子的三角形符号表示，如图 10。它有两个输入端、1 个输出端，上面那个输入端叫做反相输入端，用“”作标记；下面的叫同相输入端，用“”作标记。集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、积分等多种模拟运算，也可以接成交流或直流放大器应用。在作放大器应用时有：（1）带调零的同相输出放大电路 图 11 是带调零端的同相输出运放电路。引脚 1、11、12 是调零端，调整 RP 可使输出端（8）在静态时输出电压为零。9、6 两脚分别接正、负电源。输入信号接到同相输入端（5），因此输出信号和输入信号同相。放大器负反馈经反馈电阻 R2

12、接到反相输入端（4）。同相输入接法的电压放大倍数总是大于 1 的。（2）反相输出运放电路 也可以使输入信号从反相输入端接入，如图 12。如对电路要求不高，可以不用调零，这时可以把 3 个调零端短路。输入信号从耦合电容 C1 经 R1 接入反相输入端，而同相输入端通过电阻 R3 接地。反相输入接法的电压放大倍数可以大于 1、等于 1 或小于 1。（3）同相输出高输入阻抗运放电路 图 13 中没有接入 R1，相当于 R1 阻值无穷大，这时电路的电压放大倍数等于 1，输入阻抗可达几百千欧。六、放大电路读图要点和举例六、放大电路读图要点和举例 放大电路是电子电路中变化较多和较复杂的电路。在拿到一张放大

13、电路图时，首先要把它逐级分解开，然后一级一级分析弄懂它的原理，最后再全面综合。读图时要注意：在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件。放大器中使用的辅助元器件很多，如偏置电路中的温度补偿元件，稳压稳流元器件，防止自激振荡的防振元件、去耦元件，保护电路中的保护元件等。在分析中最主要和困难的是反馈的分析，要能找出反馈通路，判断反馈的极性和类型，特别是多级放大器，往往以后级将负反馈加到前级，因此更要细致分析。一般低频放大器常用 RC 耦合方式；高频放大器则常常是和 LC 调谐电路有关的，或是用单调谐或是用双调谐电路，而且电路里使用的电容器容量一般也比较小。注意晶体管和电源的极性，放大器中常常使用双

14、电源，这是放大电路的特殊性。例 1 助听器电路 图 14 是一个助听器电路，实际上是一个 4 级低频放大器。VT1、VT2 之间和 VT3、VT4 之间采用直接耦合方式，VT2 和 VT3 之间则用 RC 耦合。为了改善音质，VT1 和 VT3 的本级有并联电压负反馈（R2 和 R7）。由于使用高阻抗的耳机，所以可以把耳机直接接在 VT4 的集电极回路内。R6、C2 是去耦电路，C6 是电源滤波电容。例 2 收音机低放电路 图 15 是普及型收音机的低放电路。电路共 3 级，第 1 级（VT1）前置电压放大，第 2 级（VT2）是推动级，第 3 级（VT3、VT4）是推挽功放。VT1 和 VT

15、2 之间采用直接耦合，VT2 和 VT3、VT4 之间用输入变压器（T1）耦合并完成倒相，最后用输出变压器（T2）输出，使用低阻扬声器。此外，VT1 本级有并联电压负反馈（R1），T2 次级经 R3 送回到 VT2 有串联电压负反馈。电路中 C2 的作用是增强高音区的负反馈，减弱高音以增强低音。R4、C4 为去耦电路，C3 为电源的滤波电容。整个电路简单明了。振荡电路振荡电路 不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。这种现象也叫做自激振荡。或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选

16、频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 0 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 u f 和输入电压 U i 要相等，这是振幅平衡条件。二是 u f 和 u i 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。振荡器按振荡频率的高低可分成超低频（20 赫以

17、下）、低频（20 赫 200 千赫）、高频（200 千赫 30 兆赫）和超高频（10 兆赫 350 兆赫）等几种。按振荡波形可分成正弦波振荡和非正弦波振荡两类。正弦波振荡器按照选频网络所用的元件可以分成 LC 振荡器、RC 振荡器和石英晶体振荡器三种。石英晶体振荡器有很高的频率稳定度，只在要求很高的场合使用。在一般家用电器中，大量使用着各种 L C 振荡器和 RG 振荡器。振荡条件振荡条件 石英晶体振荡器，石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体

