555集成定时器.ppt
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1、555定时器及其应用定时器及其应用v 555定时器的电路工作原理与结构、功能定时器的电路工作原理与结构、功能v 由由555电路组成的单稳态触发器电路组成的单稳态触发器v 由由555电路组成的多谐振荡器电路组成的多谐振荡器v 由由555电路组成的施密特触发器电路组成的施密特触发器v 555电路应用举例电路应用举例v 概述概述1555时基电路大量应用于电子控制、电子检时基电路大量应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、测、仪器仪表、家用电器家用电器、音响报警音响报警、电电子玩具子玩具等诸多方面。等诸多方面。还可用作振荡器、还可用作振荡器、脉冲发生器脉冲发生器、延时发延时发生器生器、定时器定时器、方波发
2、生器、方波发生器、单稳态触发单稳态触发振荡器振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振双稳态多谐振荡器、自由多谐振荡器荡器、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位调制器等等。调制器等等。555555时基电路的特点和封装时基电路的特点和封装2下页下页返回返回555时基电路之所以得到这样广泛的应用,在于它具时基电路之所以得到这样广泛的应用,在于它具有如下几个特点:有如下几个特点:555在电路结构上是由模拟电路和数字在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成,它电路组合而成,它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体将模拟功能与逻辑功能兼容为一体,能够产生精确的能够产生精确的时间延迟和振荡时
3、间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成。它拓宽了模拟集成的应用范围。的应用范围。该电路采用单电源该电路采用单电源。双极型。双极型555的电压的电压范围为范围为4.5V15V;而;而CMOS型的电源适应范围更宽,型的电源适应范围更宽,为为2V18V。这样,它就可以和模拟运算放大器和。这样,它就可以和模拟运算放大器和TTL或或CMOS数字电路共用一个电源。数字电路共用一个电源。上页上页3 555可独立构成一个定时电路,且定时精度高,所以常被称为555定时器。555的最大输出电流可达200mA(双极型),带负载能力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。二、二、555时基电路的封装和命名时基电路的封装和命
4、名 (1)命名规则:所有双极型产品型号最后的3位数码都是555;所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555;所有双极型双定时器产品最后的3位数码都是556;所有CMOS双定时器产品最后的4位数码都是7556;双极型和CMOS型555定时器的功能和外部引脚的排列完全相同。4(2)常见封装形式)常见封装形式图图6.2.1 555和和556时基电路的封装示意图时基电路的封装示意图5 一、双极型一、双极型555时基电路的结构、功能与工作时基电路的结构、功能与工作原理原理 (1)美国无线电公司生产的)美国无线电公司生产的CA555时基电路时基电路 下图是美国无线电公司生产的下图是美国无线电公司生产的
5、CA555时基电时基电路的内部等效电路图。路的内部等效电路图。6图图6.2.2 CA555时基电路的内部等效电路图时基电路的内部等效电路图双稳态触发器双稳态触发器推挽式功率输出推挽式功率输出IO=200mAImax50mA2/3VCC1/3VCC7 555电路可简化为下图6.2.3所示的等效功能电路。显然555电路内含两个比较器A1和A2、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。图图6.2.3 CA555时基电路的等效功能电路图时基电路的等效功能电路图2/3VCC1/3VCC置位复位触发器置位复位触发器8表表1 CA555引出端真值表引出端真值表引脚引脚2()6(R)4()3(V0)7(Q)功
