555时基集成电路的应用.doc

1、555 时 基 集 成 电 路 的 应 用我 们 知 道 ， 555 电 路 在 应 用 和 工 作 方 式 上 一 般 可 归 纳 为 3 类 。 每类 工 作 方 式 又 有 很 多 个 不 同 的 电 路 。 在 实 际 应 用 中 ， 除 了 单 一 品 种 的 电 路外 ， 还 可 组 合 出 很 多 不 同 电 路 ， 如 ： 多 个 单 稳 、 多 个 双 稳 、 单 稳 和 无 稳 ，双 稳 和 无 稳 的 组 合 等 。 这 样 一 来 ， 电 路 变 的 更 加 复 杂 。 为 了 便 于 我 们 分 析和 识 别 电 路 ， 更 好 的 理 解 555 电 路 ， 这 里

2、 我 们 这 里 按 555 电 路 的 结 构特 点 进 行 分 类 和 归 纳 ， 把 555 电 路 分 为 3 大 类 、 8 种 、 共 18 个 单 元电 路 。 每 个 电 路 除 画 出 它 的 标 准 图 型 ， 指 出 他 们 的 结 构 特 点 或 识 别 方 法 外 ，还 给 出 了 计 算 公 式 和 他 们 的 用 途 。 方 便 大 家 识 别 、 分 析 555 电 路 。 下面 将 分 别 介 绍 这 3 类 电 路 。单 稳 类 电 路 单 稳 工 作 方 式 ， 它 可 分 为 3 种 。 见 图 示 。第 1 种 （ 图 1） 是 人 工 启 动 单 稳

3、 ， 又 因 为 定 时 电 阻 定 时 电 容 位 置 不 同 而 分为 2 个 不 同 的 单 元 ， 并 分 别 以 1.1.1 和 1.1.2 为 代 号 。 他 们 的 输 入 端的 形 式 ， 也 就 是 电 路 的 结 构 特 点 是 ： “RT-6.2-CT”和 “CT-6.2-RT”。第 2 种 （ 图 2） 是 脉 冲 启 动 型 单 稳 ， 也 可 以 分 为 2 个 不 同 的 单 元 。他 们 的 输 入 特 点 都 是 “RT-7.6-CT”， 都 是 从 2 端 输 入 。 1.2.1 电 路 的2 端 不 带 任 何 元 件 ， 具 有 最 简 单 的 形 式

4、； 1.2.2 电 路 则 带 有 一 个 RC 微分 电 路 。第 3 种 （ 图 3） 是 压 控 振 荡 器 。 单 稳 型 压 控 振 荡 器 电 路 有 很 多 ， 都 比较 复 杂 。 为 简 单 起 见 ， 我 们 只 把 它 分 为 2 个 不 同 单 元 。 不 带 任 何 辅 助 器件 的 电 路 为 1.3.1； 使 用 晶 体 管 、 运 放 放 大 器 等 辅 助 器 件 的 电 路 为1.3.2。 图 中 列 出 了 2 个 常 用 电 路 。双 稳 类 电 路 这 里 我 们 将 对 555 双 稳 电 路 工 作 方 式 进 行 总 结 、 归 纳 。 555

5、双 稳电 路 可 分 成 2 种 。第 一 种 （ 见 图 1） 是 触 发 电 路 ， 有 双 端 输 入 （ 2.1.1） 和 单 端 输 入（ 2.1.2） 2 个 单 元 。 单 端 比 较 器 （ 2.1.2） 可 以 是 6 端 固 定 ， 2 段 输入 ； 也 可 是 2 端 固 定 ， 6 端 输 入 。第 2 种 （ 见 图 2） 是 施 密 特 触 发 电 路 ， 有 最 简 单 形 式 的 （ 2.2.1）和 输 入 端 电 阻 调 整 偏 置 或 在 控 制 端 （ 5） 加 控 制 电 压 VCT 以 改 变 阀 值 电压 的 （ 2.2.2） 共 2 个 单 元 电