18、谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件石英晶体振荡器石英晶体振荡器 下图是经过简化的电路图并表明了石英晶体振荡器的基本组成元件。石英晶体振荡器中的放大器由至少一个驱动设备，偏压电阻并且可能包含其他用来限制带宽，阻抗匹配和增益控制的元件组成。反馈网络由石英晶体谐振器，和其他元件比如用来协调的可变电容等组成。晶振应用电路图晶振应用电路图 脉冲电路脉冲电路 在电子电路中，电源

19、、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路，因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。电子电路中另一大类电路的数字电子电路。它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路，它们处理的都是不连续的脉冲信号。脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。电脉冲有各式各样的形状，有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的，最具有代表性的是矩形脉冲。要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度 Um、脉冲周期 T 或频率 f、脉冲前沿 t r、脉冲后沿 t

20、 f 和脉冲宽度 t k 来表示。如果一个脉冲的宽度 t k=1 2T，它就是一个方波。脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点，或者说脉冲电路的特点是：脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。从所用的晶体管也可以看出来，在工作频率较高时都采用专用的开关管，如 2AK、2CK、DK、3AK 型管，只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。脉冲电路的特点脉冲电路的特点 就拿脉冲电路中最常用的反相器电路（图 1）来说，从电路形式上看，它和放大电路中的共发射电路很相似。在放大电路中，基极电阻 R b2 是接到正电源上以取得基

21、极偏压；而这个电路中，为了保证电路可靠地截止，R b2 是接到一个负电源上的，而且 R b1 和 R b2 的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。不仅如此，为了使晶体管开关速度更快，在基极上还加有加速电容 C，在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和；在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。除了射极输出器是个特例，脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的，这是一个特点。脉冲电路的另一个特点是一定有电容器（用电感较少）作关键元件，脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。一、产生脉冲的多谐振荡器一、产生脉冲的多谐振荡器 脉冲有各种各样的用途，有对电路起开

22、关作用的控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。不管是什么脉冲，都是由脉冲信号发生器产生的，而且大多是短形脉冲或以矩形脉冲为原型变换成的。因为矩形脉冲含有丰富的谐波，所以脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器或简称多谐振荡器。如果用门来作比喻，多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门，它不需要人去推动，总是不停地开门和关门。二、脉冲变换和整形电路二、脉冲变换和整形电路 脉冲在工作中有时需要变换波形或幅度，如把矩形脉冲变成三角波或尖脉冲等，具有这种功能的电路就叫变换电路。脉冲在传送中会造成失真，因此常常要对波形不好的脉冲进行

23、修整，使它整旧如新，具有这种功能的电路就叫整形电路。（1）微分电路 微分电路是脉冲电路中最常用的波形变换电路，它和放大电路中的 RC 耦合电路很相似，见图 5。当电路时间常数=RCt k，电路就成为积分电路，见图 6。当输入矩形脉冲时，由于电容器充放电很慢，输出得到的是一串幅度较低的近似三角形的脉冲波。（3）限幅器 能限制脉冲幅值的电路称为限幅器或削波器。图 7 是用二极管和电阻组成的上限幅电路。它能把输入的正向脉冲削掉。如果把二极管反接，就成为削掉负脉冲的下限幅电路。用二极带或三极管等非线性器件可组成各种限幅器，或是变换波形（如把输入脉冲变成方波、梯形波、尖脉冲等），或是对脉冲整形（如把输入

24、高低不平的脉冲系列削平成为整齐的脉冲系列等）。（4）箝位器 能把脉冲电压维持在某个数值上而使波形保持不变的电路称为箝位器。它也是整形电路的一种。例如电视信号在传输过程中会造成失真，为了使脉冲波形恢复原样，接收机里就要用箝位电路把波形顶部箝制在某个固定电平上。图 8 中反相器输出端上就有一个箝位二极管 VD。如果没有这个二极管，输出脉冲高电平应该是 12 伏，现在增加了箝位二极管，输出脉冲高电平被箝制在 3 伏上。此外，象反相器、射极输出器等电路也有“整旧如新”的作用，也可认为是整形电路。三、脉冲电路的读图要点三、脉冲电路的读图要点 脉冲电路的特点是工作在开关状态，它的输入输出都是脉冲，因此分析