6、能电平电平*0.3V低电平低电平低电平低电平强制复位电平电平1/3Vcc*1.4V高电平高电平悬空状态悬空状态置位电平电平1/3Vcc2/3Vcc1.4V保持电平保持电平保持保持保持电平电平1/3Vcc2/3Vcc1.4V低电平低电平低电平低电平复位 由表由表6.2.1可看出,可看出,、R、的输入不一定是逻的输入不一定是逻辑电平,可以是模拟电平,因此,该集成电路辑电平,可以是模拟电平,因此,该集成电路兼有模兼有模拟和数字电路的特色拟和数字电路的特色。9(2)国产双极型定时器)国产双极型定时器CB555时基电路时基电路图图6.2.4 CB555时基电路的等效功能电路图时基电路的等效功能电路图复位
7、触发复位触发置位触发置位触发强制复位强制复位控制电压控制电压放电端放电端输出端输出端置位复位触发器置位复位触发器10表表6.2.2 CB555引出端真值表引出端真值表输 入输 出VI1VI2VOTD状态0 xx低导通12/3VCC1/3VCC低导通11/3VCC不变不变1 2/3VCC2/3VCC1/3VCC高截止11CMOS型型555时基电路在大多数应用场合,时基电路在大多数应用场合,都可以直接代换标准的双极型的都可以直接代换标准的双极型的555。它与所有。它与所有CMOS型电路一样,具有型电路一样,具有输入阻抗高、功输入阻抗高、功耗极小、电源适应范围宽耗极小、电源适应范围宽等一系列优点,等
8、一系列优点,特别适用于低功耗、长延时等场合。但它的输特别适用于低功耗、长延时等场合。但它的输出驱动能力较低(最大负载电流出驱动能力较低(最大负载电流4mA),不能),不能直接驱动要求较大的电流的电感性负载。直接驱动要求较大的电流的电感性负载。12双极型双极型555555和和CMOSCMOS型型555555的性能比较的性能比较双极型双极型555和和CMOS型型555的共同点:的共同点:二者的功能大体相同,外形和管脚排列二者的功能大体相同,外形和管脚排列一致,在大多数应用场合可直接替换。一致,在大多数应用场合可直接替换。均使用单一电源,适应电压范围大,可均使用单一电源,适应电压范围大,可与与TTL
9、、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电型数字逻辑电路等共用电源。源。555的输出为全电源电平,可与的输出为全电源电平,可与TTL、HTL、CMOS型等电路直接接口。型等电路直接接口。13电源电压变化对振荡频率和定时精度的电源电压变化对振荡频率和定时精度的影响小。对定时精度的影响仅影响小。对定时精度的影响仅0.05/V,且温,且温度稳定性好,温度漂移不高于度稳定性好,温度漂移不高于50ppm/oC。双极型双极型555与与CMOS型型555的差异:的差异:CMOS型型555的功耗仅为双极型的几十分的功耗仅为双极型的几十分之一,静态电流仅为之一,静态电流仅为300A左右,为微功耗电左右,为微功耗电
10、路路.CMOS型型555的电源电压可低至的电源电压可低至23V;各输入功能端电流均为各输入功能端电流均为pA(微微安微微安)量级。量级。CMOS型型555的输出脉冲的上升沿和下降的输出脉冲的上升沿和下降沿比双极型的要陡,转换时间短。沿比双极型的要陡,转换时间短。14CMOS型型555在传输过渡时间里产生的尖在传输过渡时间里产生的尖峰电流小,仅为峰电流小,仅为23mA;而双极型;而双极型555的尖峰电的尖峰电流高达流高达300400mA。CMOS型型555的输人阻抗比双极型的要高的输人阻抗比双极型的要高出几个数量级,高达出几个数量级,高达1010。CMOS型型555的驱动能力差,输出电流仅的驱动
11、能力差,输出电流仅为为13mA,而双极型的输出驱动电流可达,而双极型的输出驱动电流可达200mA.一般说来,在要求定时长、功耗小、负载轻的一般说来,在要求定时长、功耗小、负载轻的场合宜选用场合宜选用CMOS型型555;而在负载重、要求驱动;而在负载重、要求驱动电流大、电压高的场合,宜选用双极型的电流大、电压高的场合,宜选用双极型的555。15下页下页返回返回上页上页一、用555555定时器接成的单稳态触发器1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构触发信号的触发信号的触发信号的触发信号的输入端输入端输入端输入端没有触发信号时没有触发信号时没有触发信号时没有触发信号时v vI I处于高电平,稳态时
