555时基电路工作原理

2/3VCC 1/3VCC
Q
图6.2.3 CA555时基电路的等效功能电路图 时基电路的等效功能电路图
表6.2.1 CA555引出端真值表 引出端真值表 2(S )
* ≤1/3Vcc
引脚
电平
6(R)
* *
4(MR )
＜0.3V ＞1.4V ＞1.4V ＞1.4V
3(V0)
低电平
7(Q)
低电平
功能
强制 复位 置位 保持 复位
⑤脉冲周期T—— 脉冲周期 在周期性重复的脉冲序列中， 在周期性重复的脉冲序列中，相邻两脉 冲的时间间隔。 冲的时间间隔。 ⑥脉冲频率f—— 脉冲频率 在周期性重复的脉冲序列中， 在周期性重复的脉冲序列中，单位时间 内脉冲重复的次数， 内脉冲重复的次数，即 f=1/T。 。 ⑦占空比D—— 占空比 脉冲波形的脉冲宽度t 与脉冲周期T之 脉冲波形的脉冲宽度 w与脉冲周期 之 比，即D= tw /T。 。
6.1.1 描述矩形脉冲波的主要参数
①脉冲幅值Vm —— 脉冲幅值 脉冲波形变化时电路幅值变化的最大值。 脉冲波形变化时电路幅值变化的最大值。 ②脉冲宽度tw —— 脉冲宽度 从脉冲波形的上升沿上升至0.5 Vm开始，到下降沿 从脉冲波形的上升沿上升至 开始， 下降至0.5 Vm为止的时间间隔。 为止的时间间隔。 下降至 ③上升时间tr —— 上升时间 在脉冲波形的上升沿， 在脉冲波形的上升沿，从0.1 Vm上升至0.9 Vm所需 上升至 要的时间。 要的时间。 ④下降时间tf —— 下降时间 在脉冲波形的下降沿， 在脉冲波形的下降沿，从0.9 Vm到0.l Vm所需的时 间。
第六章 脉冲波形的产生与整形
第一节 第二节
§6.2.1 §6.2.2 §6.2.3
概述 555时基集成电路的结构和工作原理 时基集成电路的结构和工作原理
双极型555时基电路的结构和工作原理 时基电路的结构和工作原理 双极型 CMOS型555时基电路的结构和工作原理 型 时基电路的结构和工作原理 双极型555和CMOS型555的性能比较 和 双极型 型 的性能比较
输 VO 低 低 不变 高 高
出 TD状态 导通 导通 不变 截止 截止
VI1 x >2/3VCC < 2/3VCC < 2/3VCC >2/3VCC
0 1 1 1 1
二、CMOS型555时基电路的工作原理 型 时基电路的工作原理
CMOS型555时基电路在大多数应用场合，都可 型 时基电路在大多数应用场合， 时基电路在大多数应用场合 以直接代换标准的双极型的555。它与所有 以直接代换标准的双极型的 。它与所有CMOS 型电路一样，具有输入阻抗高 功耗极小、 输入阻抗高、 型电路一样，具有输入阻抗高、功耗极小、电源适 应范围宽等一系列优点 特别适用于低功耗、 等一系列优点， 应范围宽等一系列优点，特别适用于低功耗、长延 时等场合。但它的输出驱动能力较低（ 时等场合。但它的输出驱动能力较低（最大负载电 ），不能直接驱动要求较大的电流的电感 流<4mA），不能直接驱动要求较大的电流的电感 ）， 性负载。 性负载。 图6.2.5是5G7556（ICM7556）的内部等效电 是 （ ） 路图。 路图。
2/3VCC
1/3VCC
双稳态触发器
TH
TR
Imax>50mA
推挽式功率输出 图6.2.2 CA555时基电路的内部等效电路图 时基电路的内部等效电路图 IO=200mA
555电路可简化为下图 电路可简化为下图6.2.3所示的等效功能电路。显然 所示的等效功能电路。 电路可简化为下图 所示的等效功能电路 显然555 电路内含两个比较器A 一个触发器、 电路内含两个比较器 1和A2、一个触发器、一个驱动器和一个 放电晶体管。 放电晶体管。 置位－ 置位－复位触发器
可独立构成一个定时电路 ③ 555可独立构成一个定时电路，且定时精度高，所以 可独立构成一个定时电路，且定时精度高， 常被称为555定时器。 定时器。 常被称为 定时器 的最大输出电流可达200mA（双极型）, 带负载能 ④ 555的最大输出电流可达 的最大输出电流可达 （双极型） 力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。 力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。
A1 200K
A2
双稳态触 发器
CMOS反 反 相器输出
置位－ 置位－复位触发器 复位触发
图6.2.6 CMOS型555等效功能方框图 型 等效功能方框图
当上比较器A 的同相输入端R的电位高于反相输 当上比较器 1的同相输入端 的电位高于反相输 入端电位2/3Vcc时，A1输出为高电平，RS触发器 输出为高电平， 触发器 入端电位 时 翻转，输出端V 为逻辑“ 电平 即当V 电平。 翻转，输出端 0为逻辑“0”电平。即当 TH>2/3Vcc 电平， 时，V0为“0”电平，处于复位状态；而当置位触发 电平 处于复位状态； 的电位， 输出为“ ， 端 的电位，即Vs≤1/3Vcc时，A2输出为“1”，RS 时 触发器置位，输出端V 电平。 触发器置位，输出端 0为“1”电平。 电平 可见， 所示的功能框图相当于一个置位可见，图6.2.6所示的功能框图相当于一个置位 所示的功能框图相当于一个置位 复位触发器。 复位触发器。 CMOS型555/556的四种工作状态情况，与表 的四种工作状态情况， 型 的四种工作状态情况 6.2.1所示类同。 所示类同。 所示类同
电平 电平 电平
高电平 保持电平 低电平
悬空状态 保持 低电平
＞1/3Vcc ＜2/3Vcc ＞1/3Vcc ≥2/3Vcc
