时基集成电路实用教案

1、 555电路的结构特点 555时基集成电路有双极型(TTL)电路称555电路和互补金属氧化物半导体型(CMOS）电路称7555电路两大类。图7.9中(a)是TTL型，(b)是CMOS型的内部结构图。这两种类型(lixng)尽管内部电路不同，但都按分压器、比较器、RS触发器、输出级、放电开关几部分构成，且外特性都相似。1)分压器 分压器的作用是通过三个电阻，如图7.9(a)所示的5k，将电源电压分成三个等分，为比较(bjio)器提供基准电压。其2/3Ucc给A1的同相端，1/3Ucc给A2的反相端。由于分压器是由3个5k的电阻组成的，所以这种IC被称为555时基集成电路。尽管有的分压器并不是3个5k的电阻(如图7.9(b)的7555，是3个100k电阻)，都习惯称555时基电路。第1页/共18页第一页，共18页。 2)比较器 比较器由运放组成，共有两个比较器。其中(qzhng)一个称为上比较器，输入端为反相输入端(6脚)，比较基准是Uf1=2/3Ucc；另一个则称为下比较器，输入端为同相输入端(2脚)，比较基准是Uf2=1/3Ucc。若在5脚(称为控制端)外接基准电压Uc，则Uf1=Uc，Uf2=1/2Uc，Un称为阀值电平，Uf2称为触发电平。 R-S触发器：R-S触发器是由二个与非门交叉组成(7555IC则为两个或非门交叉组成)。R-S触发器有同步R-S触发器和基本R-S触发器两类，555时基电路是基本R-S触发器，这种触发器的输入端要求低电平触发。其逻辑功能见其真值表(表75所示)。第2页/共18页第二页，共18页。 3)总复位端 555电路有一个直接置0端(4脚)，接入R-S触发器的入端，只要U40，不管电路原是什么输出态，也不管输入端加什么信号，555电路输出Uo0，故称此为总复位端。平时应确保电路正常工作，故U41，即4脚接高电平。 4)输出级 输出级是一个反相器，其输出是从基本RS触发器的Q端输出。由于反相器的放大作用，使555时基电路带动负载的能力提高了，可以直接驱动(q dn)小型继电器、微电机、扬声器等。第3页/共18页第三页，共18页。第4页/共18页第四页，共18页。5)放电开关 555时基电路的放电开关由晶体三级管VT(75551C为CMOS管)组成。由于555电路组成定时电路时，定时的时间由RC电路的充电时间常数决定的。但是为使定时电路能反复使用，在完成一次定时控制后应将电容器C上的电荷放掉，为下次定时控制作好准备，放电管VT就为此而设。当C充电时VT截止，当C放电时VT饱和导通，提供放电通路。由于三极管的基极接在触发器的Q端，集电极接放电端7脚，发射极接地。当555电路的Uo=0，即有Q=1，VT基极为高平，VT饱和导通，使7脚接地(忽略管压降)。当555电路输出Uo=1，则Q=0，使VT截止，相当于7脚开路(kil)，所以VT起到一个开关作用，故称之为“放电开关”或“放电管”。第5页/共18页第五页，共18页。第6页/共18页第六页，共18页。第7页/共18页第七页，共18页。2 、 555电路的逻辑关系 555电路有两个输人端，分别与两个基准电压进行比较，反相输入端(6脚)，电压高于2/3Ucc时，Uo=0，同相输入端(2脚)电压低于1/3Ucc时，Uo=1。若两个输入端连在一起，当输入电压高于2/3Ucc，Uo=0；当输入电压低于1/3Ucc时，而当输入电压为1/3Ucc2/3Ucc，Uo=Qn，即维持原状态不变(若原Uo=0，仍为0，若原Uo=1仍为1)。而555电路总是避开两个输入端中同时有U62/3Ucc，而U21/3Ucc的状况(U6表示脚输入电压；U2表示脚输人电压)，可用真值表(见表7.6所示)概括。 555/7555时基集成电路，虽然可用真值表(见表7.6)概括，类于非线性模拟电路，但其内部由模拟电路与数字电路构成，它有两个输入端，一是，称为阀值输人端TH，高电平有效。二是，称为触发输入TR，低电平有效；为输出端Uo；为总复位端MR，低电平有效；为放电端DIS；为电源正极端Ucc或Udd。为公共地端GID或Uss；为控制(kngzh)端Uc，若使用外加基准电压Uc，则上比较基准由2/3Ucc变为Uc，下比较基准由1/3Ucc变为1/2Uc。第8页/共18页第八页，共18页。国产(guchn)双极型型为CB555，但国内常用型号有5G1555、FX555，国外常用型号有NE555、LM555等。国产(guchn)CMOS型型号为CB7555，但国内常用型号有5G7555、CH7555，国外常用型号有ICM7555等。第9页/共18页第九页，共18页。3、555电路的应用 5557555是一个多功能多用途的定时器，它可构成(guchng)施密特触发器如图7.10所示。又可构成(guchng)单稳态触发器，如图7.11所示，当输入脉宽小于输出脉宽时，R1、C1可不接Ui直接接至555/7555的。单稳态延时：t=RCln3=1.1RC 图7.12是一个数字式电容测量电路。这里555为单稳态电路，它的输出作为计数门控信号，精度可达0.5，K1-1与K1-2是同步动作的量程选择开关，这里设有三档量程(10F、1F、0.1F)，可测量10F以下的电容，RPlRP3分别调整各量程的满度，使显示数字与CX容量一致，需要注意的是启动脉冲的周期要足够长，不能与555单稳态时间相等或更短，启动周期长一些有利于观察显示的数字，每次测量只要启动一次。第10页/共18页第十页，共18页。其工作过程：启动脉冲经门1与门2整形，再经3DG6反相放大变成负启动脉冲去触发555构成的单稳态电路，555将输出正比于被测电容Cx的定时门控脉冲，在该门控脉冲(高电平)期间，1MHz时钟脉冲通过门3送到计数译码显示单元，结果显示的数字大小正比于Cx容量的大小。此外，还可构成多谐振荡器，如图7.13所示。其振荡周期T为： T=Tp2+Tp1=0.69(R1+R2)C 由上式可见，只有在R1R2时，占空比D才接近50的理想方波。若要构成50的方波可采用施密特触发器构成多谐振荡器的方法，如图7.14所示，这种方法特别适用7555CMOS定时器。RL的作用是提升高电平输出电压(diny)，对于7555可用l0k，若为555，RL选用lk 。第11页/共18页第十一页，共18页。第12页/共18页第十二页，共18页。第13页/共18页第十三页，共18页。第14页/共18页第十四页，共18页。第15页/共18页第十五页，共18页。第16页/共18页第十六页，共18页。一种占空比可任意调节而振荡频率不变的电路如图7.15所示，图中电容C的充放电通路(tngl)分别用二极管Dl和D2隔离。需要说明的是Rl对555来说最小值是lk ，而对7555最小值应为1.5k ，否则容易损坏器件。第17页/共18页第十七页，共18页。感谢您的观看(gunkn)！第18页/共18页第十八页，共18页。