555定時(shí)器概述

　　555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字-模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與交換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。

　　555定時(shí)器電路的組成

　　圖為555集成定時(shí)器555定時(shí)器的電氣原理圖和電路符號(hào)，其由五個(gè)部分組成：

　?。?）由三個(gè)阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器；

　?。?）兩個(gè)電壓比較器C1和C2

　　v+＞v－，vo=1；

　　v+＜v－，vo=0

　?。?）基本RS觸發(fā)器；

　?。?）放電三極管T及緩沖器G

　　555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

　　1．外觸發(fā)（高觸發(fā)置0端TH）置0→

　　通過電容C的充放電使低觸發(fā)置1端TR有效→自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)1得到負(fù)脈沖

　　2，外觸發(fā)器（低觸發(fā)置1端TR）置1→

　　通過電容C的充放電使高觸發(fā)置0端TH有效→自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)0得到正脈沖。

　　UI=TR，V的集電極通過電阻R接Vcc，通過電容C接地。R和C為定時(shí)元件。

　　555定時(shí)器產(chǎn)生的三種波形

　　1、方波的產(chǎn)生

　　有555定時(shí)器構(gòu)成多諧振動(dòng)器產(chǎn)生方波（如下圖）

　　當(dāng)電容C2被充電時(shí)，2和6引腳的電壓都上升，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，接通+12V電源后，電容C被充電，Vc上升，當(dāng)VC上升到2VCC/3時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電BJTT導(dǎo)通，此時(shí)輸出電平VO為低電平，電容C通過R2和T放電，使VC下降。當(dāng)VC下降到VCC/3時(shí)，觸發(fā)器又被置位，VO翻轉(zhuǎn)為高電平。

　　電容器C經(jīng)R2，R23，R21他們此時(shí)說分的總阻值設(shè)為R1‘放電，放電所需的時(shí)間為：

　　tPL=R1’CIn2=0.7R1‘C;

　　當(dāng)C放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將通過R1、R22、R21所分得的阻值為R2‘向電容器C充電，Vc由VCC/3上升到2VCC/3所需的時(shí)間為

　　tPH=R2’CIn2=0.7R2‘C;

　　當(dāng)VC上升到2VCC/3時(shí)，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到了一個(gè)周期性的方波，其頻率為

　　f=1/（tPL+tPH）》1.43/［（R1’+R2‘）C］

　　穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端VO輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到Vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于1/3Vcc，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當(dāng)VC充電到2/3VCC時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出VO從高電平返回低電平，放電開關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。波形圖見圖2.2.2。

　　同時(shí)電路的頻率可以通過調(diào)節(jié)電阻R21、R22、R23來改變電路的頻率，從而使得電路的頻率可以在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　2、由方波輸出為三角波（利用積分器來實(shí)現(xiàn)）

　　如上圖是一個(gè)由方波轉(zhuǎn)換為三角波的電路圖及其輸出波形當(dāng)A很大時(shí)，運(yùn)放兩輸入端為“虛地”，忽略流入放大器的電流，令輸入電壓為Vi輸出為Vo，流過電容C的電流為i1則，有

　　上式表明輸出電壓按一定比例隨時(shí)間作直線上升或下降。當(dāng)為矩形波時(shí)，便成為三角波。

　　此外，由于電容和滑動(dòng)變阻器的存在，使得輸出的三角波在輸入矩形波頻率一定的時(shí)候也能適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)電容的存在，又濾除了其他波的干擾。提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

　　3、由三角波輸出正弦波

　　分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：

　　iC=al/［1+exp（-Uid/UT）］

　　|一一差分放大器的恒定電流;

　　UT一一溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25OC時(shí)，~26mV。

　　如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為

　　Uid（t）=［4*Um*（t-T/4）］/T（0《=t《=T/2）

　　Uid（t）=［-4*Um*（t-3*T/4）］T（T/2《=t《=T）

　　式中Um一三角波的幅度;

　　T-一三角波的周期。

　　為使輸出波形更接近正弦波，

　?。?）傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好。

　?。?）三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。

　?。?）圖為實(shí)現(xiàn)三角波一正弦波變換的電路。其中RP1調(diào)節(jié)三角波的幅度，RP2調(diào)整電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻RE2用來減小差分放大器的線性區(qū)。電容C6，C7為隔直電容，C7為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。

　　隔直電容C6、C7要取得較大，因?yàn)檩敵鲱l率很低，取，濾波電容視輸出的波形而定，若含高次斜波成分較多，可取得較小，一般為幾十皮法至0.1微法。RE13=100歐與R25=100歐姆相并聯(lián)，以減小差分放大器的線性區(qū)。