555时基电路及其应用解析

555时基电路及其应用实验目的1.掌握555定时器的工作原理。2.掌握555定时器构成的单稳态触发器、振荡电路等应用电路的功能。3.掌握555定时器电路的安装焊接和测试方法。任务引用•555时基电路也称555定时器，是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的组合集成电路。•特点：•定时精度高•工作速度快•温度稳定性好•结构简单，使用灵活555定时器外形结构和功能61234578GDNTRuoRDVCOTHDISCVCCCB555两大类：双极型：555CMOS：755587654321GNDTLTHVCCRduo图5-2-1555定时器电路框图图5-2-2555定时器符号图555定时器的工作原理地低触发端高触发端放电端电源端清零端输出端电压控制端16+--+++258GNDTLTHCV3131VCCVCC4Rd111137OUTDISVCCDISCV典型的双列直插式封装16+--+++258GNDTLTHCV4Rd111137OUTDISVCCA1A2555定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个5k电阻组成的分压器等部分构成，电路如图所示。电阻分压器比较器触发器反相器图5-2-3555定时器电路框图CC31VCC32V管脚功能1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。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。3脚：输出端Vo2脚：低触发端当该端电压低于1/3Ucc时，输出高电平6脚：高触发端当该端电压高于2/3Ucc时，输出低电平4脚：强制复位端。当此脚接低电平，则时基电路不工作，此时不论2脚6脚处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：为控制端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。定时器基本功能表表1复位端4脚高触发端6脚低触发端2脚输出端3脚放电端7脚0xx0导通12/3UCC1/3UCC0导通12/3UCC1/3UCC保持原态保持原态1x1/3UCC1截止◆555定时器构成多谐振荡器555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图5-2-9所示。它是将两个触发端2脚和6脚合并在一起，放电端7脚接于两电阻之间。图5-2-10多谐振荡器的波形VCCuoRRCCAB123456785555图5-2-9多谐振荡器电路图uctuctuoOOCC32VCC31V工作原理•接通电源瞬间，电容两端电压U=0，即UTH=UTR=UC=01/3VDD,OUT=1,放电管截止，•直流电源通过电阻RA和RB向电容充电，电容电压上升；当UC≥2/3V,即UTH=UTR=UC≥2/3VDD时，电路翻转，输出OUT=1变为OUT=0，放电管导通，电容经RB放电，电容电压下降，当电容电压下降到UC≤1/3VDD,即UTH=UTR=UC≤1/3VDD时，电路再次翻转，输出又有OUT=0变为OUT=1，如此周而复始，便形成振荡。•振荡周期：T=t1+t2≈0.7（RA+RB)C+0.7RBC多谐振荡器参数的计算tuctuoOOCC32VCC31Vtw1tw2%100%100)2(44.11)2(7.0w11BABAw2w1TtTTDCRRTfCRRttT输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：tw1：uC(0)=VCC/3V、uC(∞)=VCC、1=(RA+RB)C、当t=tw1时，uC(tw1)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出CRRt)0.7(BAw1tw2：uC(0)=2VCC/3V、uC(∞)=0V、1=RBC、当t=tw2时，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可解出CRtBw20.7占空比（DurationRatio）555定时器的典型应用电路单稳态触发器VCCRCC123456785555uotuituctuoOOO单稳态触发器电路图单稳态触发器的波形图CC32Viu这里要注意R的取值不能太小。（为什么？）若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。工作原理当无触发脉冲信号时，输入Ui=1,电源接通后，通过电阻R向电容C充电，当Uc(UTH)上升到2/3VDD时，OUT=0，放电管导通，放电UTH2/3UDD,而2脚UTR=Ui=11/3VDD,此时OUT保持原态“0,称这种状态时单稳态触发器的稳定状态。