25、时要抓住关键，把主次电路区分开，先认定主电路的功能，再分析辅助电路的作用。从电路结构上抓关键找异同。前面介绍了集基耦合方式的三种基本单元电路，它们都由双管反相器构成正反馈电路，这是它们的相同点。但细分析起来它们还是各有特点的：无稳和双稳电路虽然都有对称形式，但无稳电路是用电容耦合，双稳是用电阻直接耦合（有时并联有加速电容，容量一般都很小）；而且双稳电路一般都有触发电路（双端或单端触发）；单稳电路就很好认，它是不对称的，兼有双稳和单稳的形式。这样一分析，三种电路就很好区别了。脉冲电路中，脉冲的生成、变换和整形都和电容器的充、放电有关，电路的时间常数即 R 和 C 的数值对确定电路的性质有极重要的

26、意义，这一点尤为重要。555 集成时基电路集成时基电路 555 集成电路开始出现时是作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或 555 时基电路。但是后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可以用于调光、调温、调压、调速等多种控制以及计量检测等作用；还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，作为交流信号源以及完成电源变换、频率变换、脉冲调制等用途。555 芯片一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约

27、为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 集成电路是 8 脚封装，图 1（a）是双列直插型封装，按输入输出的排列可画成图 1（b）。其中 6 脚称阀值端（TH），是上比较器的输入。2 脚称触发端是下比较器的输入。3 脚是输出端（V O），它有 0 和 1 两种状态，它的状态是由输入端所加的电平决定的。7 脚的放电端（DIS），它是内部放电管的输出，它也有悬空和

28、接地两种状态，也是由输入端的状态决定的。4 脚是复位端加上低电砰（0.3 伏）时可使输出成低电平。5 脚称控制电压端（V C），可以用它改变上下触发电平值。8 脚是电源，1 脚为地端。555引脚图介绍如下引脚图介绍如下:1 地 GND 2 触发 3 输出 4 复位 5 控制电压 6 门限(阈值）7 放电 8 电源 Vcc可以把555电路等效成一个带放电开关的RS触发器，如图2（a）。这个特殊的触发器有两个输入端；阈值端6（TH）可看成是置零端R，要求高电平；触发端2可看成是置位端，低电平有效。它只有 1 个输出端 V O，V O 可等效成触发器的 Q 端。放电端可看成由内部的放电开关控制的一个

29、接点，放电开关由触发器的 Q 端控制：Q=1 时 DIS 端接地；Q=0 时 DIS 端悬空。此外这个触发器还有复位端，控制电压端 V C，电源端 V DD 和地端 GND。这个特殊的RS触发器有2个特点：（1）两个输入端的触发电平要求一高一低：置零端R即阈值端TH要求高电平，而置低端S 即触发端则要求低电平。（2）两个输入端的触发电平，也就是使它们翻转的阈值电压值也不同，当 V C 端不接控制电压时，对 TH（R）端来讲，2/3 V DD 是高电平 1，2/3 V DD 时，输出又翻转成 V=0，暂稳态结束。t d 就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻 R T 和定时电容 C T

30、的值有关；t d=1.1R T C T。二、脉冲启动型单稳二、脉冲启动型单稳 把 555 电路的 6、7 端并接起来接到定时电容 C T 上，用 2 端作输入就成为脉冲启动型单稳电路，见图 4（a）。电路的 2 端平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路。用等效触发器替代 555 电路后可画成图 4（b）。这个电路利用放电端使定时电容能快速放电。下面分析它的工作状态：稳态：通电后，R=1，S=1，输出 V o=0，DIS 端接地，C T 上电压为 0 即 R=0，输出仍保持 V o=0，这是它的稳态。暂稳态：输入负脉冲后，输入S=0，输出翻转成 V o=1，DIS 端开路，电源通过

