定时电路设计

COMPANY LOGO,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,玄春朋,B3-202,定时电路设计及应用,我们先了解一个电路,定时,电路,定时长短由,R1,、,C1,决定：,T1=1.1R1*C1,。按图中所标数值，定时时间约为,4,分钟。,输出,电路,触摸,开关,电子电路设计与制作,电路结构分解,单,稳,态,电,路,继,电,器,白炽灯,继电器常开触点,220V,50HZ,延,时,电,路,控制电路,主电路,电子电路设计与制作,电路设计,单稳态电路一般由,555,定时器和,CD4013,双,D,触发器来实现。,定时电路一般由,R,和,C,定时元件来实现，利用电容的充放电来实现电路的延时，可以实现延时数微妙到数小时,继电器。通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。,电子电路设计与制作,集成运放的电路设计及应用,NE555 (Timer IC),大约在,1971,由,Signetics Corporation,发布，在当时是唯一非常快速且商业化的,Timer IC,，在往后的,30,非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电，尽管近,CMOS,技术版本的,Timer IC,如,MOTOROLA,的,MC1455,已被大的使用，但原规格的,NE555,依然正常的在市场上供应，尽管新版,IC,在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前可直接的代用。,NE555,是属于,555,系列的计时,IC,的其中的一种型号，,555,系列,IC,的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而,555,是一个用途很广且相当普遍的计时,IC,，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。,电子电路设计与制作,1.,只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。,2.,它的操作电源范围极大，可与,TTL,，,CMOS,等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。,3.,其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。,4.,它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。,电子电路设计与制作,参数功能特性：,供应电压,4.5-18V,供应电,3-6 mA,输出电,225mA (max),上升,/,下时间,100 ns,同类产品：,国家半导体 摩托罗拉 德州仪器 日电 飞利浦,日立 西格尼蒂克,LM555 MC1455 NE555 PC1555 CA555,HA17555 SE555,电子电路设计与制作,电子电路设计与制作,分压,电路,比较器,触发器,放电开关,电子电路设计与制作,555,定时器由比较器、分压电路、,RS,触发器及放电三极管等组成。,分压电路由三个,5k,的电阻构成，分别给,Al,和,A2,提供参考电平,2/3U,CC,和,l/3U,CC,。,Al,和,A2,的输出端控制,RS,触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自,6,脚输入大于,2/3U,CC,时，触发器复位，,3,脚输出为低电平，放电管,T,导通,;,当输入信号自,2,脚输入并低于,1/3U,CC,时，则,U,0,=0;,正常工作时,4,接为高电平。,5,脚为控制端，平时输入,2/3U,CC,作为比较器的参考电平，当,5,脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在,5,脚外加电压通常接,0.01F,电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。,电子电路设计与制作,5 5 5,功 能 表,R(4) CO(5) TH (6) TR(2) OUT(3) D(7),0 ,0,导通,1,悬空,2/3U,cc,1/3U,cc,0,导通,1,悬空,2/3U,cc,1/3U,cc,不变 不变,1,悬空, ,1/3U,cc,1,截止,1 U,co,U,co,1/2U,co,0,导通,1 U,co,U,co,1/2U,co,不变 不变,1 U,co,1/2U,co,1,截止,电子电路设计与制作,555,定时器构成多谐振荡器,多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称作多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。,由,555,定时器构成的多谐振荡器如图,1,（,a,）所示，,R1,，,R2,和,C,是外接定时元件，电路中将高电平触发端（,6,脚）和低电平触发端（,2,脚）并联后接到,R2,和,C,的连接处，将放电端（,7,脚）接到,R1,，,R2,的连接处。,电子电路设计与制作,电路及波形,R1,R2,C,Uc,Uo,Uc,Uo,T,PL,T,PH,电子电路设计与制作,根据,Uc,的波形图可以确定振荡周期为,T=Tpl+Tph,Tph,对应充电时间,Tph=0.7,（,R1+R2,）,C,Tpl,对应放电时间,Tpl=0.7R2C,振荡周期,T=Tpl+Tph=0.7,（,R1+2R2,）,C,振荡频率,f=1/T,主要参数,电子电路设计与制作,【,例,1】,图,13-9,所示为由,555,定时器构成的多谐振荡器。已知,Vcc=10v,，,C=0.1,，,R1=15,，,。试求：多谐振荡器的振荡频率。,=2.73ms,=1.68ms,【,解,】,：,所以,226.75Hz,电子电路设计与制作,555,定时器构成单稳态触发器,单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。