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电路设计宝典:浅谈555电路设计

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型(TTL)工艺制作的称为555,用互补金属氧化物(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守时器是一种模仿和数字功用相结合的中规划集成器材。一般用双极型(TTL)工艺制造的称为555,用互补金属氧化物(CMOS)工艺制造的称为7555,除单守时器外,还有对应的双守时器556/7556。555守时器的电源电压规模宽,可在4.5V~16V作业,7555可在3~18V作业,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或许模仿电路电平兼容。1972年,美国Signetics公司研发555守时器用于替代机械式守时器的中规划集成电路,因输入端规划有三个5kΩ的电阻而得名。

一、根本原理

555时基电路的作业进程如下:当2脚,即比较器A2的反相输入端加进电位低于?VDD的触发信号时,则VT9、VTll导通,给双稳态触发器中的VTl4供应一偏流,使VTl4饱满导通,它的饱满压降Vces箝制VTl5的基极处于低电平,使VTl5截止,VTl7饱满,然后使VTl8截止,VTl9导通,VT20彻底饱满导通,VT21截止。因而,输出端3脚输出高电平。此刻,不论6端(阈值电压)为何种电平,由于双稳态触发器(VTl4-VTl7)中的4.7kΩ电阻的正反馈作用(VTl5的基极电流是经过该电阻供应的),3脚输出高电平状况一向坚持到6脚呈现高于?VDD的电平停止。当触发信号消失后,即比较器A2反相输入端2脚的电位高于?VDD,则VT9、VTll截止,VTl4因无偏流而截止,此刻若6脚无触发输入,则VTl7的Vces饱满压降经过4.7kΩ电阻保持VTl3截止,使VTl7饱满稳态不变,故输出端3脚仍保持高电平。一同,VTl8的截止使VT6也截止。当触发信号加到6脚时,且电位高于?VDD时,则VTl、VT2、VT3皆导通。此刻,若2脚无外加触发信号使VT9、VTl4截止,则VT3的集电极电流供应VTl5偏流,使该级饱满导通,导致VTl7截止,然后VTl8导通,VTl9、VT2。都截止,VT21饱满导通,故3脚输出低电平。当6脚的触发信号消失后,即该脚电位降至低于?VDD时,则VTl、VT2、VT3皆截止,使VTl5得不到偏流。此刻,若2脚仍无触发信号,则VTl5经过4.7kΩ电阻得到偏流,使VTl5保持饱满导通,VTl7截止的稳态,使3脚输出端保持在低电平状况。一同,VTl8的导通,使放电级VT6饱满导通。经过上面两种状况的剖析,能够发现:只需2脚的电位低于?VDD,即有触发信号加入时,必使输出端3脚为高电平;而当6脚的电位高于?VDD时,即有触发信号加进时,且一同2脚的电位高于?VDD时,才能使输出端3脚有低电平输出。4脚为复位端。当在该脚加有触发信号,即其电位低于导通的饱满压降0.3V时,VT8导通,其发射极电位低于lV,因有D3接入,VTl7为截止状况,VTl8、VT21饱满导通,输出端3脚为低电平。此刻,不论2脚、6脚为何电位,均不能改动这种状况。因VT8的发射极经过D3及VTl7的发射极到地,故VT8的发射极电位任何情况下不会比1.4V电压高。因而,当复位端4脚电位高于1.4V时,VT8处于反偏状况而不起作用,也就是说,此刻输出端3脚的电平只取决于2脚、6脚的电位。

555原理图

二、单稳态电路

该测验电路主要由555守时器构成的单稳态触发器和由R1、被测元件、R5构成的分压器两部分组成。当闭合开关S1时,电路随机作业。这时一串电流脉冲经过R4向C3充电。在约2秒内,电容实际上被充到满电压,为电路作业供应了一安稳电源。R4是限流电阻以防充电电流过大损坏开关。

一手持鳄鱼夹绝缘柄夹住被测元件的一端,一手持探针触摸元件的另一端。此刻,R5与被测元件电阻串成一分压器下面的臂。上面的臂由固定电阻R1构成。此上下两臂将6V电源电压分压,下臂所分的电压与电容C1的左面相连。在测验期间,这个电压仅仅电源电压的一小部分,比所需的1/3电源电压更小,对触发器来说是足够低的,其状况主要由C1传到IC1的2脚。

单稳态电路

集成电路守时器IC1同外围元件一同构成单稳态触发器。因而,当上述低脉冲加到触发器输入端(2脚)触发时,输出端(3脚)将呈现高电平必定的时刻,然后才康复到它本来的低电平状况。当输出为高电平时,电流将流到固态蜂鸣器WD1而宣布蜂鸣声。以此来判别被测元件的好坏。此刻间周期由连到IC16脚和7脚的电阻R3和电容C2的值确认。按图上的值核算约为0.2秒,要增加守时可增大R3值。

该测验电路选用沟通耦合的级联方法,其主要原因如下:即便测验探针脉冲是接连地加到元件上,也只需一个主触发脉冲经过C1传到IC1。把测验元件与探针分隔,则电容C1经过固定电阻R1和R2快速放电。在没有触发脉冲时,R2使IC1的2脚为高电平,这样可防止虚伪作业。相当于探针和电源负极导线之间开路,则触发条件不满意(即IC1的2脚为高电平),蜂鸣器不会发声。