6、 路 。双 稳 电 路 的 输 入 端 的 输 入 电 压 端 一 般 没 有 定 时 电 阻 和 定 时 电 容 。 这 是双 稳 工 作 方 式 的 结 构 特 点 。 2.2.2 单 元 电 路 中 的 C1 只 起 耦 合 作 用 ，R1 和 R2 起 直 流 偏 置 作 用 。无 稳 类 电 路 第 三 类 是 无 稳 工 作 方 式 。 无 稳 电 路 就 是 多 谐 振 荡 电 路 ， 是 555 电路 中 应 用 最 广 的 一 类 。 电 路 的 变 化 形 式 也 最 多 。 为 简 单 起 见 ， 也 把 它 分 为三 种 。 第 一 种 （ 见 图 1） 是 直 接 反

7、 馈 型 ， 振 荡 电 阻 是 连 在 输 出 端 VO 的 。第 二 种 （ 见 图 2） 是 间 接 反 馈 型 ， 振 荡 电 阻 是 连 在 电 源 VCC 上 的 。其 中 第 1 个 单 元 电 路 （ 3.2.1） 是 应 用 最 广 的 。 第 2 个 单 元 电 路（ 3.2.2） 是 方 波 振 荡 电 路 。 第 3、 4 个 单 元 电 路 都 是 占 空 比 可 调 的 脉 冲振 荡 电 路 ， 功 能 相 同 而 电 路 结 构 略 有 不 同 ， 因 此 分 别 以 3.2.3a 和3.2.3b 的 代 号 。第 三 种 (见 图 3)是 压 控 振 荡 器 。

8、 由 于 电 路 变 化 形 式 很 复 杂 ， 为 简 单 起见 ， 只 分 成 最 简 单 的 形 式 （ 3.3.1） 和 带 辅 助 器 件 的 (3.3.2)两 个 单 元 。图 中 举 了 两 个 应 用 实 例 。无 稳 电 路 的 输 入 端 一 般 都 有 两 个 振 荡 电 阻 和 一 个 振 荡 电 容 。 只 有 一 个振 荡 电 阻 的 可 以 认 为 是 特 例 。 例 如 ： 3.1.2 单 元 可 以 认 为 是 省 略 RA 的结 果 。 有 时 会 遇 上 7.6.2 三 端 并 联 ， 只 有 一 个 电 阻 RA 的 无 稳 电 路 ， 这时 可 把 它

9、 看 成 是 3.2.1 单 元 电 路 省 掉 RB 后 的 变 形 。以 上 归 纳 了 555 的 3 类 8 种 18 个 单 元 电 路 ， 虽 然 它 们 不 可 能 包 罗所 有 555 应 用 电 路 ， 古 话 讲 ： 万 变 不 离 其 中 ， 相 信 它 对 我 们 理 解 大 多 数555 电 路 还 是 很 有 帮 助 的 。各 种 应 用 电 路555 触 摸 定 时 开 关 集 成 电 路 IC1 是 一 片 555 定 时 电 路 ， 在 这 里 接 成 单 稳 态 电 路 。 平 时由 于 触 摸 片 P 端 无 感 应 电 压 ， 电 容 C1 通 过 55

10、5 第 7 脚 放 电 完 毕 ， 第3 脚 输 出 为 低 电 平 ， 继 电 器 KS 释 放 ， 电 灯 不 亮 。当 需 要 开 灯 时 ， 用 手 触 碰 一 下 金 属 片 P， 人 体 感 应 的 杂 波 信 号 电 压由 C2 加 至 555 的 触 发 端 ， 使 555 的 输 出 由 低 变 成 高 电 平 ， 继 电 器KS 吸 合 ， 电 灯 点 亮 。 同 时 ， 555 第 7 脚 内 部 截 止 ， 电 源 便 通 过 R1给 C1 充 电 ， 这 就 是 定 时 的 开 始 。当 电 容 C1 上 电 压 上 升 至 电 源 电 压 的 2/3 时 ， 555

11、 第 7 脚 道 通 使C1 放 电 ， 使 第 3 脚 输 出 由 高 电 平 变 回 到 低 电 平 ， 继 电 器 释 放 ， 电 灯 熄 灭 ，定 时 结 束 。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 。 D1 可 选 用 1N4148 或 1N4001。相 片 曝 光 定 时 器附 图 电 路 是 用 555 单 稳 电 路 制 成 的 相 片 曝 光 定 时 器 。 用 人 工 启 动 式单 稳 电 路 。工 作 原 理 ： 电 源 接 通 后 ， 定 时 器 进 入 稳 态 。 此

