555時基集成電路原理及應用

這里我們這里按555電路的結構特點進行分類和歸納，把555電路分為3大類、8種、共18個單元電路。每個電路除畫出它的標準圖型，指出他們的結構特點或識別方法外，還給出了計算公式和他們的用途。方便大家識別、分析555電路。　

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

單穩(wěn)類電路

單穩(wěn)工作方式，它可分為3種。見圖示。

第1種（圖1）是人工啟動單穩(wěn)，又因為定時電阻定時電容位置不同而分為2個不同的單元，并分別以1.1.1 和1.1.2為代號。他們的輸入端的形式，也就是電路的結構特點是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。

　　第2種（圖2）是脈沖啟動型單穩(wěn)，也可以分為2個不同的單元。他們的輸入特點都是“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，具有最簡單的形式；1.2.2電路則帶有一個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，都比較復雜。為簡單起見，我們只把它分為2個不同單元。不帶任何輔助器件的電路為1.3.1；使用晶體管、運放放大器等輔助器件的電路為1.3.2。圖中列出了2個常用電路。

雙穩(wěn)類電路

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

　　第一種（見圖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（見圖2）是施密特觸發(fā)電路，有最簡單形式的（2.2.1）和輸入端電阻調整偏置或在控制端（5）加控制電壓VCT以改變閥值電壓的（2.2.2）共2個單元電路。

　　雙穩(wěn)電路的輸入端的輸入電壓端一般沒有定時電阻和定時電容。這是雙穩(wěn)工作方式的結構特點。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。

無穩(wěn)類電路

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

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

　　第三種(見圖3)是壓控振蕩器。由于電路變化形式很復雜，為簡單起見，只分成最簡單的形式（3.3.1）和帶輔助器件的(3.3.2)兩個單元。圖中舉了兩個應用實例。

　　無穩(wěn)電路的輸入端一般都有兩個振蕩電阻和一個振蕩電容。只有一個振蕩電阻的可以認為是特例。例如：3.1.2單元可以認為是省略RA的結果。有時會遇上7.6.2三端并聯(lián)，只有一個電阻RA的無穩(wěn)電路，這時可把它看成是3.2.1單元電路省掉RB后的變形。

　　以上歸納了555的3類8種18個單元電路，雖然它們不可能包羅所有555應用電路，古話講：萬變不離其中，相信它對我們理解大多數555電路還是很有幫助的。

各種應用電路

555觸摸定時開關

　　集成電路IC1是一片555定時電路，在這里接成單穩(wěn)態(tài)電路。平時由于觸摸片P端無感應電壓，電容C1通過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。

　　當需要開燈時，用手觸碰一下金屬片P，人體感應的雜波信號電壓由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，電燈點亮。同時，555第7腳內部截止，電源便通過R1給C1充電，這就是定時的開始。
　　當電容C1上電壓上升至電源電壓的2/3時，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，定時結束。
　　定時長短由R1、C1決定：T1=1.1R1*C1。按圖中所標數值，定時時間約為4分鐘。D1可選用1N4148或1N4001。

相片曝光定時器

　　附圖電路是用555單穩(wěn)電路制成的相片曝光定時器。用人工啟動式單穩(wěn)電路。
　　工作原理： 電源接通后，定時器進入穩(wěn)態(tài)。此時定時電容CT的電壓為：VCT=VCC=6V。對555這個等效觸發(fā)器來講，兩個輸入都是高電平，即VS=0。繼電器KA不吸合，常開點是打開的，曝光照明燈HL不亮。

　　按一下按鈕開關SB之后，定時電容CT立即放到電壓為零。于是此時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，常開接點閉合，曝光照明燈點亮。按鈕開關按一下后立即放開，于是電源電壓就通過RT向電容CT充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。當電容CT上的電壓升到2/3VCC既4伏時，定時時間已到，555等效電路觸發(fā)器的輸入為：R=1、S=1，于是輸出又翻轉成低電平：V0=0。繼電器KA釋放，曝光燈HL熄滅。暫穩(wěn)態(tài)結束，有恢復到穩(wěn)態(tài)。?
　　曝光時間計算公式為：T=1.1RT*CT。本電路提供參數的延時時間約為1秒~2分鐘，可由電位器RP調整和設置。
　　電路中的繼電器必需選用吸合電流不應大于30mA的產品，并應根據負載（HL）的容量大小選擇繼電器觸點容量。

單電源變雙電源電路

　　附圖電路中，時基電路555接成無穩(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，C4被充電；低電平時，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50mA。

簡易催眠器

　　時基電路555構成一個極低頻振蕩器，輸出一個個短的脈沖，使揚聲器發(fā)出類似雨滴的聲音（見附圖）。揚聲器采用2英寸、8歐姆小型動圈式。雨滴聲的速度可以通過100K電位器來調節(jié)到合適的程度。如果在電源端增加一簡單的定時開關，則可以在使用者進入夢鄉(xiāng)后及時切斷電源。

直流電機調速控制電路

　　這是一個占空比可調的脈沖振蕩器。電機M是用它的輸出脈沖驅動的，脈沖占空比越大，電機電驅電流就越小，轉速減慢；脈沖占空比越小，電機電驅電流就越大，轉速加快。因此調節(jié)電位器RP的數值可以調整電機的速度。如電極電驅電流不大于200mA時，可用CB555直接驅動；如電流大于200mA，應增加驅動級和功放級。

