555時(shí)基集成電路原理及應(yīng)用

555時(shí)基集成電路原理及應(yīng)用

這里我們這里按555電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)和歸納，把555電路分為3大類(lèi)、8種、共18個(gè)單元電路。每個(gè)電路除畫(huà)出它的標(biāo)準(zhǔn)圖型，指出他們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或識(shí)別方法外，還給出了計(jì)算公式和他們的用途。方便大家識(shí)別、分析555電路。　

555電路在應(yīng)用和工作方式上一般可歸納為3類(lèi)。每類(lèi)工作方式又有很多個(gè)不同的電路。在實(shí)際應(yīng)用中，除了單一品種的電路外，還可組合出很多不同電路，如：多個(gè)單穩(wěn)、多個(gè)雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無(wú)穩(wěn)，雙穩(wěn)和無(wú)穩(wěn)的組合等。這樣一來(lái)，電路變的更加復(fù)雜。為了便于我們分析和識(shí)別電路，更好的理解555電路，下面將分別介紹這3類(lèi)電路。

單穩(wěn)類(lèi)電路

單穩(wěn)工作方式，它可分為3種。見(jiàn)圖示。

第1種（圖1）是人工啟動(dòng)單穩(wěn)，又因?yàn)槎〞r(shí)電阻定時(shí)電容位置不同而分為2個(gè)不同的單元，并分別以1.1.1 和1.1.2為代號(hào)。他們的輸入端的形式，也就是電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。

　　第2種（圖2）是脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)，也可以分為2個(gè)不同的單元。他們的輸入特點(diǎn)都是“RT-7.6-CT”，都是從2端輸入。1.2.1電路的2端不帶任何元件，具有最簡(jiǎn)單的形式；1.2.2電路則帶有一個(gè)RC微分電路。

　　第3種（圖3）是壓控振蕩器。單穩(wěn)型壓控振蕩器電路有很多，都比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們只把它分為2個(gè)不同單元。不帶任何輔助器件的電路為1.3.1；使用晶體管、運(yùn)放放大器等輔助器件的電路為1.3.2。圖中列出了2個(gè)常用電路。

雙穩(wěn)類(lèi)電路

　　這里我們將對(duì)555雙穩(wěn)電路工作方式進(jìn)行總結(jié)、歸納。555雙穩(wěn)電路可分成2種。

　　第一種（見(jiàn)圖1）是觸發(fā)電路，有雙端輸入（2.1.1）和單端輸入（2.1.2）2個(gè)單元。單端比較器（2.1.2）可以是6端固定，2段輸入；也可是2端固定，6端輸入。

　　第2種（見(jiàn)圖2）是施密特觸發(fā)電路，有最簡(jiǎn)單形式的（2.2.1）和輸入端電阻調(diào)整偏置或在控制端（5）加控制電壓VCT以改變閥值電壓的（2.2.2）共2個(gè)單元電路。

　　雙穩(wěn)電路的輸入端的輸入電壓端一般沒(méi)有定時(shí)電阻和定時(shí)電容。這是雙穩(wěn)工作方式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.2.2單元電路中的C1只起耦合作用，R1和R2起直流偏置作用。

無(wú)穩(wěn)類(lèi)電路

　　第三類(lèi)是無(wú)穩(wěn)工作方式。無(wú)穩(wěn)電路就是多諧振蕩電路，是555電路中應(yīng)用最廣的一類(lèi)。電路的變化形式也最多。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，也把它分為三種。
　　第一種（見(jiàn)圖1）是直接反饋型，振蕩電阻是連在輸出端VO的。

　　第二種（見(jiàn)圖2）是間接反饋型，振蕩電阻是連在電源VCC上的。其中第1個(gè)單元電路（3.2.1）是應(yīng)用最廣的。第2個(gè)單元電路（3.2.2）是方波振蕩電路。第3、4個(gè)單元電路都是占空比可調(diào)的脈沖振蕩電路，功能相同而電路結(jié)構(gòu)略有不同，因此分別以3.2.3a 和3.2.3b的代號(hào)。

　　第三種(見(jiàn)圖3)是壓控振蕩器。由于電路變化形式很復(fù)雜，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，只分成最簡(jiǎn)單的形式（3.3.1）和帶輔助器件的(3.3.2)兩個(gè)單元。圖中舉了兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

　　無(wú)穩(wěn)電路的輸入端一般都有兩個(gè)振蕩電阻和一個(gè)振蕩電容。只有一個(gè)振蕩電阻的可以認(rèn)為是特例。例如：3.1.2單元可以認(rèn)為是省略RA的結(jié)果。有時(shí)會(huì)遇上7.6.2三端并聯(lián)，只有一個(gè)電阻RA的無(wú)穩(wěn)電路，這時(shí)可把它看成是3.2.1單元電路省掉RB后的變形。

