555時基電路的研究與應用

0 引言
555時基電路是一種雙極型的時基集成電路，工作電源為4．5v～18v，輸出電平可與TTL、CMOS和HLT邏輯電路兼容，輸出電流為200mA，工作可靠，使用簡便而且成本低，可直接推動揚聲器、電感等低阻抗負載，還可以在儀器儀表、自動化裝置及各種電器中作定時及時間延遲等控制，可構成單穩態觸發器、無穩態多諧振蕩器、脈沖發生器、防盜報警器、電壓監視器等電路，應用及其廣泛。

1 555時基電路的內部結構
國產雙極型定時器CB555的電路結構如圖l所示。它由分壓器、電壓比較器C1和C2、SR鎖存器、緩沖輸出器和集電極開路的放電三極管TD組成。

1．1 電壓比較器
電壓比較器C1和C2是兩個相同的線性電路，每個電壓比較器有兩個信號輸入端和一個信號輸出端。C1的同向輸入端接基準比較電壓VR1，反向輸入端(也稱閾值端TH)外接輸入觸發信號電壓，C2的反向輸入端接基準比較電壓VR2，同向輸入端(也稱觸發端TR')外接輸入觸發信號電壓。
1．2 分壓器
分壓器由三個等值電阻串聯構成，將電源電壓Vcc分壓后分別為兩個電壓比較器提供基準比較電壓。在控制電壓輸入端Vco懸空時，C1、C2的基準比較電壓分別為通常應將Vco端接一個高頻干擾旁路電容。如果Vco外接固定電壓，則
1．3 SR鎖存器
SR鎖存器是由兩個TTL與非門構成，它的邏輯狀態由兩個電壓比較器的輸出電位控制，并有一個外引出的直接復位控制端R'D。只要在R'D端加上低電平，輸出端vo便立即被置成低電平，不受其它輸入端狀態的影響。正常工作時必須使R'D處于高電平。SR鎖存器有置0(復位)、置1(置位)和保持三種邏輯功能。電壓比較器C1的輸出信號作為SR鎖存器的復位控制信號，電壓比較器C2的輸出信號作為SR鎖存器的置位控制信號。
1．4 集電極開路的放電三極管
放電三極管實際上是一個共發射極接法的雙極型晶體管開關電路，其工作狀態由SR鎖存器的Q'端控制，集電極引出片外，外接RC充放電電路。通常，把引出片外的集電極稱為放電端(DISC)。
1．5 輸出緩沖器
輸出緩沖器由反相器構成。其作用是提高時基集成電路的負載能力，并隔離負載與時基集成電路之間的影響。輸出緩沖器的輸入信號是SR鎖存器Q'的輸出信號。

2 555時基電路的基本工作模式
555時基電路的應用十分廣泛，用它可以輕易組成各種性能穩定實用電路，但無論電路如何變化，若將這些實用電路按其工作原理歸納分類，其基本工作模式不外乎單穩態、雙穩態、無穩態及定時這四種模式。
2．1 單穩態工作模式
在實際應用中，并不總是需要連續重復波，有時只需要電路在一定長度時間內工作，這種電路只需要工作在單穩態模式。單穩態模式是指電路只有一個穩定狀態，也稱單穩態觸發器。在穩定狀態時，555時基電路處于復位態，即輸出低電平。當電路受到低電平觸發時，555電路翻轉置位進入暫穩態，在暫穩態時間內，輸出高電平，經過一段延遲后，電路可自動返回穩態。單穩態工作模式根據工作原理可分為脈沖啟動的單穩和單穩型壓控振蕩器。
2．1．1 脈沖啟動的單穩
脈沖啟動的單穩是以555時基電路的2端作為觸發信號的輸入端，并將由TD和R組成的反相器輸出電壓接至6端，同時在6端對地接入電容C，就構成了單穩態觸發器，電路如圖2所示。其穩態時Vo=O，暫穩態Vo=l，輸出脈沖的寬度tW等于暫穩態持續的時間。