IC 555 定时器用途和应用

出处:维库电子市场网 发布于:2023-08-08 14:54:20

    IC 555 的工作状态
    555定时器的功能主要由两个比较器决定。它们的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。它还包含3个工作状态。
    1. 非稳态建模
    在此模式下,555 作为振荡器工作。这种工作状态的555芯片常用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制(PPM)等电路中。如果用热敏电阻作为定时电阻,555 IC可组成温度传感器,其输出信号的频率由温度决定。
    2. 单稳态建模
    这只是一个稳定的状态。在此模式下,555 功能是单个触发器。应用包括定时器、脉冲丢失检测、弹跳开关、轻触开关、分频器、电容测量、脉宽调制 (PWM) 等。
    3. 双稳态建模
    当DIS引脚空闲并且没有连接外部电容器时,555 IC的工作方式类似于RS触发器,可用于构成锁存开关。
    555 集成电路应用
    555 IC外接电阻、电容等元件可形成以下应用:
    单稳态触发器,用于定时延迟整形和一些定时开关。
    作为多谐振荡器,构成信号发生电路。
    施密特触发器,用于TTL系统接口、整形电路或脉冲幅度判别等。
    1)单稳态触发器,用于定时延迟整形和一些定时开关。
    假设终输出稳定在低电平,虽然在外界条件的影响下,输出可以变成瞬态稳态,即输出暂时变为高电平,但终变为低电平。例如,单稳态特性可用于设计延迟关闭灯。假设关机后,不会立即关机,而是有一段延时时间,可以自行设置。
    将555定时器与RC串联形成的延时组组合起来,可制成单稳态触发器。使用IN2作为触发信号输入端,K1模拟控制信号。默认情况下,IN2为高电平,按下K1后,IN2变为低电平。在Vcc和GND之间串联电阻R1??和电容C1,电阻电容连接点连接到IN1和555内部晶体管的集电极。输出端用2个LED指示输出电平。电路。单稳态触发器如下:
    555 单稳态触发器。
    假设电路板安全上电后,按钮K1未被按下(IN2=Vcc)。此时555的输出不好判断,所以可以单独讨论。
    假设555输出低电平。如果电容C1中存有电荷,会通过导通的三极管迅速释放,所以IN1=0<VH,IN2=Vcc>VL,根据参数功能表,555的输出将保持不变这次。所以这是一个稳定的状态。
    假设555输出高电平。此时晶体管截止,Vcc通过电阻对电容充电。当电容IN1>VH时,可知IN2>VL,于是555输出低电平,三极管导通,回到之前的状态。因此,高电平是一种瞬态稳态,其持续时间是从电容开始充电到电压大于VH。
    当没有触发信号时,555输出低电平状态稳定。若触发脉冲下降沿到达IN2,则IN2<VL,同时因IN1<VH,555输出高电平,三极管截止,成为瞬态稳态。经过一段时间后,就变成稳定状态。
    充电时间。
    输出信号中,高电平的持续时间是瞬态稳态以及电容器充电到VH所需的时间。这个时间可以根据RC充放电的关系计算出来,大约是时间常数的1.1倍。
    2) 作为多谐振荡器,构成信号发生电路。
    多谐振荡器是一种自由运行的振荡器。上电后,无需外部触发信号即可自动产生矩形脉冲。由于矩形波含有丰富的高次谐波分量,习惯上将矩形波振荡器称为多谐振荡器(有的资料中也称非稳态模式)。以前,矩形波发生电路是用施密特触发器实现的。由于555定时器可以用作施密特触发器,因此在此基础上用作多谐振荡器并不困难。在应用上,可以使用多谐振荡器来制作交替闪烁的双色灯。
    首先将IN1和IN2连接在一起,先做一个施密特触发器。
    然后,仍然使用电容器的电压作为输入信号,并想办法将电容器的电压保持在施密特触发器的两个阈值之间。将555的输出连接到电容,输出高电平时对电容充电,输出低电平时对电容放电。但在实际应用中,为了减轻555定时器的负担,采用Vcc对电容充电,通过放电管对电容进行放电。当三极管通过电阻连接到Vcc时,三极管的集电极(555定时器的7脚)的电平实际上与555的输出相同。

   

    图 3. 555 多谐振荡器
    接下来分析电容电压与555定时器输出的关系。电容器电压为Vi。首先分析Vi从0逐渐上升的过程:
    1、Vi<VL<VH,Vc1=0,Vc2=1,OUT=1,晶体管截止,Vcc通过R1、R2对电容充电,Vi逐渐上升。
    2、VL<Vi<VH,Vc1=0,Vc2=0,OUT不变,仍为1,电容继续充电,Vi继续上升。
    3、VL<VH<Vi,Vc1=1,Vc2=1,OUT=0,晶体管导通,电容通过R2随着晶体管的导通放电,Vi逐渐减小。
    4、VL<Vi<VH,Vc1=0,Vc2=0,OUT不变,但这次为0,电容继续放电,Vi继续减小。
    5、Vi<VL<VH,Vc1=0,Vc2=1,OUT=1,返回状态1,重复。
    从上面的分析可以看出,电容上的电压会在VH和VL之间反复振荡。555定时器的输出在电容器充电期间为高电平,在电容器放电期间为低电平。
    电容充电时,电阻值为R1+R2。电容器放电时,电阻值为R2,充放电时间与电阻值成正比。因此,该电路的占空比始终大于50%。如果想要获得小于或等于50%的占空比,可以通过二极管的单向导电性使充电和放电走不同的路径。
    充电时间T1与W1×C1成正比(忽略二极管的阻值,利用一阶RC电路的三元件法可以计算出T1= W1×C1×ln 2),放电时间T2与W1×C1成正比至W2×C1(T2=W2×C1×ln 2)。输出脉冲的占空比为: IC 555 定时器用途和应用

    若W1=W2,则电路的占空比为50%。调整W1和W2的大小也可以改变电路的振荡周期。

    将电路的输出端连接到 LED。当改变电路的占空比时,LED点亮的时间就会改变。由于人眼有持续视觉,如果电路的振荡频率很高,就可以做成亮度可调的LED灯。
    3)施密特触发器,用于TTL系统接口、整形电路或脉冲幅度判别等。
    施密特触发器对于输入信号有不同的阈值电压,有两种不同的变化方向:负减小和正增加。
    将555定时器的2个输入端连接在一起作为新的输入端,得到施密特触发器。有时为了提高电路的稳定性,会在CONT上接一个滤波电容。不连接外部参考电压时,VH=2/3Vcc,VL=1/3Vcc。将输入信号设置为 Vi。下面是Vi从0逐渐增加的过程:
    1、Vi<VL<VH,Vc1=0,Vc2=1,查表可知,OUT=1。
    2. VL<Vi<VH,Vc1=0,Vc2=0,OUT 不变,仍为 1。
    3. VL<VH<Vi,Vc1=1,Vc2=1,OUT=0。
    此后Vi继续增加,输出不会变化,因此分析Vi从大于VH的过程。
    4. VL<Vi<VH,Vc1=0,Vc2=0,OUT 不变,为0。
    5. Vi<VL<VH,Vc1=0,Vc2=1,OUT=1。
关键词:IC 555

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