555电路的应用和工作方式

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1、百度文库让每个人平等地捉升口我555电路的应用和工作方式一.实验原理和电路1. 器件特性555左时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方 便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自 激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、泄时电 路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都11图(a)双极性型5G555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VccV5-16电源电流IccmA10阈值电压VthV%Vg触发电

2、压VtrVXVcc输出低电平VolV1输出高电平VohV最大输出电流loMAXmAW200最商振荡频率fMAXKHzW300时间误差AtnSW5,即 Vu Ntr 即 Viz o(b) CMOS型7555的主要性能参数参数名称符号单位J次电源电压VccV3-18电源电流IccmA60阈值电压VthV% Vdd触发电压VtrVN Vdd输出低电平VV输出高电平VV最大输出电流loMAXmAW200最高振荡频率fMAXKHz500时间误差AtnS是555, CMOS型产品型号的最后四位数都是7555它们的逻辑功能和外部引线排列完全相 同。器件电源电压推荐为4. 512V,最大输出电流200mA以内

3、，并能与TTL、CMOS逻 辑电平相兼容。其主要参数见表。555左时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图和图所示。百度文库让每个人平等地捉升口我RO_J5K、oRc5K、R5KVCCVCOVII (TH)Vi2(11O(a)555的逻辑符号VCC Db TH vco nn m fi Vi11555UJ lJ HJ LJ GND TR Vo Rd(b) 555的引脚制洌图555定时器内部结构图555定时湍逻辑符号和引脚引脚功能：Vu （TH）：高电平触发端，简称高触发端,又称阈值端，标志为TH。V辽（云）：低电平触发端，简称低触发端，标志为云。Vco：控制电压端。Vo：输岀端。Dis：放

4、电端。Rd :复位端。555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生Vcc和Vcc两 个基准电压：两个电压比较器G、C2： 一个由与非门Gi、G2组成的基本RS触发器（低电 平触发）：放电三极管T和输岀反相缓冲器G3。丽是复位端，低电平有效。复位后，基本RS触发器的Q端为1 （高电平），经反相缓 冲器后，输出为0 （低电平）。分析图的电路：在555泄时器的Vcc端和地之间加上电压，并让Vco悬空，贝IJ比 较器G的同相输入端接参考电压Vy，比较器C2反相输入端接参考电压Vcc，为了学 习方便，我们规定：当TH端的电压%Vcc时，写为Vth=1,当TH端的电压%Vcc时，写为VT

5、h=0o当气端的电压 X Vcv时，写为Vir=1,当丢端的电压%Vcc时，写为Vtr=O。 低触发：当输入电压Vl2XVcc且Vz%Vcc时，VTR=0, %|=0,比较器C2输岀 为低电平，Ci输出为高电平，基本RS触发器的输入端S=0. R=l,使Q=L Q =0,经 输出反相缓冲器后,Vo=l, T截止。这时称555定时器“低触发”; 保持:若 Vi2%Vcc 且 Vn Vth=0, S = R=L 基本 RS 触发器22百度文库让每个人平等地捉升口我保持，V。和T状态不变，这时称555立时器“保持二 高触发：若VHVcc,则Vth=1,比较器C】输出为低电平，无论C?输出何种电 平，

6、基本RS触发器因氏=0,使Q =1,经输出反相缓冲器后，Vo=0： T导通。这时称555定时器高触发S555左时器的“低触发二“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态的条件（即Vth、Vtr的“0气T）必须牢牢掌握。Vco为控制电压端，在Vco端加入电 压，可改变两比较器0、C2的参考电压。 正常工作时，要在Vco和地之间接0. 01 uF （电容量标记为103）电容。放电管 Ti的输岀端Dis为集电极开路输岀。555 定时器的控制功能说明见表。根据555泄时器的控制功能，可以制 成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电 路，例如，史密特触发器、单稳态触发器、 自激多谐振荡器等。2. 史密特触发

