《集成定时器》PPT课件.ppt

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1、1,555定时器及其应用,555定时器的电路工作原理与结构、功能,由555电路组成的单稳态触发器,由555电路组成的多谐振荡器,由555电路组成的施密特触发器,555电路应用举例,概述,2,555时基电路大量应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具等诸多方面。还可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位调制器等等。,555时基电路的特点和封装,3,下页,返回,555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：555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成，它

2、将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成的应用范围。该电路采用单电源。双极型555的电压范围为4.5V15V；而CMOS型的电源适应范围更宽，为2V18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路共用一个电源。,上页,4,555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、555时基电路的封装和命名,（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

3、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。,5,（2）常见封装形式,图6.2.1 555和556时基电路的封装示意图,6,一、双极型555时基电路的结构、功能与工作原理（1）美国无线电公司生产的CA555时基电路 下图是美国无线电公司生产的CA555时基电路的内部等效电路图。,7,图6.2.2 CA555时基电路的内部等效电路图,双稳态触发器,推挽式功率输出IO=200mA,Imax50mA,2/3VCC,1/3VCC,8,555电路可简化为下图所示的等效功能电路。显然555电路内含两个比

4、较器A1和A2、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。,图6.2.3 CA555时基电路的等效功能电路图,2/3VCC,1/3VCC,置位复位触发器,9,表1 CA555引出端真值表,由表6.2.1可看出，、R、的输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有模拟和数字电路的特色。,10,（2）国产双极型定时器CB555时基电路,图6.2.4 CB555时基电路的等效功能电路图,复位触发,置位触发,强制复位,控制电压,放电端,输出端,置位复位触发器,11,表6.2.2 CB555引出端真值表,12,CMOS型555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555。它与

5、所有CMOS型电路一样，具有输入阻抗高、功耗极小、电源适应范围宽等一系列优点，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4mA），不能直接驱动要求较大的电流的电感性负载。,13,双极型555和CMOS型555的性能比较双极型555和CMOS型555的共同点：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。均使用单一电源，适应电压范围大，可与TTL、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电源。555的输出为全电源电平，可与TTL、HTL、CMOS型等电路直接接口。,14,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0.05/V，且温度稳

6、定性好，温度漂移不高于50ppm/oC。双极型555与CMOS型555的差异：CMOS型555的功耗仅为双极型的几十分之一，静态电流仅为300A左右，为微功耗电路.CMOS型555的电源电压可低至23V；各输入功能端电流均为pA(微微安)量级。CMOS型555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。,15,CMOS型555在传输过渡时间里产生的尖峰电流小，仅为23mA；而双极型555的尖峰电流高达300400mA。CMOS型555的输人阻抗比双极型的要高出几个数量级，高达1010。CMOS型555的驱动能力差，输出电流仅为13mA，而双极型的输出驱动电流可达200mA.一般说来，

7、在要求定时长、功耗小、负载轻的场合宜选用CMOS型555；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555。,16,下页,返回,上页,一、用555定时器接成的单稳态触发器,1.电路结构,触发信号的输入端,没有触发信号时vI处于高电平，稳态时vc1=vc2=1、Q=0，vo=0。,17,下页,返回,上页,2.工作原理,通常tw的范围为几微秒到几分钟。但随着tw的宽度增加它的精度和稳定度也将下降。,18,下页,返回,上页,触发脉冲的宽度要小于 tw,触发负脉冲应在vC上升到2/3VCC之前回到高电平。,19,其中为触摸金属片（或导线）。无触发脉冲输入时，555的输出V为“”，发光二极

8、管不亮。当用手触摸金属片时，相当于端输入一负脉冲，555的内部比较器翻转，使输出V变为高电平“”，发光二极管亮，直至电容上的电压充到V2V/为止。发光二极管亮的时间TW1.11.1s。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。用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰，一般取,20,设输入信号为一列脉冲串，第一个负脉冲触发端后，输出变为高电平，电容开始充电，如果，由于未达到，将一直保持为高电平，截止。这段时间内，输入负脉冲不起作用。当达到时，输出很快变为低电平，下一个负脉冲来到，输出又上跳为高电平，电容又开始充电，

