555时基电路的研究与应用

0 引言
555时基电路是一种双极型的时基集成电路，工作电源为4．5v～18v，输出电平可与TTL、CMOS和HLT逻辑电路兼容，输出电流为200mA，工作可靠，使用简便而且成本低，可直接推动扬声器、电感等低阻抗负载，还可以在仪器仪表、自动化装置及各种电器中作定时及时间延迟等控制，可构成单稳态触发器、无稳态多谐振荡器、脉冲发生器、防盗报警器、电压监视器等电路，应用及其广泛。

1 555时基电路的内部结构
国产双极型定时器CB555的电路结构如图l所示。它由分压器、电压比较器C1和C2、SR锁存器、缓冲输出器和集电极开路的放电三极管TD组成。

1．1 电压比较器
电压比较器C1和C2是两个相同的线性电路，每个电压比较器有两个信号输入端和一个信号输出端。C1的同向输入端接基准比较电压VR1，反向输入端(也称阈值端TH)外接输入触发信号电压，C2的反向输入端接基准比较电压VR2，同向输入端(也称触发端TR')外接输入触发信号电压。
1．2 分压器
分压器由三个等值电阻串联构成，将电源电压Vcc分压后分别为两个电压比较器提供基准比较电压。在控制电压输入端Vco悬空时，C1、C2的基准比较电压分别为通常应将Vco端接一个高频干扰旁路电容。如果Vco外接固定电压，则
1．3 SR锁存器
SR锁存器是由两个TTL与非门构成，它的逻辑状态由两个电压比较器的输出电位控制，并有一个外引出的直接复位控制端R'D。只要在R'D端加上低电平，输出端vo便立即被置成低电平，不受其它输入端状态的影响。正常工作时必须使R'D处于高电平。SR锁存器有置0(复位)、置1(置位)和保持三种逻辑功能。电压比较器C1的输出信号作为SR锁存器的复位控制信号，电压比较器C2的输出信号作为SR锁存器的置位控制信号。
1．4 集电极开路的放电三极管
放电三极管实际上是一个共发射极接法的双极型晶体管开关电路，其工作状态由SR锁存器的Q'端控制，集电极引出片外，外接RC充放电电路。通常，把引出片外的集电极称为放电端(DISC)。
1．5 输出缓冲器
输出缓冲器由反相器构成。其作用是提高时基集成电路的负载能力，并隔离负载与时基集成电路之间的影响。输出缓冲器的输入信号是SR锁存器Q'的输出信号。

2 555时基电路的基本工作模式
555时基电路的应用十分广泛，用它可以轻易组成各种性能稳定实用电路，但无论电路如何变化，若将这些实用电路按其工作原理归纳分类，其基本工作模式不外乎单稳态、双稳态、无稳态及定时这四种模式。
2．1 单稳态工作模式
在实际应用中，并不总是需要连续重复波，有时只需要电路在一定长度时间内工作，这种电路只需要工作在单稳态模式。单稳态模式是指电路只有一个稳定状态，也称单稳态触发器。在稳定状态时，555时基电路处于复位态，即输出低电平。当电路受到低电平触发时，555电路翻转置位进入暂稳态，在暂稳态时间内，输出高电平，经过一段延迟后，电路可自动返回稳态。单稳态工作模式根据工作原理可分为脉冲启动的单稳和单稳型压控振荡器。
2．1．1 脉冲启动的单稳
脉冲启动的单稳是以555时基电路的2端作为触发信号的输入端，并将由TD和R组成的反相器输出电压接至6端，同时在6端对地接入电容C，就构成了单稳态触发器，电路如图2所示。其稳态时Vo=O，暂稳态Vo=l，输出脉冲的宽度tW等于暂稳态持续的时间。