31、 R T 向 C T 充电，暂稳态开始。经过 t d 后，C T 上电压升到 2/3 V DD，这时负脉冲已经消失，输入又成为 R=1，S=1，输出又翻转成 V o=0，暂稳态结束。这时内部放电开关接通，DIS 端接地，C T 上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。电路的定时时间 t d=1.1R T C T。这两种单稳电路常用作定时延时控制。三、三、555 双稳电路双稳电路 常见的 555 双稳电路有两种。（1）R-S 触发器型双稳把 555 电路的 6、2 端作为两个控制输入端，7 端不用，就成为一个 R S 触发器。要注意的是两个输入端的电平要求和阈值电压都不同，见图 5（a）。有时

32、可能只有一个控制端，这时另一个控制端要设法接死，根据电路要求可以把 R 端接到电源端，见图 5（b），也可以把 S 端接地，用 R 端作输入。有两个输入端的双稳电路常用作电机调速、电源上下限告警等用途，有一个输入端的双稳电路常作为单端比较器用作各种检测电路。（2）施密特触发器型双稳 把 555 电路的 6、2 端并接起来成为只有一个输入端的触发器，见图 6（a）。这个触发器因为输出电压和输入电压的关系是一个长方形的回线形，见图 6（b），所以被称为施密特触发器。从曲线看到，当输入 V i=0 时输出 V o=1。当输入电压从 0 上升时，要升到 2/3 V DD 以后，V o 才翻转成 0。而

33、当输入电压从最高值下降时，要降到 1/3 V DD 以后，V o 才翻转成 1。所以输出电压和输入电压之间是一个回线形曲线。由于它的输入有两个不同的阈值电压，所以这种电路被用作电子开关，各种控制电路，波形变换和整形的用途。四、四、555 无稳电路无稳电路 无稳电路有 2 个暂稳态，它不需要外触发就能自动从一种暂稳态翻转到另一种暂稳态，它的输出是一串矩形脉冲，所以它又称为自激多谐振荡器或脉冲振荡器。555 的无稳电路有多种，这里介绍常用的 3 种。（1）直接反馈型 555 无稳 利用 555 施密特触发器的回滞特性，在它的输入端接电容 C，再在输出 V 0 与输入之间接一个反馈电阻 R f，就能

34、组成直接反馈型多谐振荡器，见图 7（a）。用等效触发器替代 555 电路后可画成图 7（b）。现在来看看它的振荡工作原理：现在来看看它的振荡工作原理：这个电路在刚通电时，V0=1，DIS端开路，C的充电路径是：电源RADISRBC，当C上电压上升到2/3VDD时，V0=1，DIS端接地，C放电，C放电的路径是：CRBDIS地。可以看到充电和放电时间常数不等，输出不是方波。t1=0.693（RABB）C、t2=0.693RBC，脉冲频率f=1.443（RA2R）C（3）555 方波振荡电路 要想得到方波输出，可以用图 9 的电路。它是在图 8 的电路基础上在 R B 两端并联一个二极管 VD 组

35、成的。当 R A=R B 时，C 的充放电时间常数相等，输出就得到方波。方波的频率为 f=0.722 R A C（R A=R B）在这个电路的基础上，在 R A 和 R B 回路内增加电位器以及采用串联或并联二极管的方法可以得到占空比可调的脉冲振荡电路。555 脉冲振荡电路常被用作交流信号源，它的振荡频率范围大致在零点几赫到几兆赫之间。因为电路简单可靠，所以使用极广。五、五、555 电路读图要点及举例电路读图要点及举例 555 集成电路经多年的开发，实用电路多达几十种，几乎遍及各个技术领域。但对初学者来讲，常见的电路也不过是上述几种，因此在读图时，只要抓住关键，识别它们是不难的。从电路结构上分