12、时 定 时 电 容 CT 的电 压 为 ： VCT=VCC=6V。 对 555 这 个 等 效 触 发 器 来 讲 ， 两 个 输 入 都 是高 电 平 ， 即 VS=0。 继 电 器 KA 不 吸 合 ， 常 开 点 是 打 开 的 ， 曝 光 照 明 灯HL 不 亮 。按 一 下 按 钮 开 关 SB 之 后 ， 定 时 电 容 CT 立 即 放 到 电 压 为 零 。 于 是此 时 555 电 路 等 效 触 发 的 输 入 成 为 ： R=0、 S=0， 它 的 输 出 就 成 高 电平 ： V0=1。 继 电 器 KA 吸 动 ， 常 开 接 点 闭 合 ， 曝 光 照 明 灯 点

13、亮 。 按 钮 开关 按 一 下 后 立 即 放 开 ， 于 是 电 源 电 压 就 通 过 RT 向 电 容 CT 充 电 ， 暂 稳态 开 始 。 当 电 容 CT 上 的 电 压 升 到 2/3VCC 既 4 伏 时 ， 定 时 时 间 已 到 ，555 等 效 电 路 触 发 器 的 输 入 为 ： R=1、 S=1， 于 是 输 出 又 翻 转 成 低 电 平 ：V0=0。 继 电 器 KA 释 放 ， 曝 光 灯 HL 熄 灭 。 暂 稳 态 结 束 ， 有 恢 复 到 稳 态 。曝 光 时 间 计 算 公 式 为 ： T=1.1RT*CT。 本 电 路 提 供 参 数 的 延 时

14、 时 间约 为 1 秒 2 分 钟 ， 可 由 电 位 器 RP 调 整 和 设 置 。电 路 中 的 继 电 器 必 需 选 用 吸 合 电 流 不 应 大 于 30mA 的 产 品 ， 并 应根 据 负 载 （ HL） 的 容 量 大 小 选 择 继 电 器 触 点 容 量 。单 电 源 变 双 电 源 电 路 附 图 电 路 中 ， 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 ； 低 电平 时 ， C3 被 充 电 。 由 于 VD1、 VD2

15、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。简 易 催 眠 器 时 基 电 路 555 构 成 一 个 极 低 频 振 荡 器 ， 输 出 一 个 个 短 的 脉 冲 ， 使 扬声 器 发 出 类 似 雨 滴 的 声 音 （ 见 附 图 ） 。 扬 声 器 采 用 2 英 寸 、 8 欧 姆 小型 动 圈 式 。 雨 滴 声 的 速 度 可 以 通 过 100K 电 位 器 来 调 节 到 合 适 的

16、程 度 。如 果 在 电 源 端 增 加 一 简 单 的 定 时 开 关 ， 则 可 以 在 使 用 者 进 入 梦 乡 后 及 时 切断 电 源 。直 流 电 机 调 速 控 制 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

17、 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

18、高 时 因 占 空 比 范 围 小使 电 机 调 速 范 围 减 小 。用 555 制 作 的 D 类 放 大 器 我 们 知 道 D 类 放 大 器 具 有 体 积 小 、 效 率 高 的 特 点 。 这 里 介 绍 一 个 用555 电 路 制 作 的 简 易 D 类 放 大 器 。 它 是 利 用 555 电 路 构 成 一 个 可 控 的多 谐 振 荡 器 ， 音 频 信 号 输 入 到 控 制 端 得 到 调 宽 脉 冲 信 号 （ 如 图 ） ， 基 本 能满 足 一 般 的 听 音 要 求 。由 IC 555 和 R1、 R2、 C1 等 组 成 100KHz 可 控 多 谐 振

19、 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 。风 扇 周 波 调 速 电 路夏 天 要 来 了 ， 电 风 扇 又 得 派 上 用 场 。 这 里 介 绍 一 个 电 风 扇 模 拟 阵 风 周波 调 速 电 路 ， 可 以 为 将 我 们 家 里 的 老 式 风 扇 增 加 一 个 实 用 功 能 ， 也 算 是 一个 迎 接 夏 天 到 来 的 准 备 吧 。 下 面 介 绍 其 工 作 原 理 。电