　　圖中VD3是續(xù)流二極管。在功放管截止期間為電驅電流提供通路，既保證電驅電流的連續(xù)性，又防止電驅線圈的自感反電動勢損壞功放管。電容C2和電阻R3是補償網絡，它可使負載呈電阻性。整個電路的脈沖頻率選在3~5千赫之間。頻率太低電機會抖動，太高時因占空比范圍小使電機調速范圍減小。

用555制作的D類放大器

　　我們知道D類放大器具有體積小、效率高的特點。這里介紹一個用555電路制作的簡易D類放大器。它是利用555電路構成一個可控的多諧振蕩器，音頻信號輸入到控制端得到調寬脈沖信號（如圖），基本能滿足一般的聽音要求。

　　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，3腳便得到脈寬與輸入信號幅值成正比的脈沖信號，經L、C3接調、濾波后推動揚聲器。

風扇周波調速電路

　　夏天要來了，電風扇又得派上用場。這里介紹一個電風扇模擬陣風周波調速電路，可以為將我們家里的老式風扇增加一個實用功能，也算是一個迎接夏天到來的準備吧。下面介紹其工作原理。

　　電路見圖1a。電路中NE555接成占空比可調的方波發(fā)生器，調節(jié)RW可改變占空比。在NE555的3腳輸出高電平期間，過零通斷型光電耦合器MOC3061初級得到約10mA正向工作電流，使內部硅化鎵紅外線發(fā)射二極管發(fā)射紅外光，將過零檢測器中光敏雙向開關于市電過零時導通，接通電風扇電機電源，風扇運轉送風。在NE555的3腳輸出低電平期間，雙向開關關斷，風扇停轉。
　　MOC3061本身具有一定驅動能力，可不加功率驅動元件而直接利用MOC3061的內部雙向開關來控制電風扇電機的運轉。RW為占空比調節(jié)電位器，亦即電風扇單位時間內（本電路數據約為20秒）送風時間的調節(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的典型功率擴展電路，在控制功率較大的電機時，應考慮使用功率擴展電路。制作時，可參考圖示參數選擇器件。由于電源采用電容壓降方式，請自制時注意安全，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，撥在高溫檔，入睡后總被熱醒；撥在低溫檔，有時醒來會覺得溫度不夠。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合適的范圍。

工作原理：
　　電路如圖所示。圖中IC為NE555時基電路。RP3為溫控調節(jié)電位器，其滑動臂電位決定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V2Vz，V6≥Vf時，IC翻轉，3腳變?yōu)榈碗娖剑珺CR截止，電熱絲停止發(fā)熱，溫度開始逐漸下降，BG1的ICEO隨之逐漸減小，V2、V6降低。當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，其它元件按圖標選用。
制作要點：
　　熱敏傳感器BG1可用耐溫的細軟線引出，并將其連同管腳接頭裝入。一電容器鋁殼內，注入導熱硅脂，制成溫度探頭。使用時，把該溫度探頭放在適當部位即可。

多用途延遲開關電源插座

　　家用電器、照明燈等電源的開或關，常常需要在不同的時間延遲后進行，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K1-1向上吸合，這時“延關”插座得電，而“延開”插座無電。
　　這時電源通過電容器C3 、電位器RP、電阻器R3至“地”，對C3進行充電，隨著C3上的電壓升高，NE555的②、⑥腳的電壓越來越往下降，當此電壓下降至2/3Vcc 時，NE555的③腳輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑@時繼電器將失電而不工作，則其控制觸點恢復原位，則“延關”插座失電，而“延開”插座得電。就這樣滿足了不同的需求，LED、LED2作相應的指示。
　　本電路只要元器件是好的，裝配無誤，裝好即可正常工作。
　　延時時間由C3及PR+R3的值決定，T≈1.1C3(PR+R3)。RP指有效部分。C3可用數十pF至1000μF的電容器，(PR+R3)的值可取2K～10MΩ。
　　C1的耐壓值應≥400V，R1的功率應≥2W，AN按鈕開關可選用K-18型的，繼電器的型號為JQX-13F-12V。其它元器件無特殊要求。

新穎實用的直流低壓穩(wěn)壓電源

　　開關電源部分的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構成開關電路。VT1的工作狀態(tài)由NE555的③腳控制，導通時間由脈沖寬度決定，調整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組成過流保護電路。當負載過重或發(fā)生短路故障時，VT2導通，強迫NE555復位停振，從而保護VT1不致?lián)p壞。C7、R10為保護網絡，防止VT1的c-e結被瞬間脈沖擊穿。兩個次級繞組經整流濾波后分別輸出20V及12V。
　　為了使制作簡單，開關電源設計成不能自動穩(wěn)壓的，其功能類似于變壓器，只是實現輕型化的隔離降壓作用，穩(wěn)壓功能由后面的穩(wěn)壓電路實現。12V直流電壓經7805穩(wěn)壓后輸出+5V電壓；20V直流電壓送至可調穩(wěn)壓電路。兩者不共地，以便于進行加減組合輸出多種電壓。