555時基電路的研究與應(yīng)用

0 引言
555時基電路是一種雙極型的時基集成電路，工作電源為4．5v～18v，輸出電平可與TTL、CMOS和HLT邏輯電路兼容，輸出電流為200mA，工作可靠，使用簡便而且成本低，可直接推動揚聲器、電感等低阻抗負(fù)載，還可以在儀器儀表、自動化裝置及各種電器中作定時及時間延遲等控制，可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、脈沖發(fā)生器、防盜報警器、電壓監(jiān)視器等電路，應(yīng)用及其廣泛。

1 555時基電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
國產(chǎn)雙極型定時器CB555的電路結(jié)構(gòu)如圖l所示。它由分壓器、電壓比較器C1和C2、SR鎖存器、緩沖輸出器和集電極開路的放電三極管TD組成。

1．1 電壓比較器
電壓比較器C1和C2是兩個相同的線性電路，每個電壓比較器有兩個信號輸入端和一個信號輸出端。C1的同向輸入端接基準(zhǔn)比較電壓VR1，反向輸入端(也稱閾值端TH)外接輸入觸發(fā)信號電壓，C2的反向輸入端接基準(zhǔn)比較電壓VR2，同向輸入端(也稱觸發(fā)端TR')外接輸入觸發(fā)信號電壓。
1．2 分壓器
分壓器由三個等值電阻串聯(lián)構(gòu)成，將電源電壓Vcc分壓后分別為兩個電壓比較器提供基準(zhǔn)比較電壓。在控制電壓輸入端Vco懸空時，C1、C2的基準(zhǔn)比較電壓分別為通常應(yīng)將Vco端接一個高頻干擾旁路電容。如果Vco外接固定電壓，則
1．3 SR鎖存器
SR鎖存器是由兩個TTL與非門構(gòu)成，它的邏輯狀態(tài)由兩個電壓比較器的輸出電位控制，并有一個外引出的直接復(fù)位控制端R'D。只要在R'D端加上低電平，輸出端vo便立即被置成低電平，不受其它輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時必須使R'D處于高電平。SR鎖存器有置0(復(fù)位)、置1(置位)和保持三種邏輯功能。電壓比較器C1的輸出信號作為SR鎖存器的復(fù)位控制信號，電壓比較器C2的輸出信號作為SR鎖存器的置位控制信號。
1．4 集電極開路的放電三極管
放電三極管實際上是一個共發(fā)射極接法的雙極型晶體管開關(guān)電路，其工作狀態(tài)由SR鎖存器的Q'端控制，集電極引出片外，外接RC充放電電路。通常，把引出片外的集電極稱為放電端(DISC)。
1．5 輸出緩沖器
輸出緩沖器由反相器構(gòu)成。其作用是提高時基集成電路的負(fù)載能力，并隔離負(fù)載與時基集成電路之間的影響。輸出緩沖器的輸入信號是SR鎖存器Q'的輸出信號。

2 555時基電路的基本工作模式
555時基電路的應(yīng)用十分廣泛，用它可以輕易組成各種性能穩(wěn)定實用電路，但無論電路如何變化，若將這些實用電路按其工作原理歸納分類，其基本工作模式不外乎單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、無穩(wěn)態(tài)及定時這四種模式。
2．1 單穩(wěn)態(tài)工作模式
在實際應(yīng)用中，并不總是需要連續(xù)重復(fù)波，有時只需要電路在一定長度時間內(nèi)工作，這種電路只需要工作在單穩(wěn)態(tài)模式。單穩(wěn)態(tài)模式是指電路只有一個穩(wěn)定狀態(tài)，也稱單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。在穩(wěn)定狀態(tài)時，555時基電路處于復(fù)位態(tài)，即輸出低電平。當(dāng)電路受到低電平觸發(fā)時，555電路翻轉(zhuǎn)置位進入暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)時間內(nèi)，輸出高電平，經(jīng)過一段延遲后，電路可自動返回穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)工作模式根據(jù)工作原理可分為脈沖啟動的單穩(wěn)和單穩(wěn)型壓控振蕩器。
2．1．1 脈沖啟動的單穩(wěn)
脈沖啟動的單穩(wěn)是以555時基電路的2端作為觸發(fā)信號的輸入端，并將由TD和R組成的反相器輸出電壓接至6端，同時在6端對地接入電容C，就構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路如圖2所示。其穩(wěn)態(tài)時Vo=O，暫穩(wěn)態(tài)Vo=l，輸出脈沖的寬度tW等于暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時間。