　　以上歸納了555的3類(lèi)8種18個(gè)單元電路，雖然它們不可能包羅所有555應(yīng)用電路，古話講：萬(wàn)變不離其中，相信它對(duì)我們理解大多數(shù)555電路還是很有幫助的。

各種應(yīng)用電路

555觸摸定時(shí)開(kāi)關(guān)

　　集成電路IC1是一片555定時(shí)電路，在這里接成單穩(wěn)態(tài)電路。平時(shí)由于觸摸片P端無(wú)感應(yīng)電壓，電容C1通過(guò)555第7腳放電完畢，第3腳輸出為低電平，繼電器KS釋放，電燈不亮。

　　當(dāng)需要開(kāi)燈時(shí)，用手觸碰一下金屬片P，人體感應(yīng)的雜波信號(hào)電壓由C2加至555的觸發(fā)端，使555的輸出由低變成高電平，繼電器KS吸合，電燈點(diǎn)亮。同時(shí)，555第7腳內(nèi)部截止，電源便通過(guò)R1給C1充電，這就是定時(shí)的開(kāi)始。
　　當(dāng)電容C1上電壓上升至電源電壓的2/3時(shí)，555第7腳道通使C1放電，使第3腳輸出由高電平變回到低電平，繼電器釋放，電燈熄滅，定時(shí)結(jié)束。
　　定時(shí)長(zhǎng)短由R1、C1決定：T1=1.1R1*C1。按圖中所標(biāo)數(shù)值，定時(shí)時(shí)間約為4分鐘。D1可選用1N4148或1N4001。

相片曝光定時(shí)器

　　附圖電路是用555單穩(wěn)電路制成的相片曝光定時(shí)器。用人工啟動(dòng)式單穩(wěn)電路。
　　工作原理： 電源接通后，定時(shí)器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。此時(shí)定時(shí)電容CT的電壓為：VCT=VCC=6V。對(duì)555這個(gè)等效觸發(fā)器來(lái)講，兩個(gè)輸入都是高電平，即VS=0。繼電器KA不吸合，常開(kāi)點(diǎn)是打開(kāi)的，曝光照明燈HL不亮。

　　按一下按鈕開(kāi)關(guān)SB之后，定時(shí)電容CT立即放到電壓為零。于是此時(shí)555電路等效觸發(fā)的輸入成為：R=0、S=0，它的輸出就成高電平：V0=1。繼電器KA吸動(dòng)，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，曝光照明燈點(diǎn)亮。按鈕開(kāi)關(guān)按一下后立即放開(kāi)，于是電源電壓就通過(guò)RT向電容CT充電，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始。當(dāng)電容CT上的電壓升到2/3VCC既4伏時(shí)，定時(shí)時(shí)間已到，555等效電路觸發(fā)器的輸入為：R=1、S=1，于是輸出又翻轉(zhuǎn)成低電平：V0=0。繼電器KA釋放，曝光燈HL熄滅。暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，有恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。?
　　曝光時(shí)間計(jì)算公式為：T=1.1RT*CT。本電路提供參數(shù)的延時(shí)時(shí)間約為1秒~2分鐘，可由電位器RP調(diào)整和設(shè)置。
　　電路中的繼電器必需選用吸合電流不應(yīng)大于30mA的產(chǎn)品，并應(yīng)根據(jù)負(fù)載（HL）的容量大小選擇繼電器觸點(diǎn)容量。

單電源變雙電源電路

　　附圖電路中，時(shí)基電路555接成無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1：1的方波。3腳為高電平時(shí)，C4被充電；低電平時(shí)，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過(guò)50mA。

簡(jiǎn)易催眠器

　　時(shí)基電路555構(gòu)成一個(gè)極低頻振蕩器，輸出一個(gè)個(gè)短的脈沖，使揚(yáng)聲器發(fā)出類(lèi)似雨滴的聲音（見(jiàn)附圖）。揚(yáng)聲器采用2英寸、8歐姆小型動(dòng)圈式。雨滴聲的速度可以通過(guò)100K電位器來(lái)調(diào)節(jié)到合適的程度。如果在電源端增加一簡(jiǎn)單的定時(shí)開(kāi)關(guān)，則可以在使用者進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)后及時(shí)切斷電源。