36、析，三类 555 电路的区别或者说它们的结构特点主要在输入端。因此当我们拿到一张 555 电路图时，在大致了解电路的用途之后，先看一下电路是 CMOS 型还是双极型，再看复位端和控制电压端（V c）的接法，如果复位端是接高电平、控制电压端（V c）是接一个抗干扰电容的那就可以按以下的次序先从输入端开始进行分析：（1）6、2 端是分开的端是分开的 7 端悬空不用的一定是双稳电路。如有两个输入的则是双限比较器；如只有一个输入的则是单端比较器。这类电路一般都是作电子开关、控制和检测电路的用途。7、6 端短接并接有电阻电容、取 2 端作输入的一定是单稳电路。它的输入可以用开关人工启动，也可以用输入脉冲

37、启动，甚至为了取得较好的启动效果在输入端带有 RC 微分电路。这类电路一般用作定时延时控制和检测的用途。（2）6、2 端短接的端短接的 输入没有电容的是施密特触发器电路。这类电路常用作电子开关、告警、检测和整形的用途。输入端有电阻电容而 7 端悬空的，这时要看电阻电容的接法：（a）R 和 C 串联接在电源和地之间的是单稳电路，R 和 C 就是它的定时电阻和定时电容。（b）R 在上 C 在下，R 的一端接在 V 0 端上的是直接反馈型无稳电路，这时 R 和 C 就是决定振荡频率的元件。7 端也接在输入端，成“R A 7 R B 6、2C”的形式的就是最常用的无稳电路。这时 R A 和 R B 及

38、 C 就是决定振荡频率的元件。这类电路可以有很多种变型：如省去 R A，把 7 端接在 V 0 上；或者在 R B 两端并联二极管 VD 以获得方波输出，或者用电阻和电位器组成 R A 和 R B，而且在 R A 和 R B 两端并联有二极管以获得占空比可调的脉冲波等等。这类电路是用途最广的，常用于脉冲振荡、音响告警、家电控制、电子玩具、医疗电器以及电源变换等用途。（3）如果控制电压（）如果控制电压（V c）端接有直流电压）端接有直流电压，则只是改变了上下两个阀值电压的数值，其它分析方法仍和上面的相同。只要按上述步骤细心分析核对，一定能很快地识别 555 电路的类别和了解它的工作原理。下面的问

39、题就比较好办了，例如定时时间、振荡频率等都可以按给出的公式进行估算。例例 1 相片曝光定时器相片曝光定时器 图 10 是用 555 电路制成的相片曝光定时器。从图看到，输入端 6、2 并接在 RC 串联电路中，所以这是一个单稳电路，R1 和 RP 是定时电阻，C1 是定时电容。电路在通电后，C1 上电压被充到 6 伏，输出 V 0=0，继电器 KA 不吸动，常开接点是打开的，曝光灯 HL 不亮。这是它的稳态。按下 SB 后，C1 快速放电到零，输出 V 0=1，继电器 KA 吸动，点亮曝光灯 HL，暂稳态开始。SB 放开后电源向 C1 充电，当 C1 上电压升到 4 伏时，暂稳态结束，定时时间

40、到，电路恢复到稳态。输出翻转成 V 0=0，继电器 KA 释放，曝光灯熄灭。电路定时时间是可调的，大约是 1 秒 2 分钟。例例 2 光电告警电路光电告警电路 图 11 是 555 光电告警电路。它使用 556 双时基集成电路，有两个独立的 555 电路。前一个接成施密特触发器，后一个是间接反馈型无稳电路。图中引脚号码是 556 的引脚号码。图中 R1 是光敏电阻，无光照时阻值为几几十兆欧，所以 555a 的输入相当于 R=0、S=0，输出 V 0=1，三极管 VT 导通，VT 的集电极电压只有 0.3 伏，加在 555b 的复位端（MR），使 555b 处于复位状态，即无振荡输出。当 R1 受光照后，阻值突然下降到只有几几十千欧，于是 555a 的输入电压升到上阀值电压以上，输出翻转成 V 0=0，VT 截止，VT 集电极电压升高，555b 被解除复位状态而振荡，于是扬声器 BL 发声告警。555b 的振荡频率大约是 1 千赫。如果把整个装置放入公文包内，那么当打开公文包时，这个装置会发声告警而成为防盗告警装置。演讲完毕，谢谢观看！