由表6.2.1可看出，S 、R、 的输入不一定是逻 可看出， 由表 可看出 、 MR 辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有 辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有 模拟和数字电路的特色。 模拟和数字电路的特色。
§6.2
555时基集成电路的结构和工作原理 时基集成电路的结构和工作原理
555时基电路的特点和封装 6.2.1 555时基电路的特点和封装 555时基电路大量应用于电子控制、电子检 时基电路大量应用于电子控制、 时基电路大量应用于电子控制 仪器仪表、家用电器、音响报警、 测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具 等诸多方面。 等诸多方面。 还可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、 还可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、 定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、 定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳 态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、 态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、 脉宽调制器、脉位调制器等等。 脉宽调制器、脉位调制器等等。
④电源电压变化对振荡频率和定时精度的 影响小。对定时精度的影响仅0.05％/V，且温度 影响小。对定时精度的影响仅 ％ ， 稳定性好，温度漂移不高于50ppm/oC。 稳定性好，温度漂移不高于 。 双极型555与CMOS型555的差异： 与 的差异： 双极型 型 的差异 ①CMOS型555的功耗仅为双极型的几十分 型 的功耗仅为双极型的几十分 之一，静态电流仅为300µA左右，为微功耗电路 左右， 之一，静态电流仅为 左右 为微功耗电路. 的电源电压可低至2~3V； ②CMOS型555的电源电压可低至 型 的电源电压可低至 ； 各输入功能端电流均为pA(微微安 量级。 微微安)量级 各输入功能端电流均为 微微安 量级。 ③CMOS型555的输出脉冲的上升沿和下降 型 的输出脉冲的上升沿和下降 沿比双极型的要陡，转换时间短。 沿比双极型的要陡，转换时间短。
（2）国产双极型定时器 ）国产双极型定时器CB 置位触发
放电端
置位－ 置位－复位触发器 图6.2.4 CB555时基电路的等效功能电路图 时基电路的等效功能电路图
表6.2.2 CB555引出端真值表 引出端真值表
输
R
D
入 VI2 x >1/3VCC >1/3VCC <1/3VCC <1/3VCC
一、 555时基电路的特点 时基电路的特点
555时基电路之所以得到这样广泛的应用，在于 时基电路之所以得到这样广泛的应用， 时基电路之所以得到这样广泛的应用 它具有如下几个特点： 它具有如下几个特点： ①555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组 在电路结构上是由模拟电路和数字电路组 合而成， 将模拟功能与逻辑功能兼容为一体， 合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能 够产生精确的时间延迟和振荡 时间延迟和振荡。 够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成 的应用范围。 的应用范围。 该电路采用单电源。双极型555的电压范围为 ②该电路采用单电源。双极型 的电压范围为 4.5V~15V；而CMOS型的电源适应范围更宽，为 型的电源适应范围更宽， ； 型的电源适应范围更宽 2V~18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和 。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL 数字电路共用一个电源。 或CMOS数字电路共用一个电源。 数字电路共用一个电源
（2）常见封装形式 ）
图6.2.1 555和556时基电路的封装示意图 和 时基电路的封装示意图
555时基电路的工作原理 6.2.2 555时基电路的工作原理
一、双极型555时基电路的工作原理 双极型 时基电路的工作原理 （1）美国无线电公司生产的 ）美国无线电公司生产的CA555时基电路 时基电路 是美国无线电公司生产的CA555时基电 图6.2.2是美国无线电公司生产的 是美国无线电公司生产的 时基电 路的内部等效电路图。 路的内部等效电路图。
双极型555 CMOS型555的性能比较 555和 6.2.3 双极型555和CMOS型555的性能比较
双极型555和CMOS型555的共同点： 和 的共同点： 双极型 型 的共同点 二者的功能大体相同， ①二者的功能大体相同，外形和管脚排列 一致，在大多数应用场合可直接替换。 一致，在大多数应用场合可直接替换。 均使用单一电源，适应电压范围大， ②均使用单一电源，适应电压范围大，可 与TTL、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电 、 、 型数字逻辑电路等共用电 源。 的输出为全电源电平， ③555的输出为全电源电平，可与 的输出为全电源电平 可与TTL、 、 HTL、CMOS型等电路直接接口。 型等电路直接接口。 、 型等电路直接接口