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第6章 555时基集成电路第第6 6章章 555555时基集成电路时基集成电路知识目标知识目标 掌握掌握555555时基集成电路的工作原理；时基集成电路的工作原理； 了解了解555555时基集成电路的特点；时基集成电路的特点； 理解理解555555时基集成电路的技术参数。时基集成电路的技术参数。 技能目标技能目标 认识认识555555时基集成电路的逻辑符号，知道各时基集成电路的逻辑符号，知道各引脚的功能并能进行正确连接；引脚的功能并能进行正确连接； 能用能用555555时基集成电路构成单稳态触发器、时基集成电路构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器；多谐振荡器和施密特触发器； 会对会对555555应用电路进行分析、设计和制作。应用电路进行分析、设计和制作。 任务分析任务分析 任务任务 水位自动控制电路水位自动控制电路 用用555555时基集成电路制作水位自动控制时基集成电路制作水位自动控制电路，使水位到达某一高度时，水泵停电路，使水位到达某一高度时，水泵停机，停止给水池加水；水位低于某一高机，停止给水池加水；水位低于某一高度时，水泵工作，给水池加水。度时，水泵工作，给水池加水。 任务设计任务设计 任务实现任务实现 6.1 5556.1 555时基集成电路时基集成电路6.1.1 概述概述（1 1）555555电路是一种将模拟电路和数字电路巧妙地电路是一种将模拟电路和数字电路巧妙地结合在一起的电路。结合在一起的电路。（2 2）定时的精度、工作速度和可靠性高。定时的精度、工作速度和可靠性高。（3 3）使用的电源电压范围宽，从使用的电源电压范围宽，从3V-18V3V-18V，能和其，能和其他数字电路直接连接。他数字电路直接连接。（4 4）有一定的输出功率，最大输出电流达有一定的输出功率，最大输出电流达200mA200mA，可以直接驱动继电器、小电动机、指示灯和扬声器可以直接驱动继电器、小电动机、指示灯和扬声器等负载。等负载。（5 5）结构简单，使用灵活，用途广泛。可组成各结构简单，使用灵活，用途广泛。可组成各种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、脉冲调制电种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、脉冲调制电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等。子琴、电子玩具等。 1. 5551. 555的特点的特点双极型（双极型（TTLTTL）互补金属氧化物半导体型（互补金属氧化物半导体型（CMOS）2. 2. 555电路的基本特性电路的基本特性6.1.2 5556.1.2 555定时器电路（定时器电路（TTLTTL型）型） 1 & & & CO TH TR +VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + 2 6 5 8 4 3 7 R Q Q 电路小结电路小结RTHTROUTD0XX01（1/3VCC）（2/3VCC）011不变不变不变不变112675348VCCGNDRDTHTRCOOUT555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，多用于脉冲定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，多用于脉冲产生、整形及定时等。产生、整形及定时等。单稳态触发器在数字电路中一般用于单稳态触发器在数字电路中一般用于（产生一定宽度的矩形波）、（产生一定宽度的矩形波）、（把不（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及以及（把输入信号延迟一定时间后输出）（把输入信号延迟一定时间后输出）等。等。单稳态触发器具有下列特点：单稳态触发器具有下列特点：（1 1）电路有一个稳态和一个暂稳态。电路有一个稳态和一个暂稳态。（2 2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。转到暂稳态。（3 3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。本身的参数。 6.2. 6.2. 555定时器的应用定时器的应用 6.2.1 5556.2.1 555组成单稳态触发器组成单稳态触发器 C R U i 8 4 7（D） 3 6（TH）555 2（TR） 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 (a) 电电路路 (b) 工工作作波波形形 uc t 0 2VCC/3 1. 