7、器由555定时器组成的史密特触发器见图输入输出THTRRdVoDisXXLL导通v% Vcc%wH不变不变% VccXHL导通表555定时器控制功能表（虚线框中电位器RW用来调节阈值）；在数字电路中用于脉冲信号的整形。当输入Vi是不规则信号时，经史密特触发器处理 后，输出为规则的方波：将史密特触发器用于数据通讯电路中，具有一左的抗扰能力。在图（a）电路中，若W端（即555的2、6脚）输入三角波（或正弦波）及其它不规 则的波形，则在输出端Vo （3脚）输出幅值恒左的方波。史密特触发器是一种具有双阈值（Vn. Vr ）的比较器电路，（如果在Vg端接入Rw,则可调节阈值）。工作原理：在不接入Rw时，

8、VT. = VCC, Vt =XVcco因为Vi端与TH和孫端连接, 所以：Vi=VTH=V【R o由表分析可知： V, Vt+时，Vth=1, Vtr= 1, 555定时器“高触发”,V。为低电平。33百度文库让每个人平等地捉升口我5VIOK方嫡入O-O Vo图微分电路O图讥稳态触发器电路与波形图3. 单稳态触发器图所示为单稳态触发器的电路和波形图。单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号 的脉冲宽度（Tw）：将脉宽不一致的信号输入单稳态触发器后，可输出脉宽一致的脉冲信号。 期外，单稳态触发器也常用于定时器电路中，调整RC的值可以得到不同的泄时值。单稳态触发器采用电阻、电容组成RC泄时电路，用

9、于调ij输出信号的脉冲宽度Two 在图（a）的电路中，“接555定时器的西端，其工作原理如下： 稳态（触发前）：M为高电平时，Vtr=1,输出V。为低电平，放电管T导通，泄时 电容器C上的电压（6、7脚电压）Vc=Vni=0 , 555泄时器工作在“保持”态。 触发：在V端输入低电平信号，555泄时器的云端为低电平，电路被“低触发”, Q端输出高电平信号，同时，放电管T截止，左时电容器C经（R+Rv）充也 逐渐升 髙。电路进入暂稳态。在暂稳态中，如果W恢复为髙电平（VTr=1）,但Vc充电尚未达到Vcc 时（Vjh=O）, 555泄时器工作在保持状态，V。为高电平，T截止，电容器继续充电。 恢

10、复稳态：经过一泄时间后，电容器充电至Vc略大于Vcc,因VthVcc使 555泄时器“高触发”，V。跳转为低电平，放电管T导通，电容器经T放电，Vc迅速降为 0V,这时，Vtr=1, Vm=0, 555定时器恢复“保持”态。 高电平脉冲的脉宽Tw：当V。输出高电平时，放电管T截止，电容器开始充电， 在电容器上的电压XVcc时，电路高触发,输出V。变为低电平，放电管T导通，电 容器经R2放电，当放电至Vc=Vtr%Voc时，电路又进入低触发，V。变为高电平，如此周 而复始，循环不上，输岀连续脉冲信号。四、实验内容及步骤将555泄时器插入实验箱中（注意器件方向），电源电压Vcc=+5V。然后按以下

11、步骤 进行。1. 史密特触发器 对照图（a）接线。苴中555左时器的2和6脚接在一起为M , 3脚V。接状态灯， 用来监视V。状态。 用实验箱中的100K电位器按图接线，组成一个直流信号源，与单稳态触发器的W 端连接，Vy接+5V。用数字万用表监测W的电压。 检查接线无误后，接通电源，旋转电位器改变直流输入信号M的电压值，观察状态 灯的亮、火情况，在状态灯亮、火的临界点十分缓慢地旋转电位器，仔细、反复进行几次， 找出使状态灯亮、火对应的W电压准确值，判断VTHI，VTH2。记录结果。55百度文邮-让每个人平等地捉升口我2. 单稳态触发器按图(a)接线，组成单稳态触发器。由于该电路端输入信号的脉

12、宽必须小于输出脉 冲V。的脉宽(即需要窄脉冲触发)才能立时准确，因此当使用方波信号作为输入信号时， 必须经“微分电路”变为窄脉冲。按图接线，组成微分电路。将实验箱的“单次正脉冲信 号”经微分电路接M ,输岀V。接状态灯。 调节R“为最大值100KQ输入单次脉冲一次，观察状态灯亮的时间。调节Rw, 再进行输入Vi的操作，观察状态灯亮时间。实验者更换沱时电容C为lOnF,再进行上述 操作，观察输岀V。的延时情况。 调节连续脉冲发生器(Pules Input)产生500Hz方波信号，并经微分电路接单稳态 触发器的Vi端。用示波器X观测V，丫2分别观测也和Vc ,记录波形。3. 多谐振荡器按对照图(a

