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第六节 电子电路基本知识亚新体育

作者:小编    发布时间:2023-07-21 06:45:54    浏览量:

  555 集成电路是 8 脚封装,图 1 ( a )是双列直插型封装,按输入输出的 排列可画成图 1 ( b )。其中 6 脚称阀值端( TH ),是上比较器的输入。 2 脚称触发端是下比较器的输入。 3 脚是输出端( V O ),它有 0 和 1 两种状 态,它的状态是由输入端所加的电平决定的。 7 脚的放电端( DIS )亚新体育,它是内 部放电管的输出,它也有悬空和接地两种状态,也是由输入端的状态决定的。 4 脚是复位端加上低电砰(< 0.3 伏)时可使输出成低电平。 5 脚称控制电压 端( V C ),可以用它改变上下触发电平值。 8 脚是电源, 1 脚为地端。

  555 的应用电路很多,大体上可分为 555 单稳、 555 双稳和 555 无稳三类。 555 单稳电路单稳电路有一个稳态和一个暂稳态。 555 的单稳电路是利用电容的充放电形成暂稳态的,因此它的输入端都 带有定时电阻和定时电容,常见的 555 单稳电路有两种。 一、人工启动型单稳 将 555 电路的 6 、 2 端并接起来接在 RC 定时电路上,在定时电 容 C T 两端接按钮开关 SB ,就成为人工启动型 555 单稳电路,见 图 3 ( a )。用等效触发器替代 555 ,并略去与单稳工作无关的部 分后画成等效图 3 ( b )。下面分析它的工作:

  二、脉冲启动型单稳 把 555 电路的 6 、 7 端并接起来接到定时电容 C T 上,用 2 端作输入就 成为脉冲启动型单稳电路,见图 4 ( a )。电路的 2 端平时接高电平,当输 入接低电平或输入负脉冲时才启动电路。用等效触发器替代 555 电路后可画 成图 4 ( b )。这个电路利用放电端使定时电容能快速放电。下面分析它的 工作状态: ① 稳态:通电后, R=1 , S=1 ,输出 V o =0 ,7脚 DIS 端接地, C T 上电 压为 0 即 R=0 ,输出仍保持 V o =0 ,这是它的稳态。 ② 暂稳态:输入负脉冲后,输入S=0 ,输出翻转成 V o =1 , DIS 端开路, 电源通过 R T 向 C T 充电,暂稳态开始。经过 t d 后, C T 上电压升到> 2 /3 V DD ,这时负脉冲已经消失,输入又成为 R=1 ,S=1 ,输出又翻转成 V o =0 ,暂稳态结束。这时内部放电开关接通, DIS 端接地, C T 上电荷很快放到零 ,为下一次定时控制作准备。电路的定时时间 t d =1.1R T C T 。 这两种单稳电路常用作定时延时控制。

  等效成触发器的 Q 端。放电端可看成由内部的放电开关控制的一个接点,放电开关由触 发器的 Q 端控制:Q =1 时 DIS 端接地;Q =0 时 DIS 端悬空。此外这个触发器还有复 位端 ,控制电压端 V C ,电源端 V DD 和地端 GND 。

  这个特殊的 R - S 触发器有 2 个特点:( 1 )两个输入端的触发电平 要求一高一低:置零端 R 即阈值端 TH 要求高电平,而置低端S 即触

  发端则要求低电平。( 2 )两个输入端的触发电平,也就是使它们翻转的阈 值电压值也不同,当 V C 端不接控制电压时,对 TH ( R )端来讲, 2 /3 V DD 是高电平 1 , 2 /3 V DD 是低电平 0 ;而对触发端来讲,> 1/ 3 V DD 是高电平 1 ,< 1 /3 V DD 是低电平 0 。如果在控制端( V C )加上控 制电压 V C ,这时上触发电平就变成 V C 值,而下触发电平则变成 1 /2 V C 。 可见改变控制端的控制电压值可以改变上下触发电平值。 经过简化, 555 电路可以等效成一个触发器,它的功能表见图 2 ( b )。

  555 集成电路开始出现时是作定时器应用的,所以叫做 555 定时器或 555 时基电路。但是后来经过开发,它除了作定时延时控制外,还可以用 于调光、调温、调压、调速等多种控制以及计量检测等作用;还可以组成 脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路,作为交流信号源以及完成电源变 换、频率变换、脉冲调制等用途。 555 芯片一般用双极性工艺制作的称为 555,用 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亚新体育。555 定时 器的电源电压范围宽,可在 4.5V~16V 工作,7555 可在 3~18V 工作, 输出驱动电流约为 200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电 路电平兼容。 555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、 电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产 生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电 子测量及自动控制等方面。

  三、555 双稳电路 常见的 555 双稳电路有两种。 ( 1 ) R-S 触发器型双稳把 555 电路的 6 、 2 端作为两个控制输入端, 7 端不用,就成为一个 R - S 触发器。要注意的是两个输入端的电平要求和 阈值电压都不同,见图 5 ( a )。有时可能只有一个控制端,这时另一个控 制端要设法接死,根据电路要求可以把 R 端接到电源端,见图 5 ( b ), 也可以把 S 端接地,用 R 端作输入。

  图 10 是用 555 电路制成的相片曝光定时器。从图看到,输入端 6 、 2 并 接在 RC 串联电路中,所以这是一个单稳电路, R1 和 RP 是定时电阻, C1 是定时电容。