20、 路 见 图 1a。 电 路 中 NE555 接 成 占 空 比 可 调 的 方 波 发 生 器 ， 调 节RW 可 改 变 占 空 比 。 在 NE555 的 3 脚 输 出 高 电 平 期 间 ， 过 零 通 断 型 光电 耦 合 器 MOC3061 初 级 得 到 约 10mA 正 向 工 作 电 流 ， 使 内 部 硅 化 镓红 外 线 发 射 二 极 管 发 射 红 外 光 ， 将 过 零 检 测 器 中 光 敏 双 向 开 关 于 市 电 过 零时 导 通 ， 接 通 电 风 扇 电 机 电 源 ， 风 扇 运 转 送 风 。 在 NE555 的 3 脚 输 出低 电 平 期 间

21、， 双 向 开 关 关 断 ， 风 扇 停 转 。MOC3061 本 身 具 有 一 定 驱 动 能 力 ， 可 不 加 功 率 驱 动 元 件 而 直 接 利 用MOC3061 的 内 部 双 向 开 关 来 控 制 电 风 扇 电 机 的 运 转 。 RW 为 占 空 比 调节 电 位 器 ， 亦 即 电 风 扇 单 位 时 间 内 （ 本 电 路 数 据 约 为 20 秒 ） 送 风 时 间的 调 节 ， 改 变 C2 的 取 值 或 RW 的 取 值 可 改 变 控 制 周 期 。图 1b 电 路 为 MOC3061 的 典 型 功 率 扩 展 电 路 ， 在 控 制 功 率 较 大

22、的电 机 时 ， 应 考 虑 使 用 功 率 扩 展 电 路 。 制 作 时 ， 可 参 考 图 示 参 数 选 择 器 件 。由 于 电 源 采 用 电 容 压 降 方 式 ， 请 自 制 时 注 意 安 全 ， 人 体 不 能 直 接 触 摸 电 路板 。电 热 毯 温 控 器 一 般 电 热 毯 有 高 温 、 低 温 两 档 。 使 用 时 ， 拨 在 高 温 档 ， 入 睡 后 总 被 热醒 ； 拨 在 低 温 档 ， 有 时 醒 来 会 觉 得 温 度 不 够 。 这 里 介 绍 一 种 电 热 毯 温 控 器 ，它 可 以 把 电 热 毯 的 温 度 控 制 在 一 个 合 适

23、的 范 围 。工 作 原 理 ：电 路 如 图 所 示 。 图 中 IC 为 NE555 时 基 电 路 。 RP3 为 温 控 调 节 电位 器 ， 其 滑 动 臂 电 位 决 定 IC 的 触 发 电 位 V2 和 阀 电 位 Vf， 且V5=Vf=2Vz。 220V 交 流 电 压 经 C1、 R1 限 流 降 压 ， D1、 D2 整 流 、C2 滤 波 ， DW 稳 压 后 ， 获 得 9V 左 右 的 电 压 供 IC 用 。 室 温 下 接 通 电 源 ，因 已 调 V2VZ、 V6Vz， V6Vf 时 ， IC 翻 转 ， 3 脚 变 为 低 电 平 ， BCR截 止 ， 电

24、热 丝 停 止 发 热 ， 温 度 开 始 逐 渐 下 降 ， BG1 的 ICEO 随 之 逐 渐减 小 ， V2、 V6 降 低 。 当 V6 元 件 选 择 ：BG1 可 选 用 3AX、 3AG 等 PNP 型 锗 管 ； BCR 用 400V 以 上 的 小型 双 向 可 控 硅 ， 其 它 元 件 按 图 标 选 用 。制 作 要 点 ：热 敏 传 感 器 BG1 可 用 耐 温 的 细 软 线 引 出 ， 并 将 其 连 同 管 脚 接 头 装 入 。一 电 容 器 铝 壳 内 ， 注 入 导 热 硅 脂 ， 制 成 温 度 探 头 。 使 用 时 ， 把 该 温 度 探 头放