5551. 555组成的组成的单稳态触发器单稳态触发器 C R ui 8 4 7(D) 3 6(TH) 555 2(TR) 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 uc t 0 2VCC/3 uc 接通接通V VCCCC后，后，V VCCCC通过通过R R 对对C C 充电，当充电，当u uc c上升上升到到2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o0 0，放电管，放电管T T导通，导通，C C 通过通过T T放电，电路进入放电，电路进入稳态稳态。u ui i到来时，因为到来时，因为u ui iV VCCCC/3/3，u uo o由由0 0变为变为1 1，电路进入，电路进入暂稳态暂稳态。此时放电管。此时放电管T T截止，截止，V VCCCC经经R R 对对C C 充电，直到充电，直到u uc c 上升上升到到2V2VCCCC/3/3时，电路输出时，电路输出u uo o0 0，T T 导通，导通，C C 放电，电放电，电路恢复到路恢复到稳定状态稳定状态。2. 2. 单稳态触发器的典型应用单稳态触发器的典型应用11触摸延时开关电路触摸延时开关电路2 2 分频电路分频电路 6.2.2 6.2.2 用用555555组成多谐振荡器组成多谐振荡器 1. 5551. 555组成的多谐振荡器组成的多谐振荡器能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。多谐振荡器具有下列多谐振荡器具有下列特点：特点：1 1没有稳态，只有两个暂稳态。没有稳态，只有两个暂稳态。2 2无需外加触发信号，电路自动由无需外加触发信号，电路自动由一个暂稳态翻转到另一个暂稳态。一个暂稳态翻转到另一个暂稳态。3 3振荡周期与电路的阻容元件有关。振荡周期与电路的阻容元件有关。 C R1 uc 8 4 7(D) 3 6(TH) 555 2(TR) 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 电路电路 (b) 工作波形工作波形 接通接通V VCCCC后，后，V VCCCC经经R R1 1和和R R2 2对对C C 充电。当充电。当u uc c上升上升到到2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o =0=0，T T导通，导通，C C 通过通过R R2 2和和T T放电，放电，u uc c下降。当下降。当u uc c下降下降到到V VCCCC/3/3时，时，u uo o又由又由0 0变为变为1 1，T T截止，截止，V VCCCC又经又经R R1 1和和R R2 2对对C C充电。充电。如此重复上述过程，在输出端如此重复上述过程，在输出端u uo o产生了连续的产生了连续的矩形脉冲矩形脉冲。 C R1 uc 8 4 7（D） 3 6（TH）555 2（TR） 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 电路电路 (b) 工作波形工作波形 tp10.7(R1+R2)Ctp20.7R2C2. 2. 多谐振荡器的应用多谐振荡器的应用1 1 时钟脉冲发生器时钟脉冲发生器BAABA21)(43. 111RRRdCRRttTf2 2 救护车铃声模拟电路救护车铃声模拟电路 6.2.3 5556.2.3 555组成施密特触发器组成施密特触发器 1. 5551. 555组成的施密特触发器组成的施密特触发器施密特电路具有下列施密特电路具有下列特点特点：1 1有两个稳定状态。有两个稳定状态。2 2两个稳态的转换均需要外加触发信号。两个稳态的转换均需要外加触发信号。3 3两个稳态转换的触发电平不同两个稳态转换的触发电平不同, ,具有回具有回差电压。差电压。 施密特触发器施密特触发器是一种能够把输入波形整形是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。 