当有触发信号，即:Ui=UTR=01/3VDD时，由于UTH2/3VDD,则触发器输出由“0”变为“1”，放电管由导通变为截止，直流电+VDD通过电阻对电容充电，电容两端电压UC（UTH）按指数上升，当UTH=UC2/3VDD时输出保持“1”不变，这种状态即是单稳态触发器的暂稳态状态。当UC(UTH)2/3VDD时，又有UTR1/3VDD,电路又发生翻转，OUT=0放电管导通，电容放电，电路自动返回稳定状态。VCC1RC123456785555VCC2◆555定时器构成施密特触发器由于施密特触发器无须放电端，所以利用放电端与输出端状态相一致的特点，从放电端加一上拉电阻后，可以获得与3脚相同的输出。但上拉电阻可以单独接另外一组电源，以获得与3脚输出不同的逻辑电平。555定时器构成施密特触发器的电路图如图所示,施密特触发器属于波形变换电路，该电路可以将正弦波、三角波、锯齿波变为脉冲信号。uo2uiuo1图施密特触发器电路图施密特触发器的工作原理和多谐振荡器基本一致，无原则不同。只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去控制电路状态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状态的翻转。所以，在施密特触发器中，外加信号的高电平必须大于，低电平必须小于，否则电路不能翻转。CC32VCC31V施密特触发器的输出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3施密特触发器的波形图施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图表示的是将三角波整形为方波,其它形状的输入波形也可以整形为方波。VCC1uo1RC123456785555uiVCC2uo2施密特触发器电路图★光施密特触发器RG为光敏电阻，光强时为低阻，2脚低电平，555置位，J不动作；光弱时呈高阻，6脚为高电平，555复位，J吸合。RG是什么元件？电路是如何工作的？★简易灯光控制电路什么元件？光敏管：光弱时，C-E间电阻极大；光强时，电阻很小。思考：灯L什么时候亮？光强？光弱？实训课题一秒指示测试电路•实训目的•通过实践操作使学生加深对555的感性认识，理解555定时器的工作原理•掌握电路的安装、调试、测量与分析的方法•实训器材•工具：电子钳、电烙铁、镊子等工具一套•仪表：稳压电源、万用表、示波器•元件：略电路图测试步骤及要求•1.安装电路完毕后，对照测试电路图和装配图进行检查，仔细查电路中各元件是否安装正确，导线、焊接是否符合要求，检查有极性元件是否安装连接正确。•2.用万用表测量电源是否短路•3.无误后，按集成电路所标记的方向插上555集成块，方可通电测试。•4.测试要求：•用示波器分别观察、测量和记录555定时器2脚6脚和3脚的输入输出波形，并记录发光管的状态。调试：1.电路是否正常工作2.用示波器观察2、3脚的波形ttu2u3实训课题二电压监视电路•实训目的•通过实践操作使学生加深对555的感性认识，理解555定时器的工作原理•掌握电路的安装、调试、测量与分析的方法•实训器材•工具：电子钳、电烙铁、镊子等工具一套•仪表：稳压电源、万用表、示波器•元件：略电压监视电路55512345678R1150kR2470R3470V1V2C110uFC20.01uF+12vUiV36v50%RP110kC30.1uF+55512345678R1150kR2470R3470V1V2C110uFC20.01uF+12vUiV36v50%RP110kC30.1uF55512345678R1150kR2470R3470V1V2C110uFC20.01uF+12vUiV36v50%RP110k+调试：1.电路是否正常工作2.URP下1URP下2URP下3灯的状态•实训目的：1、掌握变音门铃电路的工作原理2、学会变音门电路的安装与调试3、学会简单的故障排除实训课题三：变音门铃电路变音门铃电路仿真图工作原理•当按下按钮电源通过V2对电容C1充电，电压上升，那么4脚复位端电压就会由低电位升高，不在复位，同时，由V1、R2、R3、C2及NE555组成了振荡电路，它的周期为：T=0.7（R2+R3)C2+0.7R3C2，就会发出“叮”的声音。•当放开按钮，C1不在充电改为放电，放电有一定时间，此时就会由原来的振荡电路变成由R1、R2、R3、C2及NE555组成振荡电路，周期为：T=0.7（R1+R2+R3)C2+0.7R3C2由于T不同，就会发出“咚”的声音。•C1放电结束，4脚又变成低电位，复位。叮咚结束。实训课题四防盗报警器•实训目的•通过实践操作使学生加深对555的感性认识，理解555定时器的工作原理•掌握电路的安装、调试、测量与分析的方法•实训器材•工具：电子钳、电烙铁、镊子等工具一套•仪表：稳压电源、万用表、示波器•元件：略电路图