25、在 适 当 部 位 即 可 。多 用 途 延 迟 开 关 电 源 插 座家 用 电 器 、 照 明 灯 等 电 源 的 开 或 关 ， 常 常 需 要 在 不 同 的 时 间 延 迟 后 进行 ， 本 电 源 插 座 即 可 满 足 这 种 不 同 的 需 要 。 工 作 原 理 ： 电 路 如 图 所 示 ， 它 由 降 压 、 整 流 、 滤 波 及 延 时 控 制 电 路 等 部 分组 成 。 按 下 AN， 12V 工 作 电 压 加 至 延 迟 器 上 ， 这 时 NE555 的 脚 和 脚 为 高 电 平 ， 则 NE555 的 脚 输 出 为 低 电 平 ， 因 此 继 电 器

26、K 得 电 工作 ， 触 点 K1-1 向 上 吸 合 ， 这 时 “延 关 ”插 座 得 电 ， 而 “延 开 ”插 座 无 电 。这 时 电 源 通 过 电 容 器 C3 、 电 位 器 RP、 电 阻 器 R3 至 “地 ”， 对C3 进 行 充 电 ， 随 着 C3 上 的 电 压 升 高 ， NE555 的 、 脚 的 电 压 越 来越 往 下 降 ， 当 此 电 压 下 降 至 2/3Vcc 时 ， NE555 的 脚 输 出 由 低 电 平跳 变 为 高 电 平 ， 这 时 继 电 器 将 失 电 而 不 工 作 ， 则 其 控 制 触 点 恢 复 原 位 ， 则“延 关 ”插

27、座 失 电 ， 而 “延 开 ”插 座 得 电 。 就 这 样 满 足 了 不 同 的 需 求 ，LED、 LED2 作 相 应 的 指 示 。 本 电 路 只 要 元 器 件 是 好 的 ， 装 配 无 误 ， 装 好 即 可 正 常 工 作 。 延 时 时 间 由 C3 及 PR+R3 的 值 决 定 ， T1.1C3(PR+R3)。 RP 指有 效 部 分 。 C3 可 用 数 十 pF 至 1000F 的 电 容 器 ， (PR+R3)的 值 可 取2K 10M。 C1 的 耐 压 值 应 400V， R1 的 功 率 应 2W， AN 按 钮 开 关 可 选 用K-18 型 的 ，

28、继 电 器 的 型 号 为 JQX-13F-12V。 其 它 元 器 件 无 特 殊 要 求 。新 颖 实 用 的 直 流 低 压 稳 压 电 源 开 关 电 源 部 分 的 VD1 VD4、 R1、 C1、 C2 组 成 整 流 滤 波 电 路 。NE555 和 R2、 R3、 C4、 VD6 等 元 件 组 成 多 谐 振 荡 电 路 ， 其 频 率 约20KHz。 R4、 C3、 VD5 组 成 降 压 稳 压 电 路 ， 为 NE555 提 供 12V 工作 电 源 。 大 功 率 管 VT1 及 变 压 器 T 构 成 开 关 电 路 。 VT1 的 工 作 状 态 由NE555 的

29、 脚 控 制 ， 导 通 时 间 由 脉 冲 宽 度 决 定 ， 调 整 R3 即 可 改 变 脉冲 宽 度 。 脉 冲 宽 度 变 宽 ， 输 出 电 压 升 高 ； 脉 冲 宽 度 变 窄 ， 输 出 电 压 降 低 。VT2 及 R8、 R9、 C6 组 成 过 流 保 护 电 路 。 当 负 载 过 重 或 发 生 短 路 故 障 时 ，VT2 导 通 ， 强 迫 NE555 复 位 停 振 ， 从 而 保 护 VT1 不 致 损 坏 。C7、 R10 为 保 护 网 络 ， 防 止 VT1 的 c-e 结 被 瞬 间 脉 冲 击 穿 。 两 个 次 级绕 组 经 整 流 滤 波 后 分 别 输 出 20V 及 12V。为 了 使 制 作 简 单 ， 开 关 电 源 设 计 成 不 能 自 动 稳 压 的 ， 其 功 能 类 似 于 变压 器 ， 只 是 实 现 轻 型 化 的 隔 离 降 压 作 用 ， 稳 压 功 能 由 后 面 的 稳 压 电 路 实 现 。12V 直 流 电 压 经 7805 稳 压 后 输 出 +5V 电 压 ； 20V 直 流 电 压 送 至 可 调稳 压 电 路 。 两 者 不 共 地 ， 以 便 于 进 行 加 减 组 合 输 出 多 种 电 压 。