555时基电路是一种广泛应用的集成电路,常被称为555定时器,它结合了数字和模拟电路的特点。这个电路的名称来源于其内部三个5K欧姆的分压电阻,这些电阻提供了比较器的参考电压。555定时器分为双极型和CMOS型,型号如NE555、HEF4555、CD4013等,其中双极型产品通常以555或556结尾,而CMOS产品则以7555或7556结尾。尽管它们的电源电压范围和输出电流能力有所不同,但逻辑功能和引脚布局是相同的,可以相互替换。
555定时器的主要结构包括两个电压比较器、一个RS触发器以及一个放电开关管。内部电路方框图显示了这些组件如何协同工作。两个比较器A1和A2的参考电压分别来自于分压器的高电平和低电平,而RS触发器的状态受这两个比较器的输出控制。当高电平触发输入(6脚)高于高电平比较器的阈值时,触发器复位,输出端3脚变为低电平,放电开关管导通。反之,当低电平触发输入(2脚)低于低电平比较器的阈值时,触发器置位,输出端3脚变为高电平,放电开关管截止。
555定时器的第4脚是复位端,当此端接地时,定时器会立即输出低电平。第5脚是控制电压端,可以外接电压来改变比较器的参考电平,实现更复杂的控制功能。如果未连接外加电压,通常会接一个电容器到地,以过滤噪声,保持参考电平的稳定。第7脚是放电端,放电管T在此端开启时为电容器提供放电路径。
555定时器的一个典型应用是构建单稳态触发器,如图14-2(a)所示。在这个配置中,外部定时元件R和C与555定时器一起工作,产生一个固定长度的脉冲输出。当触发脉冲使2脚电位下降到低电平比较器的阈值以下时,电容器C开始充电,直到其电压达到高电平比较器的阈值,此时输出端返回低电平,电容器通过放电开关管快速放电,恢复到初始状态。单稳态触发器的延时时间tw由R和C的值决定,公式为tw = 1.1RC。这种电路可以调整延迟时间,适用于计时、定时触发和信号整形等多种应用场景。
此外,555定时器还可以用来构建多谐振荡器和施密特触发器,分别用于产生周期性脉冲和改善信号边沿的陡峭度。多谐振荡器通过调整R和C的值,可以改变输出脉冲的频率。施密特触发器则具有两个不同的阈值电压,可以用来滤除噪声,提高信号质量。
总结来说,555时基电路因其灵活性和多功能性,在电子设计中占有重要地位。它可以产生各种定时和脉冲信号,是电子爱好者和专业工程师的常用工具。通过理解和掌握555定时器的工作原理和应用,能够极大地扩展我们在电子领域的设计能力。