555芯片内部原理及经典应用

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1、555定时电路内部结构分析及应用1绪言555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。2555定时器功能及结构分析2.1555定时器的分类及管脚作用555定时器又称时基电路。555定时器按照内部元件分有双极型（又称TTL型）和单极型两种。双

2、极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管，常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装（见图2-1），正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向排列。2-1555时基集成电路各管脚排布555时基集成电路各管脚的作用：脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地;脚⑥为高触发

3、端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。2.2555定时器的电路组成图2-2为555芯片的内部等效电路2-2555定时器电路组成5G555定时器内部电路如图所示，一般由分压器、比较器、触发器和开关。及输出等四部分组成，这里我们主要介绍RS触发器和电压比较器。2.2.1基本RS触发器原理如图2-3是由两个“与非”门构成的基本R-S触发器,RD、SD是两个输入端，Q及是两个输出端。2-3RS触发器正常工作时，触发器的Q和应保持相反，因而触发器具有两

4、个稳定状态：1）Q=1，=0。通常将Q端作为触发器的状态。若Q端处于高电平，就说触发器是1状态；2）Q=0，=1。Q端处于低电平，就说触发器是0状态；Q端称为触发器的原端或1端，端称为触发器的非端或0端。由图可看出，如果Q端的初始状态设为1，RD、SD端都作用于高电平（逻辑1），则一定为0。如果RD、SD状态不变，则Q及的状态也不会改变。这是一个稳定状态；同理，若触发器的初始状态Q为0而为1，在RD、SD为1的情况下这种状态也不会改变。这又是一个稳定状态。可见，它具有两个稳定状态。输入与输出之间的逻

5、辑关系可以用真值表来描述。首先对该RS触发器Q端状态仿真。如图2-42-4RS触发器Q端仿真电路图Q端状态变化规律如图2-52-5Q端状态变化规律仿真此图中A即SD，B即RD.，再对该R—S触发器Q非端状态仿真，如图2-62-6RS触发器Q非端仿真图Q非端状态变化规律如图2-72-7Q非端状态变化规律此图中A即SD，B即RD.R-S触发器的逻辑功能，可以用输入、输出之间的逻辑关系构成一个真值表(或叫功能表)来描述，由仿真可得以下结论。当RD=0，SD=1时，不论触发器的初始状态如何，一定为1,由于“

6、与非”门的输入全是1，Q端应为0。称触发器为0状态，RD为置0端。当RD=1，SD=0时，不论触发器的初始状态如何，Q一定为1,从而使为0。称触发器为1状态，SD置1端。当RD=1，SD=1时，如前所述，Q及的状态保持原状态不变。当RD=0，SD=0时，不论触发器的初始状态如何，Q==1，若RD、SD同时由0变成1，在两个门的性能完全一致的情况下,Q及究竟哪一个为1，哪一个为0是不定的，在应用时不允许RD和SD同时为0。综合以上四种情况，可建立R-S触发器的真值表如表4—1。应注意的是表中RD=SD

7、=0的一行中Q及的状态是指RD、SD同时变为1后所处的状态是不定的，用Ф表示。由于RD=0，SD=1时Q为0，RD端称为置0端或复位端。相仿的原因，SD称置1端或置位端。RDSDQ0101101000不定（Ф）11不变  表4-1  真值表2.2.2简单电压比较器电压比较器简称比较器，它用来比较两个电压的大小，比较的结果通常由输出的高电贫乏UHO或低电平UOL来表示。简单电压比较器的基本电路如图2-8所示2-8简单电压比较器它的反相输入端和同相输入端分别接输入信号Ui和参考电压Uref，该电路属于反

8、相输入电压比较器，显然电路中的运放工作在开环状态。由于开环电压增益高，受电源电压的限制，这时，只要输入信号ui稍小于参考电压Uref，输出即为高电平u0=UOH(U0,MAX),输出级处于正饱和状态；反之，只要ui稍大于Uref，输出即为低电平u0=UOL(-U0,MAX),输出级处于负饱和状态；只有uI在非常接近Uref的极小范围内，运放才处于线性放大状态，此时，才有u0=A0d(Uref-uI).通常把比较器的输出电压从一个电平变化到另一个电平时对应的临界输入电压