12、处于高电平,稳态时处于高电平,稳态时处于高电平,稳态时v vc1c1=v vc2c2=1=1、Q Q=0=0,v vo o=0=0。v vI Iv vC C0.010.01 F FC CR R5 56 62 27 7v vOO5 5k k5 5k k5 5k kT TD DGG2 2Q Q Q Q8 84 43 31 1+-C C1 1+-C C2 2GG1 1GG3 3GG4 4V VCCCC v vC2C2v vC1C116下页下页返回返回上页上页2 2/3 3V VCCCC t tw wv vC CO Ot tv vI IO Ot tv vOOO Ot t2.2.工作原理工作原理工作原理
13、工作原理通常通常通常通常t tw w的范围为几微秒到几分钟。但随着的范围为几微秒到几分钟。但随着的范围为几微秒到几分钟。但随着的范围为几微秒到几分钟。但随着t tw w的宽度的宽度的宽度的宽度增加它的精度和稳定度也将下降。增加它的精度和稳定度也将下降。增加它的精度和稳定度也将下降。增加它的精度和稳定度也将下降。v vI Iv vC C0.010.01 F FC CR R5 56 62 27 7v vOO5 5k k5 5k k5 5k kT TD DGG2 2Q Q Q Q8 84 43 31 1+-C C1 1+-C C2 2GG1 1GG3 3GG4 4V VCCCC v vC2C2v v
14、C1C117下页下页返回返回上页上页触发脉冲的宽度要小于触发脉冲的宽度要小于触发脉冲的宽度要小于触发脉冲的宽度要小于 t tw w触发负脉冲应在触发负脉冲应在触发负脉冲应在触发负脉冲应在v vC C上升到上升到上升到上升到2 2/3 3V VCCCC之前回到高电平。之前回到高电平。之前回到高电平。之前回到高电平。2 2/3 3V VCCCC t tw wv vC CO Ot tv vI IO Ot tv vOOO Ot tv vI Iv vC C0.010.01 F FC CR R5 56 62 27 7v vOO5 5k k5 5k k5 5k kT TD DGG2 2Q Q Q Q8 84
15、 43 31 1+-C C1 1+-C C2 2GG1 1GG3 3GG4 4V VCCCC v vC2C2v vC1C118其中为触摸金属片(或导线)。无触发脉冲输入时,其中为触摸金属片(或导线)。无触发脉冲输入时,其中为触摸金属片(或导线)。无触发脉冲输入时,其中为触摸金属片(或导线)。无触发脉冲输入时,555555的输出的输出的输出的输出V V为为为为“”,发光二极管不亮。当用手触摸金属片时,相当于发光二极管不亮。当用手触摸金属片时,相当于发光二极管不亮。当用手触摸金属片时,相当于发光二极管不亮。当用手触摸金属片时,相当于端输入一负脉冲,端输入一负脉冲,端输入一负脉冲,端输入一负脉冲,5
16、55555的的的的内部比较器翻转,使输出内部比较器翻转,使输出内部比较器翻转,使输出内部比较器翻转,使输出V V变为高电平变为高电平变为高电平变为高电平“”,发光二极管亮,直至电容,发光二极管亮,直至电容,发光二极管亮,直至电容,发光二极管亮,直至电容上的电压充到上的电压充到上的电压充到上的电压充到V V2 2V V/为止。发光二极管亮的时间为止。发光二极管亮的时间为止。发光二极管亮的时间为止。发光二极管亮的时间T TWW1.11.11.1s1.1s。用于触摸报警、触摸报时、触摸控制等。电路输出信号的高低电平与数字逻用于触摸报警、触摸报时、触摸控制等。电路输出信号的高低电平与数字逻用于触摸报警
17、、触摸报时、触摸控制等。电路输出信号的高低电平与数字逻用于触摸报警、触摸报时、触摸控制等。电路输出信号的高低电平与数字逻辑电平兼容。图中,为高频滤波电容,以保持的基准电压稳定,辑电平兼容。图中,为高频滤波电容,以保持的基准电压稳定,辑电平兼容。图中,为高频滤波电容,以保持的基准电压稳定,辑电平兼容。图中,为高频滤波电容,以保持的基准电压稳定,一般取一般取一般取一般取。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰,一般取。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰,一般取。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰,一般取。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰,一般取 19设输入信号为一列脉冲串,第一个负脉冲触发端后,输出
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