555定時器內(nèi)部框圖及電路工作原理

 555定時器內(nèi)部框圖

555集成時基電路稱為集成定時器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應用十分廣泛。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。它的內(nèi)部電壓標準使用了三個5K的電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，兩者的工作原理和結(jié)構(gòu)相似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號最后的三位數(shù)碼都是555或556;所有的CMOS產(chǎn)品型號最后四位數(shù)碼都是7555或7556，兩者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時器，556和7556是雙定時器。雙極型的電壓是+5V~+15V，輸出的最大電流可達200mA，CMOS型的電源電壓是+3V~+18V。

圖8-1 555定時器內(nèi)部框圖

555電路的工作原理

555電路的內(nèi)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(guān)T，比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻器構(gòu)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 和。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當輸入信號輸入并超過時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關(guān)管導通;當輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。

 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定時器的典型應用

(1)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

圖8-2 555構(gòu)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(gòu)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(nèi)部放電開關(guān)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，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充電到時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關(guān)管T重新導通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)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(qū)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(nèi)部功率管。

(2)構(gòu)成多諧振蕩器

如圖8-4，由555定時器和外接元件R1、R2、C構(gòu)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向放電放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，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8-4 555構(gòu)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==0.7(R1+R2)C=0.7R2C

其中，為VC由上升到所需的時間，為電容C放電所需的時間。

555電路要求R1與R2均應不小于1KΩ，但兩者之和應不大于3.3MΩ。

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。

(3)組成占空比可調(diào)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(充電時D1導通，D2截止;放電時D2導通，D1截止)。

圖8-6 555構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器

占空比

可見，若取，電路即可輸出占空比為50℅的方波信號。

(4)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、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(zhuǎn)換為低電平;當Vi下降到時，Vo又從低電平轉(zhuǎn)換為高電平。

回差電壓：△V=

圖8-7 555構(gòu)成施密特觸發(fā)器 圖8-8 555構(gòu)成施密特觸發(fā)器的波形圖