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555定时器作为一个稳定的多谐振荡器
发布时间:2024-04-30 | 版权所有:必一体育

  集成电路555是最受欢迎和最广泛使用的集成电路之一。它是一种通用的、极其坚固的集成电路,被用于许多应用,如定时器、波发生器(脉冲)和振荡器。

  它分两部分发布: NE 555和SE 555。NE 555部件是商业用途,温度范围为00C至700C,SE 555部件是为了满足军事标准,温度范围为-550C至1250C。它是一个单片集成电路,是第一个商业化的定时器集成电路。

  一般来说,555定时器可以在三种模式下运行: 静止模式、单稳态模式(或一次性)和双稳态模式。

  在这种模式下,555的工作模式是自由运行的。可变型多晶体管的输出将在低电平和高电平之间连续切换,从而产生一连串的脉冲,这就是为什么它被称为脉冲发生器。

  它是一个完美的方波发生器的最佳例子。它们被用作变频器,也被用于许多无线电的内部部分。选择一个热敏电阻作为定时电阻,就可以将555用于温度传感器。

  在单稳态模式下,顾名思义,它一直处于稳定状态,除非有外部触发。在这种模式下,555的功能是作为一个 一次性 脉冲发生器。单稳态的最佳应用是在系统中引入一个时间延迟。

  其应用包括很多方面,如定时器、缺失脉冲检测,也包括无跳动开关、触摸开关以及分频器、电容测量和脉宽调制(PWM)等等。

  在双稳态模式下,集成电路555作为一个触发器,因为它有两个稳定的状态。它可以用来存储1位的数据。它不是一个实现触发器的好选择。

  555定时器有8个引脚的金属罐包装,8个引脚的迷你双列直插包装(DIP)和14个引脚的DIP。14引脚的DIP是IC 556,由两个555定时器组成。

  它负责触发器的SET和RESET转换。外部触发脉冲的振幅将影响定时器的输出。当触发引脚的输入低于控制电压的一半(即VCC的1/3)时,输出为高电平,计时间隔开始。

  在这个引脚上有输出驱动波形。它被驱动到低于VCC的1.7V。有两种类型的负载可以连接到该输出端。一种是常关负载,它连接在引脚3和1(GND)之间,另一种是常开负载,它连接在引脚3和8(VCC)之间。

  在这个引脚上的一个负脉冲将禁用或重置定时器。只有当这个针脚上的电压高于0.7V时,定时器才会开始工作,因此在不使用时,它通常连接到VCC。

  它控制阈值和触发水平,从而控制555的定时。输出脉冲的宽度是由控制电压决定的。输出电压可以通过施加在这个引脚上的外部电压进行调制。一般来说,在不使用时,它通过一个10μF的电容连接到地,以消除任何噪音。

  应用在这个端子上的电压与2/3 VCC的参考电压进行比较。当该端电压大于2/3 VCC时,触发器被RESET,输出从高电平下降到低电平。

  它连接到内部NPN晶体管的集电极开路,使定时电容放电。当这个引脚的电压达到2/3 VCC时,输出从高到低切换。

  比较器是基本的运算放大器。比较器1,提供R输入,将阈值电压与2/3的VCC参考电压进行比较。

  由三个电阻组成的电阻网络将作为一个分压电路。这些电阻的数值分别为5KΩ。这三个5K电阻是 555集成电路 名称的由来。

  在两个晶体管中,一个晶体管是放电晶体管。这个晶体管的集电极开路被连接到集成电路的放电引脚(引脚7)。根据触发器的输出,这个晶体管要么进入饱和状态,要么切断。

  当晶体管处于饱和状态时,它为外部连接的电容器提供了一个放电路径。另一个晶体管的基极连接到复位端(针脚4),它可以重置定时器,而不考虑其他输入。

  三个5KΩ的电阻形成一个分压网络。这个网络为两个比较器提供两个参考电压,2/3 VCC到上面比较器(比较器1)的反相端,1/3 VCC到下面比较器(比较器2)的非反相端。

  上层比较器的反相端与控制输入相连。一般情况下,控制输入不被使用,而是连接到2/3 VCC。上层比较器的另一个输入是阈值,其输出连接到触发器的R输入。

  当阈值电压大于2/3 VCC(即控制电压)时,则触发器被RESET,输出为LOW。这将使放电晶体管导通(晶体管进入饱和状态),并为任何外部连接的电容器提供一个放电路径。

  触发器输入被连接到下部比较器的反相端。当触发器输入小于参考电压(1/3 VCC)时,下部比较器的输出为高电平。

  这被连接到触发器的S输入端,因此触发器被设置,输出为高电平,计时间隔开始。由于输出为高电平,放电晶体管被关闭,允许对外部连接的任何电容器充电。

  因此,为了使输出为高电平,触发器输入应该暂时小于参考电压。当阈值电压大于2/3 VCC时,输出为低电平,这时触发器复位,从而使输出复位。

  在大多数操作中,满足时间要求是一项高度优先的任务。例如,在工业中,金属或材料的加热过程是有时间限制的。

  充电电路由一个电阻和一个电容组成。当RC电路的串联组合被施加直流电压时,电容器充电到峰值的时间由电阻控制。

  RC时间常数,一般称为Tau(用符号τ表示),是RC电路的时间常数,它是电容器通过电阻器充电所需的时间,大约为初始值和最终值之差的63.2%。

  如前所述,当触发器输入低于1/3 VCC时,定时器的输出变为高电平,其保持高电平的时间由RC时间常数决定。

  一个555定时器可以提供从微秒到小时的延迟,这取决于充电电路中的R和C的值。因此,为电阻和电容选择适当的值是非常重要的。

  当555定时器工作在Astable模式时,它需要一个由两个电阻和一个电容组成的RC电路。而在单稳态工作模式的情况下,RC电路由一个电阻和一个电容组成。

  选择大电容的电容器将是一个问题。这是因为具有大电容的电解质电容器往往有较宽的容限。因此,实际值和标示值可能有很大差异。

  大电容的电解质电容器会有很高的漏电电流,在电容器充电时可能会影响计时精度。当选择大电容和低漏电流的电容器时,钽电容器是一个更好的选择。

  最好避免使用额定工作电压高的电解质电容器,因为它们在比额定电压低10%的电压下工作时,工作效率不高。

  当把555定时器作为一个可控的多频振荡器来操作时,定时电阻的值至少应该是1千欧姆。如果我们的想法是建立一个低功耗的电路,那么定时电阻的值最好高一些。

  但选择电阻值较高的电阻有一个缺点,因为它们会导致计时不准确。为了尽量减少这些不准确,定时电阻的值不应该超过100万欧姆。

  555定时器的针脚2是一个触发输入。当触发输入低于参考电压,即1/3 VCC时,定时器的输出为高电平,定时间隔开始。

  触发脉冲一般通过一个狭窄的负向尖峰来识别。由一个电容和一个电阻组成的微分器电路将产生两个对称的尖峰,但要用一个二极管来消除正向尖峰。

  自从70年代初引进555集成电路以来,它已经被研究人员和业余爱好者应用于许多电路和应用。555定时器的一些重要应用领域是:

  555定时器的典型应用可以通过操作模式加以区分。根据它的工作模式,即在稳态或单稳态模式下,555集成电路的一些应用是:

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