三、双稳态电路

把 555 电路的 6 、 2 端并接起来成为只需一个输入端的触发器这个触发器由于输出电压和输入电压的联系是一个长方形的回线形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 今后, V o 才翻转成 0 。而当输入电压从最高值下降时,要降到 《 1 /3 V DD 今后, 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,各种操控电路,波形改换和整形的用处。

双稳态电路
双稳态电路

无稳电路有 2 个暂稳态,它不需求外触发就能主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动器或脉冲振动器。

四、多谐振动器

下图是由555组件组成的多谐振动器电路,R1、R2和C系外接元件。其作业原理如下:

接通电源后,VCC经R1R2给电容C充电。由于电容上电压不能骤变,电源刚接通时υC《VCC/3,所以555内部比较器A1输出高电平,A2输出低电平,即RD=1,SD=0,根本RS触发器置1,输出端Q为高电平。此刻Q=O,使内部放电管截止。

多谐振动器

当υC上升到大于Vcc/3时,RD=1,SD=1,根本RS触发器状况不变,即输出端Q仍为高电平,当VC上升到略大于2VCC/3时,Rn=0,SD=1,根本RS触发器置0,输出端Q为低电平。这时Q=1,使内部放电管饱合导通。所以电容C经R2和内部放电管放电,υc按指数规则减小。

当υC下降略小于Vcc/3时,内部比较器A1输出高电平,A2输出低电平,根本RS触发器置1,输出高电平。这时,Q=0,内部放电管截止。所以C完毕放电并重新开端充电。如此循环不止,输出端就得到一系列矩形脉冲,如图2-66b所示。

五、运用电路

1、动听门铃电路

这儿引荐一款动听的门铃电路。电路中555守时器芯片(IC1)连接成多谐振动器。其输出为低时继续7ms,输出为高时继续235ms。当IC1输出变低时。晶体管T2导通,使蜂鸣器激活,蜂鸣器放声,并对电容C3充电。当输出变高时,铃声的声响强度逐步衰退。此进程重复进行。直至守时电路停止作业停止。

门铃电路

守时电路作业进程如下:短暂按压开关S1使电容C1经R1敏捷充电。当C1两头的电压超越场效应晶体管T1的栅极门限电压时,T1开端导通,并且只需 C1上的电荷使电压大于此门限电压。这种导通状况就会一向保持下去。如选用电路中所用的元件值,蜂鸣器大约鸣叫15秒,且其鸣叫声非常动听。这一时刻足以让主人听到。

2、依据555的眼睛疲惫消除器原理图

该仪器上的发光二极管将会不断的闪亮,依照图中规划,在一个周期内二极管将会亮2秒然后灭6秒。此刻假如你把此仪器拿在手里,离眼睛一个明视距离,两眼先尽量远眺,当二极管忽然闪亮时,你的眼睛会自然而然的凝视这个亮光点,两秒今后亮光消失,你又凝视远方,如此重复进行,就会很快消除疲惫,关于假近视和刚老化者,运用它也有必定的作用。依据555的眼睛疲惫消除器原理图:

眼睛疲惫消除器电路

3、555组成的电子镇流器电路

555组成的电子镇流器电路如图所示,电子镇流器由降压整流电路、多谐振动器信源、施密特触发器及推进级组成。

桥式整流后的电压约300V,作为推进级的供电电压。IC(556)的供电电压Vdd=6V,IC的左半部与R6、R1、C9等组成无稳态多谐振动器,f=1.44/(R6+R1)C9,图示参数的振动频率约在45kHz左右,由于R1=R6,故占空比为50%,即为对称的方波。IC的右半部构成施密特触发器。它们的输出别离经过C7、C8耦合至VT1、VT2的基极,推进功放级VT1、VT2.R2、C6用于预热灯丝。

电子镇流器

4、选用555规划的简易温度操控器

本电路中各点电压都来自同一向流电源,所以不需求功能很好的稳压电源,用%&&&&&%降压法便能可靠地作业。电路元件价格低、体积小、便于在业余条件下克己。本电路是选用555 时基集成电路和很少的外围元件组成的一个温度主动操控器,该电路制造的温度主动操控器可用于工业生产和家用的电加热操控,作用杰出。

当温度较低时,负温度系数的热敏电阻Rt 阻值较大,555 时基%&&&&&%(IC)的2 脚电位低于Ec 电压的1/3(约4V), %&&&&&% 的3 脚输出高电平,触发双向晶闸管V 导通,接通电加热器RL 进行加热,然后开端计时循环。当置于测温点的热敏电阻Rt 温度高于设定值而计时循环还未完结时,加热器RL 在守时周期完毕后就被堵截。当热敏电阻Rt 温度下降至设定值以下时,会再次触发双向晶闸管V 导通,接通电加热器RL 进行加热。这样就可到达温度主动操控的意图。

温度操控器

电路中,热敏电阻Rt 可选用负温度系数的MF12 型或MF53 型,也能够挑选不同阻值和其他类型的负温度系数热敏电阻,只需在所需操控的温度条件下满意Rt+VR1=2R4 这一联系式即可。电位器VR1 取得大一些能取得较大的调理规模,但灵敏度会下降。双向晶闸管V 也可依据负载电流的巨细进行挑选。其他元件没有特殊要求,依据电路图给出参数来挑选。

整个电路可装置在一块线路板上,一般不需求调试,时刻距离为1.1R2×C3,应该比加热体系的热时刻常数选得小一些,但也不能太小,否则会由于双向晶闸管V 急速导通或封闭而形成过火的射频搅扰。装置调试完后可装入一个小塑料盒内,并将热敏电阻Rt 引出至测温点即可。

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