  ① 稳态:接上电源后电子电路,电容 C T 很快充到 V DD ,从图 3 ( b )看到, 触发器输入 R=1 ,S=1 ,从功能表查到输出 V o =0 ,这是它的稳态。

  ② 暂稳态:按下开关 SB , C T 上电荷很快放到零,相当于触发器输入 R=0 , S=0输出立即翻转成 V o =1 ,暂稳态开始。开关放开后,电源又向 C T 充电,经 时间 t d 后, C T 上电压升到 2 /3 V DD 时,输出又翻转成 V =0 ,暂稳态结束。 t d 就是单稳电路的定时时间或延时时间,它和定时电阻 R T 和定时电容 C T 的值 有关; t d=1.1R T C T 。

  有两个输入端的双稳电路常用作电机调速、电源上下限告警等用途,有一 个输入端的双稳电路常作为单端比较器用作各种检测电路。

  ( 2 )施密特触发器型双稳 把 555 电路的 6 、 2 端并接起来成为只有一个输入端的触发器,见图 6 ( a )。这个触发器因为输出电压和输入电压的关系是一个长方形的回 线 ( b ),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 以后 , 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 以后, 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, 各种控制电路,波形变换和整形的用途。

  ( 2 ) 555 方波振荡电路 要想得到方波输出,可以用图 9 的电路。它是在图 8 的电路基础上在 R B 两端并联一个二极管 VD 组成的。当 R A =R B 时, C 的充放电时间常数相 等,输出就得到方波。方波的频率为 f=0.722 / R A C ( R A =R B )

  在这个电路的基础上,在 R A 和 R B 回路内增加电位器以及采用串联或并联 二极管的方法可以得到占空比可调的脉冲振荡电路。 555 脉冲振荡电路常被用 作交流信号源,它的振荡频率范围大致在零点几赫到几兆赫之间。因为电路简 单可靠,所以使用极广。

  可以把 555 电路等效成一个带放电开关的 R - S 触发器,如图 2 ( a )。 这个特殊的触发器有两个输入端;阈值端6 ( TH )可看成是置零端 R ,要求 高电平;触发端2可看成是置位端 ,低电平有效。它只有 1 个输出端 V O , V O 可

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  五、555 电路读图要点及举例 555 集成电路经多年的开发,实用电路多达几十种,几乎遍及各个技术领域。 但对初学者来讲,常见的电路也不过是上述几种,因此在读图时,只要抓住关键, 识别它们是不难的。 从电路结构上分析,三类 555 电路的区别或者说它们的结构特点主要在输入端。 因此当我们拿到一张 555 电路图时,在大致了解电路的用途之后,先看一下电路 是 CMOS 型还是双极型,再看复位端和控制电压端( V c )的接法,如果复位端 是接高电平、控制电压端( V c )是接一个抗干扰电容的 那就可以按以下的次序先从输入端开始进行分析: ( 1 ) 6 、 2 端是分开的 ①7 端悬空不用的一定是双稳电路。如有两个输入的则是双限比较器;如只有一个 输入的则是单端比较器。这类电路一般都是作电子开关、控制和检测电路的用途电子电路。 ②7 、 6 端短接并接有电阻电容、取 2 端作输入的一定是单稳电路。它的输入可以 用开关人工启动,也可以用输入脉冲启动,甚至为了取得较好的启动效果在输入端带 有 RC 微分电路。这类电路一般用作定时延时控制和检测的用途。

  ( 2 ) 6 、 2 端短接的 ① 输入没有电容的是施密特触发器电路。这类电路常用作电子开关、告警、 检测和整形的用途。 ② 输入端有电阻电容而 7 端悬空的,这时要看电阻电容的接法:( a ) R 和 C 串联接在电源和地之间的是单稳电路, R 和 C 就是它的定时电阻和定时 电容。( b ) R 在上 C 在下, R 的一端接在 V 0 端上的是直接反馈型无稳电 路,这时 R 和 C 就是决定振荡频率的元件。 ③7 端也接在输入端,成“ R A - 7 - R B - 6 、 2—C ”的形式的就是最常 用的无稳电路。这时 R A 和 R B 及 C 就是决定振荡频率的元件。这类电路可 以有很多种变型:如省去 R A ,把 7 端接在 V 0 上;或者在 R B 两端并联二 极管 VD 以获得方波输出,或者用电阻和电位器组成 R A 和 R B ,而且在 R A 和 R B 两端并联有二极管以获得占空比可调的脉冲波等等。这类电路是用途最 广的,常用于脉冲振荡、音响告警、家电控制、电子玩具、医疗电器以及电源 变换等用途。 ( 3 )如果控制电压( V c )端接有直流电压,则只是改变了上下两个阀值 电压的数值,其它分析方法仍和上面的相同。 只要按上述步骤细心分析核对,一定能很快地识别 555 电路的类别和了解它 的工作原理。下面的问题就比较好办了,例如定时时间、振荡频率等都可以按 给出的公式进行估算。

  四、555 无稳电路 无稳电路有 2 个暂稳态,它不需要外触发就能自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荡器或脉 冲振荡器。 555 的无稳电路有多种,这里介绍常用的 2 种。 ( 1 )直接反馈型 555 无稳 利用 555 施密特触发器的回滞特性,在它的输入端接电容 C ,再在输出 V 0 与输入之间接一个反馈电阻 R f ,就能组成直接反馈型多谐振荡器,见 图 7 ( a )。用等效触发器替代 555 电路后可画成图 7 ( b )。

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