一、功能概述

集成时基电路又称为集成定时器或555电路,是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,由于内部电压标准使用了三个5K电阻,故取名555电路。

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,使用灵活,逻辑功能强,内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,用其构成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度的影响很小,可以很方便的组成各种自己所需的电路。

二、555定时器集成芯片引脚图

555定时器工作原理以及应用(555定时器工作原理及仿真测试)(1)

三、555定时器集成芯片引脚功能

1脚:外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。

2脚:低触发端TL,该脚电压小于1/3 VCC时有效。

3脚:输出端OUT。

4脚:直接清零端RST。当此端接低电平时,则时基电路不工作,此时不论TL、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端正常工作时应接高电平。

5脚:CO为控制电压端。若此脚外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该脚不用时,应将该脚串入一只0.01μF(103)瓷片电容接地,以防引入高频干扰。

6脚:高触发端TH,该脚电压大于2/3 VCC时有效。

7脚:放电端。该端与放电管T的集电极相连,用做定时器时电容的放电引脚。

8脚:外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5-16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3-18V,一般用5V。

四、555定时器集成芯片的内部结构

它内部包括两个电压比较器,三个5K等值串联电阻,一个 RS 触发器(由G1和G2构成),一个放电三极管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VR2(1/3 VCC) 和VR1(2/3 VCC),如下图所示。

555定时器工作原理以及应用(555定时器工作原理及仿真测试)(2)

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管T的状态。在电源与地之间加上电压,且当5脚悬空时,则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为2/3VCC,C2反相输入端的电压为1/3VCC。若低触发输入端 TL的电压小于1/3 VCC,则比较器C2的输出为 0,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1,即输出高电平。如果高触发端TH的电压大于 2/3 VCC,同时 TR端的电压大于1/3 VCC,则 C1 的输出为 0,C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出端OUT=0,即输出低电平。

综上所述,在8脚接电源VCC,1脚接地,5脚未外接电压,555时基电路的逻辑功能表如下:

555定时器工作原理以及应用(555定时器工作原理及仿真测试)(3)

只有彻底理解了这个功能图,才能灵活运用555集成芯片设计产品。

五、仿真测试

为了测试555定时器的功能,我们采用电子仿真软件MultisimV11.0进行搭建仿真电路测试,如下图所示。

555定时器工作原理以及应用(555定时器工作原理及仿真测试)(4)

当A点电位为0V时,555定时器低触发端(2脚)有效,3脚输出高电平,LED1被点亮。

调节电位器R3,可以改变A点的电位(0到5V可变)。

当A点的电位从0开始上升,一直到4V(2/3 VCC)时,555定时器高触发端(6脚)有效,555定时器3脚才发生跳变输出为0V,LED1被熄灭,如下图所示。

555定时器工作原理以及应用(555定时器工作原理及仿真测试)(5)

当A点的电位继续上升到5V,555定时器3脚输出电平将保持不变。

如果让A点的电位从5V开始下降,一直下降到2V时,555定时器低触发端(2脚)有效,3脚输出高电平,LED1被点亮。

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