直流電機(jī)調(diào)速控制電路

　　這是一個(gè)占空比可調(diào)的脈沖振蕩器。電機(jī)M是用它的輸出脈沖驅(qū)動(dòng)的，脈沖占空比越大，電機(jī)電驅(qū)電流就越小，轉(zhuǎn)速減慢；脈沖占空比越小，電機(jī)電驅(qū)電流就越大，轉(zhuǎn)速加快。因此調(diào)節(jié)電位器RP的數(shù)值可以調(diào)整電機(jī)的速度。如電極電驅(qū)電流不大于200mA時(shí)，可用CB555直接驅(qū)動(dòng)；如電流大于200mA，應(yīng)增加驅(qū)動(dòng)級(jí)和功放級(jí)。

　　圖中VD3是續(xù)流二極管。在功放管截止期間為電驅(qū)電流提供通路，既保證電驅(qū)電流的連續(xù)性，又防止電驅(qū)線圈的自感反電動(dòng)勢(shì)損壞功放管。電容C2和電阻R3是補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，它可使負(fù)載呈電阻性。整個(gè)電路的脈沖頻率選在3~5千赫之間。頻率太低電機(jī)會(huì)抖動(dòng)，太高時(shí)因占空比范圍小使電機(jī)調(diào)速范圍減小。

用555制作的D類(lèi)放大器

　　我們知道D類(lèi)放大器具有體積小、效率高的特點(diǎn)。這里介紹一個(gè)用555電路制作的簡(jiǎn)易D類(lèi)放大器。它是利用555電路構(gòu)成一個(gè)可控的多諧振蕩器，音頻信號(hào)輸入到控制端得到調(diào)寬脈沖信號(hào)（如圖），基本能滿足一般的聽(tīng)音要求。

　　由IC 555和R1、R2、C1等組成100KHz可控多諧振蕩器，占空比為50%，控制端5腳輸入音頻信號(hào)，3腳便得到脈寬與輸入信號(hào)幅值成正比的脈沖信號(hào)，經(jīng)L、C3接調(diào)、濾波后推動(dòng)揚(yáng)聲器。

風(fēng)扇周波調(diào)速電路

　　夏天要來(lái)了，電風(fēng)扇又得派上用場(chǎng)。這里介紹一個(gè)電風(fēng)扇模擬陣風(fēng)周波調(diào)速電路，可以為將我們家里的老式風(fēng)扇增加一個(gè)實(shí)用功能，也算是一個(gè)迎接夏天到來(lái)的準(zhǔn)備吧。下面介紹其工作原理。

　　電路見(jiàn)圖1a。電路中NE555接成占空比可調(diào)的方波發(fā)生器，調(diào)節(jié)RW可改變占空比。在NE555的3腳輸出高電平期間，過(guò)零通斷型光電耦合器MOC3061初級(jí)得到約10mA正向工作電流，使內(nèi)部硅化鎵紅外線發(fā)射二極管發(fā)射紅外光，將過(guò)零檢測(cè)器中光敏雙向開(kāi)關(guān)于市電過(guò)零時(shí)導(dǎo)通，接通電風(fēng)扇電機(jī)電源，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)送風(fēng)。在NE555的3腳輸出低電平期間，雙向開(kāi)關(guān)關(guān)斷，風(fēng)扇停轉(zhuǎn)。
　　MOC3061本身具有一定驅(qū)動(dòng)能力，可不加功率驅(qū)動(dòng)元件而直接利用MOC3061的內(nèi)部雙向開(kāi)關(guān)來(lái)控制電風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。RW為占空比調(diào)節(jié)電位器，亦即電風(fēng)扇單位時(shí)間內(nèi)（本電路數(shù)據(jù)約為20秒）送風(fēng)時(shí)間的調(diào)節(jié)，改變C2的取值或RW的取值可改變控制周期。
　　圖1b電路為MOC3061的典型功率擴(kuò)展電路，在控制功率較大的電機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮使用功率擴(kuò)展電路。制作時(shí)，可參考圖示參數(shù)選擇器件。由于電源采用電容壓降方式，請(qǐng)自制時(shí)注意安全，人體不能直接觸摸電路板。

電熱毯溫控器

　　一般電熱毯有高溫、低溫兩檔。使用時(shí)，撥在高溫檔，入睡后總被熱醒；撥在低溫檔，有時(shí)醒來(lái)會(huì)覺(jué)得溫度不夠。這里介紹一種電熱毯溫控器，它可以把電熱毯的溫度控制在一個(gè)合適的范圍。