R ui 8 4 6（TH） 7 555 3 2（TR） 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 电电路路 (b) 工工作作波波形形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控控制制电电压压 调调节节回回差差 R ui 8 4 6（TH） 7 555 3 2（TR） 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 电电路路 (b) 工工作作波波形形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控控制制电电压压 调调节节回回差差 R ui 8 4 6（TH） 7 555 3 2（TR） 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 电电路路 (b) 工工作作波波形形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控控制制电电压压 调调节节回回差差 （）（）u ui i下降到下降到时，时，u01= =u0=1=1。此后，。此后，u ui i继续下降到，继续下降到，但但 u01= =u0=1 =1 的状态不会变。的状态不会变。 uo ui (b) 逻逻辑辑符符号号 (a) 传传输输特特性性 ui uo UT UT+ 0 回差电压（滞后电压）回差电压（滞后电压）：UT UTUT2. 2. 施密特触发器施密特触发器的典型应用的典型应用1 1 组成逻辑电平测试电路组成逻辑电平测试电路2 2 构成多谐振荡器构成多谐振荡器6.3 5556.3 555定时器的主要参数定时器的主要参数 1. 1. 电源电压和静态参数电源电压和静态参数 XX555 XX555使用的电源电压为使用的电源电压为4.5 -16 V4.5 -16 V，XX7555XX7555使用使用的电源电压较宽，可以在的电源电压较宽，可以在3-18 V3-18 V间选择。间选择。 静态电流也称电源电流，是空载时消耗的电流。静态电流也称电源电流，是空载时消耗的电流。当电源电压为当电源电压为15 V15 V时，时，XX555XX555的静态电流的典型值为的静态电流的典型值为10 10 mAmA，XX7555XX7555为为0.1 mA0.1 mA。因为静态功耗。因为静态功耗= =电源电压电源电压静态静态电流，所以电流，所以CMOSCMOS型时基电路的静态功耗远小于双极性型时基电路的静态功耗远小于双极性型时基电路。型时基电路。 6.3.1 6.3.1 主要参数主要参数 2.2.定时精度定时精度 555 555电路用作定时器时，电路用作定时器时，XX555XX555和和XX7555XX7555的定时精的定时精度分别是度分别是1%1%和和2% 2% 。 3. 3. 阈值电压和阈值电流阈值电压和阈值电流 当当555555电路阈值输入端所加电压电路阈值输入端所加电压V VCCCC（或（或V VDDDD）时，其输出从高电平翻转成低电平。电压值时，其输出从高电平翻转成低电平。电压值V VCCCC就是就是555555电路的阈值电压电路的阈值电压V VTHTH ，促使它翻转所需的电流称，促使它翻转所需的电流称为阈值电流为阈值电流I ITHTH。XX555XX555的的I ITHTH0.1 A0.1 A；而；而XX7555XX7555的的I ITHTH=50 pA=50 pA（1 pA=101 pA=10-6-6AA）。）。 4. 4. 触发电压和触发电流触发电压和触发电流 当当555555电路触发输入端所加电压电路触发输入端所加电压V VCCCC（或（或V VDDDD）时，）时，其输出从低电平变为高电平。电压值其输出从低电平变为高电平。电压值V VCCCC就是就是555555电路电路的触发电压的触发电压V VTRTR ，促使它翻转所需的电流称为触发电，促使它翻转所需的电流称为触发电流流I ITRTR。XX555XX555的的I ITRTR=0.5 A=0.5 A；而；而XX7555XX7555的的I ITRTR=50 pA=50 pA（1 pA=101 pA=10-6-6AA）。）。 5. 5. 复位电压和复位电流复位电压和复位电流R端所加的复位电压端所加的复位电压RV应应1V1V。复位端所需的电流称为复位电流。复位端所需的电流称为复位电流RI400A400A，XX7555XX7555的的RI0.1A0.1A。 RIXX7555XX7555的的6. 6. 放电电流放电电流 XX555 XX555的放电电流的放电电流I IDISDIS应应400 mA10M10M）的场合，应选用）的场合，应选用XX7555XX7555或或XX7556XX7556；而在负载较重的场合则应选用；而在负载较重的场合则应选用XX555XX555或或XX556XX556。 555555定时器定时器应用灵活，只要适当改应用灵活，只要适当改变其外接电路，就可以组成多种多样的变其外接电路，就可以组成多种多样的应用电路，如应用电路，如多谐振荡器多谐振荡器、单稳态触发单稳态触发器器和和施密特触发器施密特触发器。 阶段小结阶段小结