前面介紹的都是模擬電子電路,接下來在介紹一些數字邏輯電路的知識,先介紹555集成電路。555集成電路大量應用于電子控制、電子檢測、儀器儀表、家用電器、音響報警、電子玩具等諸多方面。可用作振蕩器、脈沖發生器、延時發生器、定時器、方波發生器、單穩態觸發振蕩器、雙穩態多諧振蕩器、自由多諧振蕩器、鋸齒波產生器、脈寬調制器等。
555集成電路的特點
1.555在電路結構上由模擬電路和數字電路組合而成,他將模擬功能與邏輯功能融為一體,能夠產生較為精準的時間延遲和振蕩。而且還擴寬了模擬集成電路的應用范圍。
2.555集成電路采用單電源。雙極型555的電壓范圍為4.5~15V,而CMOS 型的電源適應范圍更寬,為2~18V。這樣,它就可以和模擬運算放大器還有TTL或CMOS數字電路共用一個電源。
3.555可獨立構成一個定時電路,且定時精度較高。
4.555最大輸出電流(雙極型)可達200mA,帶負載能力強,可直接驅動小電機、喇叭、小繼電器等負載。
555集成電路實物圖
目前市場賣的555集成電路的封裝外形多為8腳雙列直插式封裝,當然還有貼片封裝,這里不做解釋,外形見圖示。
NE555P芯片實物圖
引腳排列圖如圖示
555芯片引腳圖
1——接地(負極);2——觸發端;3——輸出端;4——復位端;
5——控制電壓;6——閾值電壓;7——放電端;8——電源端(正極)。
555結構組成
雖然很多半導體公司都在生產各自型號的555芯片,但是其內部電路大同小異,且都具有相同的引出功能端。
555集成電路內部一共有21個三極管、4個二極管和16個電阻,組成兩個電壓比較器、一個R-S觸發器、一個放電三極管和由3個5KΩ電阻組成的分壓器。圖中A1、A2是兩個高增益的電壓比較器,它們的輸出端分別接到觸發器的R(置0)端和S(置1)端。V是放電二極管,R1、R2、R3就是3只5KΩ電阻,組成分壓器,555芯片的名稱因此而得名。
A1稱為上比較器,A2為下比較器,由于R1、R2、R3阻值相等,所以電路的第5腳電位固定在2/3Vcc上,Vcc為工作電源電壓,第6腳是閾值輸入端。下比較器A2的同相輸入端,電位被固定在1/3Vcc上,反相輸入端即在第2腳作為觸發輸入端。A1與A2的輸出端分別送到R-S觸發器的置位端S(即置1),和復位端R(即置0),以控制輸出端第3腳的電平狀態和放電三極管VT的導通與截止。
555內部等效圖
555集成電路原理介紹
圖中的外部元件Rt、Ct,與555集成電路接成的是單穩態電路。由于A1的基準設在反相輸入端(2/3Vcc),所以當閾值端即第6腳電壓高于或等于2/3Vcc時,A1輸出高電平,使觸發器復位,輸出端第3腳為低電平,Q=0,所以!Q=1;(!Q代表非Q),此時放電管VT導通,555電路的第1、7兩腳被VT短接,外部電容Ct,可以通過第1、7腳間放電。而A2的基準是設在同相輸入端,因此只有觸發端第2腳電位低于或等于1/3Vcc時,A2輸出高電平,觸發器被置位,第三腳輸出高電平,!Q=0,放電管VT截止,第1、7兩腳間斷開,等效為第7腳懸空,此時外接電容Ct,可通過電阻Rt充電。閾值端第6腳只對高電平(≥2/3Vcc)有效,對低電平不起作用。觸發器第2腳只對低電平(≤1/3Vcc)有效,對高電平不起作用。因此觸發端第2腳電位低于1/3Vcc時,555的第3腳就輸出高電位,當觸發端第6腳電位高于2/3Vcc且第2腳電位高于1/3Vcc時,555的第3腳輸出低電平。
555集成電路還設置了強制復位端第4腳,如果該腳為低電位(≤0.4V)時,不管第2/6腳電位高低如何,第3腳總是輸出低電平。555集成電路的第5腳為控制端,可以通過外接分壓電阻或穩壓管來改變A1、A2兩個電壓比較器的基準電壓以擴大其應用范圍, 如果在第5腳與第1腳之間外接一只5.1V穩壓管,則上比較器A1的基準電壓就是5.1V,而比較器A2的基準電壓便為5.1V×1/2=2.6V。如果在第5腳接一個交變電壓,則A1、A2兩比較器的基準電壓將隨時間而變化,從而使外部電路充放電時間也隨之變化,也就是起到調制作用。大部分電路通過103(0.01uF)電容器接地,以消除干擾。
555集成電路簡明真值表
555集成電路真值表
555集成電路分為雙極型和CMOS型兩種。CMOS型的555電路一般命名為7555,也叫NE7555,而雙極型的為NE555,有所區別。上述所講的是雙極型的555芯片,工作電壓為4.5V~15V,第3腳輸出驅動電流可達200mA,可直接驅動小型繼電器,但缺點是靜態電流也偏大。
先了解一下555集成電路的基本原理,積少成多,對學習數字邏輯電路有一定的幫助,建議小伙伴多學學。領悟之后可對相關電路進行學習用三個555芯片設計聲光計時器項目。
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