在触发信号作用下，电路将由稳态翻转到 暂稳态，暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中,RC,延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自 动返回到稳态，并在输出端获得一个脉冲宽度为,tw,的矩形波。在单稳态触发器中，输出的脉冲宽度,tw,，就 是暂稳态的维持时间，其长短取决于电路的参数值。,由,555,构成的单稳态触发器电路及工作波形如图,2,所示。图中,R,，,C,为外接定时元件，输人的触发信号,Ui,接 在低电平触发端（,2,脚）,电子电路设计与制作,电路波形及参数,输出电压,Uo,的脉宽,tw=1.1RC,。由于,R,的取值在几百欧至几兆欧之间，电容取值在几百皮法到几百微法。这种电路产生的脉冲宽度可从几个微妙到数分钟，精度可达,0.1%,。,R,C,无效脉冲,电子电路设计与制作,由图,2,（,b,）可知，如果在电路的暂稳态持续时间内，加入新的触发脉冲（如图,2,（,b,）中的虚线所示），则脉冲对电路不起作用，电路为不可重复触发单稳触发器。,由,555,定时器构成的可重复触发的单稳电路,电子电路设计与制作,当,Ui,输入负向脉冲后，电路进入暂稳态，同时三极管,T,导通，电容,C,放电。输入负脉冲撤除后，电容,C,充电，在,Uc,未充到（,2/3,）,Vcc,之前，电路处于暂稳态。如果在此期间，又加入新的触发脉冲，三极管,T,又导通，电容,C,再次放电，输出仍然维持在暂稳态。只有在触发脉冲撤除后且在输出脉宽,tw,时间内没有新的触发脉冲，电路才返回到稳定状态。该电路可用作失落脉冲检验，或对电机转速或人体的心律进行监视，如果转速不稳定或人体的心律不齐时，,Uo,的低电平可用作报警信号。,电子电路设计与制作,请分析,555,定时器工作状态,使用时，只要用手指摸一下触摸电极，灯就点亮，延时若干分钟后会自动熄灭。可以直接取代普通开关，不必改室内布线。,当触摸,M,电极时，人体感应的杂波信号经电容,C4,耦合进电路，由,VD5,整流后，,IC,的,2,脚得到负电压，,3,脚输出一高电平，继电器,吸合，其触点闭合接通台灯电源，台灯亮,;,当触摸,N,电极时，人体感应的杂波信号经,VD6,整流，于是,6,脚得到一个正电压，,3,脚输出低电平，继电器,释放，其触点断开台灯电源电路，台灯就不亮了。,课题：触摸延时开关电路的设计,电子电路设计与制作,a 555,触摸台灯电路,:,电子电路设计与制作,电子电路设计与制作,b D,触发器触摸台灯电路,:,R,S,Q,CP,D,1,0,电子电路设计与制作,D,触发器逻辑图及逻辑功能,CP,D,Q,Q,R,S,D,触发器逻辑图,D,触发器逻辑功能表,电子电路设计与制作,触摸式延时开关电路虚线右面是普通照明线路，左部是电子开关部分。,VD1,VD4,、,VS,组成开关的主回路，,IC,组成开关控制回路。平时，,VS,处于关断状态，灯不亮。,VD1,VD4,输出,220V,脉动直流电经,R5,限流，,VD5,稳压，,C2,滤波输出约,12V,左右的直流电供,IC,使用。此时,LED,发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。,电子电路设计与制作,IC,为双,D,触发器，只用其中一个,D,触发器将其接成单稳态电路，稳态时,1,脚输出低电平，,VS,关断。当人手触摸一下电极,M,时，人体泄漏电流经,R1,、,R2,分压，其正半周使单稳态电路翻转，,1,脚输出高电平，经,R4,加到,VS,的门极，使,VS,开通，电灯点亮。这时,1,脚输出高电平经,R3,向电容,C1,充电，使,4,脚电平逐渐升高直至暂态结束，电路翻回稳态，,1,脚突变为低电平，,VS,失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭。,电子电路设计与制作,IC,应采用,CMOS,数字集成电路,CD4013,，它为双,D,触发器，本电路里只使用它的一半，另一个,D,触发器悬空。,VS,用,2N6565,、,MCR100-8,等小型塑封单向晶闸管，可控制,100W,以下任何照明电路。,VD1,VD4,为,1N4004,1N4007,型整流二极管。,LED,可用普通红色发光二极管，电阻均为,RTX,型,1/8W,碳膜电阻器。,C1,、,C2,用,CD11-16V,型电解电容器，,C3,为瓷片电容器。,电子电路设计与制作,触摸片采用马口铁制作，并焊接一只,2M1/8W,电阻，再引线到电路。开关的延时时间主要由,R3,、,C1,数值决定，图示数据约,1,分钟左右。若增大或缩短延时时间，可以增大或减小,R3,及,C1,数值。,适用范围：本产品适用于走廊、楼道、地下室、车库等场所的自动照明，安全、节能、方便。,电子电路设计与制作,这个电路是使用，,CMOS,集成电路,CD4013,双,D,正反器，分别接成一个单稳态电路和一个双稳态电路。单稳态电路的作用是对触摸信号进行脉波宽度整形，保证每次触摸动作都可靠。双稳态电路用来驱动晶体管,Q1,的开通或关闭，进而控制继电器。,电子电路设计与制作,M,为触摸电极片，手指摸一下,M,，使人体泄漏的交流电在,R4,上的压降，其正半周信号进入,IC1,的第,3,脚即单稳态电路的,CP,端，使单稳态电路反转进入瞬时，其输出端,Q,即,1,脚由原来的低电位跳变为高电位，此高电位经,R1,向,C2,充电，使,4,脚即,R1,端的电位上升，当上升到复位,(Reset),电位时，单稳态电路复位，,1,脚恢复低电位。所以每触摸一次电极片,M,，,1,脚就输出一个固定宽度的正脉波。此正脉波将直接加到,11,脚即双稳态电路的,CP,端，使双稳态电路反转一次，其输出端,Q,即,13,脚电位就改变一次。当,13,脚为高电位时，,Q1,的基极透过,R2,获得正向电流而开通，使继电器动作，进而以它的接点来做控制。由此可见，每触摸一次电极片,M,，就能实现继电器“开”或“关”的动作。,电子电路设计与制作,功能特点：,1,、使用时只需触摸开关的金属片即导通工作，延长一段时间后开关自动关闭。,2,、应用控制，开关自动检测对地绝缘电阻，控制更可靠无误动作。,3,、无触点电子开关，延长负载使用寿命。,4,、触摸金属片地极零线电压小于,36V,的人体安全电压，使用对人体无害。,5,、独特的两制设计，直接代替开关使用，可带动各类负载（日光灯、节能灯、白炽灯、风扇等）,电子电路设计与制作,THE END!,Thank You,！,咨询电话：13791953358,