13、)接线，输出端V。接状态灯和示波器，并把10 nF电容C接入电路中。接线完毕，检查无误后，接通电源，555左时器工作。这时可看到状态灯间歇闪亮。 调节Rw的值，记录现象。 改变电容C的数值为uF(即103pF),再调节Rw ,用示波器观察输出波形的变化, 记录Rv=O和Rw=100K时的Vc、V。波形、脉宽及频率。五、预习要求1. 复习555左时器的结构和工作原理，写岀低触发、保持和髙触发的输入条件。2. 计算实验电路中555单稳态触发器和多谐振荡器的RC值与脉冲波形的关系理论值 (设 C=uF, RW=0 和 RW=100K 两种情况)。3. 掌握555左时器的管脚排列。六、实验报告要求1

14、整理实验线路，画出各种实验波形。2.分析理论计算值和实际测得值的误差为多少，附：微分电路工作原理：VIVoVo(a)窄脉冲输入、输出波形图所示RC网络在电子电路中有两种作用：“耦合”与“微 分”。该电路的时间常数为：t =RC(秒)。当输入信号的脉宽(Tv) 远小于t时，RC电路起耦合作用，V。波形与Vi相差不大，见附 图1 (a)；但当输入信号脉宽较宽时，由于平顶降落(6 )较大, 使输岀信号脉宽变窄，RC电路对输出信号起微分作用，V。变为 尖脉冲，见附图1 (b)。平顶段的计算公式：_TVuo(t)=U.e：式中Tw为脉冲宽度。由式中可以看岀，当(b)宽脉冲輪入、输出波形附图1 RC电路的

15、耦合 和微分作用V67百度文库让每个人平等地捉升口我Ta 快TWRC时，HtO, e伝一1, u心口：而Tw越大，则e 錶越小，比越小。 RC本次实验中，当R=1OK, C=uF时，r = 10 x IO1 x 0.01 x 10 = 1 x KF4 = 0. ImS而500HZ的方波信号脉宽为Tw =05x5 = ImSTw T ,满足微分电路的要求，能够将方波变为尖脉冲。精确的脉宽可由公式讣算得出。555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工 作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合岀很 多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和 无稳的

16、组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们 分析和识別电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555 电路的结构特点进行分类 和归纳.把555电路分为3大类.8种、共18个单元电路每个电路除画出它的标准图型. 指出他们的结构特点或识别方法外，还给岀了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析 555电路。下面将分别介绍这3类电路。单稳类电路第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的 单元，并分别以111和为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“”和* 1.1.1人工启动单稳1）特点：RT-6.2-CT,人 工启动 vo=o八穂态； VO=1

17、 ,暂稳态（td） o 2 ）公式:Td=l. 1RT#CT 3）用途：定时，延时。1.1.2-人工启动单稳特点:CT-6.2-RT,人 工启动 V0-1稳态； V0=0/ 暂稳态（id） o 2）公式；Td=l.lRT*CT 3用途：定时延时。第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是 “”，都是从2端输入。121电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式：电路则带有一 个RC微分电路。77百度文库让每个人平等地捉升口我*1.2.2脉冲启动单稳1）特点：“RT-7.6-CT”2 端输入。外脉冲启动或人 工启动。2）公式：Td=l. 1RT*CT3）用途：定（延

18、）时、消 抖动s分（倍）频，脉冲 输出、L, C速率等检测。1）特点：“RTT.6-CT”2 端输入。外脉冲启动输入 带RC微分电路。2）公式：Td=l. 1RT*CT3）用途：定（延）时、消 抖动s分（倍）频，脉冲 输出、L, C速率等检测。88双稳类电路这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结.归纳。555双稳电路可分成2种。 2.1.2单菇比较器第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（）2个单元。单端比 较器（）可以是6端固左，2段输入；也可是2端固左，6端输入。* 2. 1. 1 FLS触发器1）特虫：有俪S两八输2）fflS：誘爾?屯子电左制器等。3）别名：

