555集成電路作定時器應用設計

　　1 555時基電路的特點

　　555集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做555定時器或555時基電路。555集成電路內部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發器、放電管以及緩沖器等，電路比較復雜，是模擬電路和數字電路的混合體，如圖1所示。

?

　　圖1 555集成電路內部結構圖

　　555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖2(A)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖2(B)所示。其中6腳稱閾值端(TH)，是上比較器的輸入;2腳稱觸發端(TR)，是下比較器的輸入;3腳是輸出端(Vo)，它有O和1兩種狀態，由輸入端所加的電平決定;7腳是放電端(DIS)，它是內部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態，也是由輸入端的狀態決定;4腳是復位端(MR)，加上低電平時可使輸出為低電平;5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發電平值;8腳是電源端，1腳是地端。

?

　　圖2 555集成電路封裝圖

　　我們也可以把555電路等效成一個帶放電開關的R-S觸發器，如圖3(A)所示，這個特殊的觸發器有兩個輸入端：閾值端(TH)可看成是置零端R，要求高電平，觸發端(TR)可看成是置位端S，要求低電平，有一個輸出端Vo，Vo可等效成觸發器的Q端，放電端(DIS)可看成是由內部放電開關控制的一個接點，由觸發器的Q端控制：Q=1時DIS端接地，Q=0時DIS端懸空。另外還有復位端MR，控制電壓端Vc，電源端VDD和

　　地端GND。這個特殊的觸發器有兩個特點：

　　(1)兩個輸入端的觸發電平要求一高一低，置零端R即閾值端(TH)要求高電平，而置位端s即觸發端(TR)則要求低電乎;

　　(2)兩個輸入端的觸發電平使輸出發生翻轉的閾值電壓值也不同，當V c端不接控制電壓時，對TH(R)端來講，>2/3VDD是高電平1,<2/3VDD是低電平0：而對TR(S)端來講，>1/3VDD是高電平1，<1/3VDD是低電平0。如果在控制端(Vc)上控制電壓Vc時，這時上觸發電平就變成Vc值，下觸發電平就變成1/2Vc值，可 見改變控制端的控制電壓值就可以改變上下觸發電平值。它的功能表見圖3(B)所示。

?

　　圖3 555電路等效R—S觸發器

　　555集成電路有雙極型和CMOS型兩種。CMOS型的優點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率較小，輸出驅動電流只有幾毫安。雙極型的優點是輸出功率大，驅動電流達200毫安，其他指標則不如CMOS型的。

　　555的應用電路很多，只要改變555集成電路的外部附加電路，就可以構成幾百種應用電路，大體上可分為555單穩、555雙穩及555無穩(即振蕩器)三類。

　　2 555單穩電路

　　單穩電路有一個穩態和一個暫穩態，是利用電容的充放電形成暫穩態的，因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容，常見的555單穩電路有兩種：

　　1)人工啟動型

　　將555電路的6、2腳并接起來接在RC定時電路上，在定時電容CT，兩端接按鈕開關SB，就成為人工啟動型555單穩電路，如圖4(a)所示，用等效觸發器替代555，并略去與單穩工作無關的部分后見圖4(b)所示，下面分析它的工作原理：

　　穩態：接上電源后，電容CT很快充電到VDD，從圖4(b)看到，觸發器輸入R=1，S=1，從功能表看到輸出Vo=0，這是它的穩態。

　　暫穩態：按下開關SB，CT上電荷很快放到零，相當于觸發器輸入R=0，S=0，輸出立即翻轉成Vo=l，暫穩態開始。開關放開后，電源又向CT充電，經過時間TD后，CT上電壓上升到>2/3VDD時，輸出又翻轉成Vo=O，暫穩態結束。TD就是單穩電路的定時時間或延時時間，它和定時電阻RT和定時電容CT的值有關：TD=1.1RTCT。

?

　　圖4人工啟動型555單穩電路