工作原理：
　　電路如圖所示。圖中IC為NE555時(shí)基電路。RP3為溫控調(diào)節(jié)電位器，其滑動(dòng)臂電位決定IC的觸發(fā)電位V2和閥電位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流電壓經(jīng)C1、R1限流降壓，D1、D2整流、C2濾波，DW穩(wěn)壓后，獲得9V左右的電壓供IC用。室溫下接通電源，因已調(diào)V2Vz，V6≥Vf時(shí)，IC翻轉(zhuǎn)，3腳變?yōu)榈碗娖?，BCR截止，電熱絲停止發(fā)熱，溫度開(kāi)始逐漸下降，BG1的ICEO隨之逐漸減小，V2、V6降低。當(dāng)V6元件選擇：
　　BG1可選用3AX、3AG等PNP型鍺管；BCR用400V以上的小型雙向可控硅，其它元件按圖標(biāo)選用。
制作要點(diǎn)：
　　熱敏傳感器BG1可用耐溫的細(xì)軟線引出，并將其連同管腳接頭裝入。一電容器鋁殼內(nèi)，注入導(dǎo)熱硅脂，制成溫度探頭。使用時(shí)，把該溫度探頭放在適當(dāng)部位即可。

多用途延遲開(kāi)關(guān)電源插座

　　家用電器、照明燈等電源的開(kāi)或關(guān)，常常需要在不同的時(shí)間延遲后進(jìn)行，本電源插座即可滿足這種不同的需要。
工作原理：電路如圖所示，它由降壓、整流、濾波及延時(shí)控制電路等部分組成。

　　按下AN，12V工作電壓加至延遲器上，這時(shí)NE555的②腳和⑥ 腳為高電平，則NE555的③ 腳輸出為低電平，因此繼電器K得電工作，觸點(diǎn)K1-1向上吸合，這時(shí)“延關(guān)”插座得電，而“延開(kāi)”插座無(wú)電。
　　這時(shí)電源通過(guò)電容器C3 、電位器RP、電阻器R3至“地”，對(duì)C3進(jìn)行充電，隨著C3上的電壓升高，NE555的②、⑥腳的電壓越來(lái)越往下降，當(dāng)此電壓下降至2/3Vcc 時(shí)，NE555的③腳輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，這時(shí)繼電器將失電而不工作，則其控制觸點(diǎn)恢復(fù)原位，則“延關(guān)”插座失電，而“延開(kāi)”插座得電。就這樣滿足了不同的需求，LED、LED2作相應(yīng)的指示。
　　本電路只要元器件是好的，裝配無(wú)誤，裝好即可正常工作。
　　延時(shí)時(shí)間由C3及PR+R3的值決定，T≈1.1C3(PR+R3)。RP指有效部分。C3可用數(shù)十pF至1000μF的電容器，(PR+R3)的值可取2K～10MΩ。
　　C1的耐壓值應(yīng)≥400V，R1的功率應(yīng)≥2W，AN按鈕開(kāi)關(guān)可選用K-18型的，繼電器的型號(hào)為JQX-13F-12V。其它元器件無(wú)特殊要求。

新穎實(shí)用的直流低壓穩(wěn)壓電源

　　開(kāi)關(guān)電源部分的VD1－VD4、R1、C1、C2組成整流濾波電路。NE555和R2、R3、C4、VD6等元件組成多諧振蕩電路，其頻率約20KHz。R4、C3、VD5組成降壓穩(wěn)壓電路，為NE555提供12V工作電源。大功率管VT1及變壓器T構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路。VT1的工作狀態(tài)由NE555的③腳控制，導(dǎo)通時(shí)間由脈沖寬度決定，調(diào)整R3即可改變脈沖寬度。脈沖寬度變寬，輸出電壓升高；脈沖寬度變窄，輸出電壓降低。VT2及R8、R9、C6組成過(guò)流保護(hù)電路。當(dāng)負(fù)載過(guò)重或發(fā)生短路故障時(shí)，VT2導(dǎo)通，強(qiáng)迫NE555復(fù)位停振，從而保護(hù)VT1不致?lián)p壞。C7、R10為保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，防止VT1的c-e結(jié)被瞬間脈沖擊穿。兩個(gè)次級(jí)繞組經(jīng)整流濾波后分別輸出20V及12V。
　　為了使制作簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)成不能自動(dòng)穩(wěn)壓的，其功能類(lèi)似于變壓器，只是實(shí)現(xiàn)輕型化的隔離降壓作用，穩(wěn)壓功能由后面的穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)。12V直流電壓經(jīng)7805穩(wěn)壓后輸出+5V電壓；20V直流電壓送至可調(diào)穩(wěn)壓電路。兩者不共地，以便于進(jìn)行加減組合輸出多種電壓。