9、如此周而复始。输出脉冲的延迟时间为：输出脉冲的周期为分频系数主要由延迟时间决定，由于时间常数可以取得很大，故可获得很大的分频系数。,21,22,下页,返回,上页,二、用555定时器接成的多谐振荡器,充电回路：VCC R1 R2 C 地。,放电回路：C R2 T 地。,23,下页,返回,上页,振荡周期和振荡频率,振荡周期,振荡频率,占空比,用CB555定时器组成的振荡器，最高工作频率可达500kHz。,24,下页,返回,上页,占空比可调的多谐振荡器,充电回路：VCC R1 D1 C 地。,放电回路：C D2 R2 T 地。,占空比,25,26,27,下页,返回,上页,三、用555定时器接成的施密

10、特触发器,1.电路结构,将555定时器的两个输入端连在一起作为信号输入端，即可得到施密特触发器。,滤波电容，为提高VR1和VR2的稳定性,信号输入端,28,下页,返回,上页,2.工作原理,vo由高电平变为低电平和由低电平变为高电平 所对应的vI值不同，就形成了施密特触发特性。,29,下页,返回,上页,UT+,UT-,如果参考电压由外接电压VCO供给，UT+=VCO UT-=1/2VCO UT=1/2VCO。,电压传输特性,回差电压,30,31,32,五、555定时器应用举例,33,1救护车铃声横拟电路,图中，IC1555组成频率为1Hz的振荡电路，IC2555组成高频振荡器，其振荡频率被频率为

11、1Hz的振荡器调制，即当IC1的脚输出高电平时，IC2振荡器的振荡频率低；当IC1的脚输出低电平时，IC2振荡器的振荡频率高，这样就导致扬声器中发出“滴-嘟、滴-嘟”的声响。,34,2高压产生电路,图中，IC555时基电路与电阻R1、R2和电容C1、C2组成无稳态振荡电路，当电源接通后，电路产生高频振荡，直接推动功率放大管BG，经放大后的振荡电流由升压变压器B的升压，再经高压硅堆整流，即可得到35kV的直流高压，可用于负离子发生器及静电吸尘等方面。BG的25，BVCEO50V。B可选用229305cm（912英寸）电视机行输出变压器，高压包不动，低压包用05mm左右的高强度添包线，绕2530圈

12、，也可直接使用摩托车上的点火线圈。D为15kV的高压硅堆。,35,3、玩具电子琴电路,IC555组成自激多谐振荡器，在脚与电源之间加入一组音调电阻R1R15，即是一架玩具电子琴。未按琴键K1K5时，时基电路555不振荡，扬声器不发声；按下某一琴键时，扬声器依555的振荡频率，发出相应的声响。电阻R1R15的选择调整方法，是用一只60100k的电位器，先接入电路，从高音（或低音）开始，转动电位器，使扬声器发出一个起始的标准音阶，测出电位器的阻值，并换上相同阻值的固定电阻，这样即可确定各音阶所需的电阻阻值。,36,4、大功率循环彩灯控制电路,当时基电路IC1的脚输出高电平时，双向可控硅SCR1被触

13、发导通，由它控制的一路灯泡点亮；与此同时，IC1脚输出的高电平经二极管D1、电阻R3对电容C3充电，当C3上的充电电压达到23电源电压时，IC2的、脚因处高电位而复位，则IC2的脚转为低电平，双向可控硅SCR2因失去触发电压而关断，它所控制的一路灯泡熄灭；与此同时，因IC2的脚输出低电平，则IC3置位，脚输出高电平，使可控硅SCR3触发导通，它所控制的一路灯泡点亮，而IC3又控制IC1复位，使SCR1控制的灯泡熄灭，从而进行周而复始地循环，实现了彩灯变换。,37,5、单电源变双电源电路,时基电路555接成无稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平 时，C4被充电；

14、低电平时，C3被充电。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在电路中只充电不放电，充电最大值为EC，将B端接地，在A、C两端就得 到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。,38,6、直流电机控速电路,这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的，脉冲占空比越大，电机电驱电流就越小，转速减慢；脉冲占空比越小，电机电驱电流就越大，转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极电驱电流不大于200mA时，可用CB555直接驱动；如电流大于200mA，应增加驱动 级和功放级。,图中VD3是续流二极管。在功放管截止期间为电驱电流提供通路，既保证电驱电流的连续性，又防止电驱线圈的自感反电动势损坏功放管。电容C2和电阻R3是 补偿网络，它可使负载呈电阻性。整个电路的脉冲频率选在35千赫之间。频率太低电机会抖动，太高时因占空比范围小使电机调速范围减小。,39,用555制作的D类放大器,由IC 555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器，占空比为50%，控制端5脚输入音频信号，3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，经L、C3接调、滤波后推动扬声器。,