19、双限比较雾 锁存器。入两输入阀值巨压开关，检测电路，家点入途名 特输用别) )J无输入C。:同 2. 1. Io:检渕比较辟-第2种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏宜 或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（）共2个单元电路。*2.2. 1施密特泌发器x 2.2.2阀值电压可i施密特涎发器1）特点：6. 2端短接作输 A输入无c 9有濡启 电压A/T。3）别名：滞后比较器、反相比较器。, 4 3 1S 555 3 兀H2 5 I国21）特点：6.2端短接作输 入变化Rl、R2的值或改变VCT以调整阀值电压。2）用途：方波输出、脉 冲整形。双稳

20、电路的输入端的输入电压端一般没有泄时电阻和怎时电容。这是双稳工作方式的结构特 点。222单元电路中的C1只起耦合作用，R1和R2起直流偏苣作用。第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起百度文库让每个人平等地捉升口我见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为131：使用晶体管、运放 放大器等辅助器件的电路为。图中列出了 2个常用电路。1.3.2单稳型yco1.3.2单稳型yco1）特点：“RT-7.6-CT” 输入带VT1，运放等辅助器件。2）用途：冋1.3.13 ）别名：VFC99无稳类电路第三类是无稳工作方式。无稳电路就是多谐振荡电路.是55

21、5电路中应用最广的一类。电路 的变化形式也最多。为简单起见，也把它分为三种。第一种（见图1）是直接反馈型，振荡电阻是连在输出端VO的。*3.1.1直接反惯型无稳3.1.2直接反惯型无稳1）特点：“RA-6.2-C” RA与相连。2）公式：Tl=T2=0.693RAC T=0. 722/RMC3）用途：方波输出，音响告窖电源变换等1）特点：“7-RB-6.2-C”， 7与相联2）公式:Tl=T2=0.693BAC T=0. 722/RA*C3）用途：方波输岀，音响 吿警，电源变换等第二种（见图2）是间接反馈型，振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（321） 是应用最广的。第2个单元电

22、路（）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调 的脉冲振荡电路，功能相同而电路结构略有不同，因此分别以和的代号。林3.2.1间接反惯型无稳*3.2.2间接反惯型无稳1 )特点:“RA-7-RB-6.2-C” , RA与VCC相连b2)公式： Tl=0. 693 (RA+RB)*C?T2=0. 693RBF=1.443/(RA+2RB)*C3 )用途：脉冲输出、音响理器“电源变换、定时器等家电控制、电子玩具.检测仪3）1):“RA-7-RB-6.2-C C相连，VD与RB并联。RA2）公式:T1=O.693RA*CT2=0.693RB*CRA=RB时 T1 二T2 F=0. 722/ (

23、RA*C)器等。百度文库让每个人平等地捉升口我* 3.2.3包占空t匕可调脉冲振荡电路* 3 2.3b占空比可调睢冲振荡电路10101 7 6231）特点：7端和6. 2潇上下为 诵1C,中间有咖赵并联。 RA=R1+RA*RB 二 R2+RB2）公式：Tl=0.693RA*C T2=0. 693KB札 F=1.443/CRA+RB）*C3）用途:同3.2.1R138 5 15 i4 5 57 621）特点：7请和62端上下为 I VCC 咖C，中间有咖RP并联。 TlRA=R1+RA*RB=R2+RB*t2）公式：VO Tl=0.693RA*CT2=0. 693RB*CF=1.443/（RA

24、4-RB）*C3）用途：同3. 2. 1第三种（见图3）是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂，为简单起见，只分成最简单的形 式（331）和带辅助器件的两个单元。图中举了两个应用实例。3. 3. 1无稳型yco3.3.2无稳型ycoVIO(VCT2）公式：F0=1.443/（RA+2RB）*C3）用途：脉宽调制电压频 变换、A/D变换等。38 5 1455562制电压信号VCT。VT圉338 5 14 5 57 62t 1）特点：“RA-7-RB-&.2-C” VCC 输入有VT、运放等辅助器 件。2）公式：_00=1. 443/ （RA+2RB）*CV0 3）用途：同3. 3.1无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是 特例。例如：3.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上三端并联，只有一个电阻 RA的无稳电路，这时可把它看成是单元电路省掉RB后的变形。以上归纳了 555的3类8种18个单元电路，虽然它们不可能包罗所有555应用电路，古 话讲：万变不离其中，相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。