时基电路 555 的应用

ゝ一纸荒年。 2022-08-20 00:30 132阅读 0赞

时基电路 555 是在同一硅片上，集成了模拟功能与逻辑功能。  
它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，倍受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。  
它的应用，那是很多的，本文着重介绍它在多谐振荡器方面的改进与应用。

**引脚功能简介**  
555 常见的是 DIP8 封装，共有 8 个引脚。

电源：  
－－引脚1：接地。  
－－引脚8：电源VDD，4.5-18V。

输出：  
－－引脚3：输出端OUT，输出为数字量。逻辑0：0V，逻辑1：VDD。输出电流：225mA (max)。上升/下降时间：100 ns。

－－引脚7：放电端DIS，当OUT输出为“0”时，引脚7即对地导通，否则处于开路状态。

输入：  
－－引脚2：置位端TR，当该端的电压低于1/3\*VDD时，可使OUT输出“1”。该端允许外加电压范围为0～VDD。  
－－引脚6：复位端TH，当该端的电压高于2/3\*VDD时，可使OUT输出“0”。该端允许外加电压范围为0～VDD。

控制：  
－－引脚5：控制电压端，上述的门限电压2/3\*VDD，可以在该引脚外接。一般该引脚用0.01uF电容接地。  
－－引脚4：强制复位端，输入低电平时，输出端将为“0”，放电端对地导通。一般工作时，应在该端输入高电平。

**555 构成多谐振荡器**  
常见的电路如下：

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电路中，把置位端TR和复位端TH，连接到了一起。  
上电，置位端TR和复位端TH的电压低于1/3\*VDD，OUT(图中为Q)端输出“1”；  
电源通过R2、R1，对电容器C2充电，从1/3\*VDD充到2/3\*VDD，约用时：0.693(R1 + R2)×C2；  
此时，置位端TR和复位端TH的电压高于2/3\*VDD，OUT(图中为Q)端输出“0”；  
然后，电容器C2通过R1经DIS端放电，从2/3\*VDD放到1/3\*VDD，约用时：0.693(R1)×C2；  
周而复始。  
OUT端输出方波的周期：T = 0.693×(2R1 + R2)×C2。

仿真运行截图如下：

![时基电路 555 的应用 - 非著名博主 - 电子信息角落][555 _ - _ - 1]

电路图中，R1 = R2 = 5k，C2 = 10uF，可以算出：  
充电时间（正半周）= 0.693 \* 10 \* 10^3 \* 10 \* 10^(-6) = 6.93 \* 10^(-3) = 6.93ms  
放电时间（负半周）= 0.693 \* 05 \* 10^3 \* 10 \* 10^(-6) = 3.47 \* 10^(-3) = 3.47ms  
完整周期 T = 10.40ms。  
看看波形图中的时间，与理论计算完全吻合。

**正负半周相同的多谐振荡器**

从上图中可以看出，输出波形的正、负半周的时间，是不相同的。  
为了使输出波形为方波，有很多人提出了各种改进电路。  
但是，各种电路都是够复杂的，并且充、放电一般都是不同的途径，这样，在理论上就不能保证正、负半周的时间相同。

做而论道经过理论探索和实验，设计了下面的电路：

![时基电路 555 的应用 - 非著名博主 - 电子信息角落][555 _ - _ - 2]

在这个电路中，充电时，没有使用电源VDD，而是利用OUT端输出的高电平，来完成对C2的充电。  
OUT输出高电平的时候，能够输出的最大电流可达200mA，而对5k的R1电阻来说，最大也仅仅需要1mA的充电电流，所以不会有任何不良后果。  
在这个电路中，放电时，也是利用OUT输出的低电平，来完成对C2的放电过程的，电流也远远小于OUT端的容许电流。

仿真运行截图如下：

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从图中可以清楚的看到，正负半周的周期相同。  
用肉眼观察，恐怕还是难以令人信服，那么从理论上，这充放电的时间相同，怎么证明呢？  
充放电，都是通过同一个电阻R1，使用了同一个电容C2，用的同一个引脚OUT。  
计算过程如下：  
充电时间（正半周）= 0.693 \* 5 \* 10^3 \* 10 \* 10^(-6) = 3.47 \* 10^(-3) = 3.47ms  
放电时间（负半周）= 0.693 \* 5 \* 10^3 \* 10 \* 10^(-6) = 3.47 \* 10^(-3) = 3.47ms  
完整周期 T = 0.693 \* 2 \* R1 \* C2 = 6.93ms。

另外，也可以并联上DIS引脚，利用DIS导通来放电。这时从示波器上看波形，看不出变化。

**电容器容量的数值与周期的数值的关系**

仔细看看周期的公式： T = 0.693 \* 2 \* R1 \* C2  
如果适当的选择R1的数值，就可以把 0.693 消掉，将会有：T = C2。

即 R1 应该满足：0.693 \* 2 \* R1 = 1，可解出： R1 = 720 欧姆。

那么，如果 C2 为 10uF，即有：

T = 0.693 \* 2 \* 720 \* 10 \* 10^(-6) = 10 \* 10^(-3) = 10ms

看出来了吗？　　C2 = 10uF，就有 T = 10ms ！

就是说，**只要选用 R1 = 720，那么，电容是多少 uF，周期就是多少 ms ！　这是多么的简洁 ！**

看看下面的仿真图片：

![时基电路 555 的应用 - 非著名博主 - 电子信息角落][555 _ - _ - 4]

R1 = 720，电容是 10 uF，周期就是 10 ms。  
![时基电路 555 的应用 - 非著名博主 - 电子信息角落][555 _ - _ - 5]

**电容器容量的测量**

按照上述分析，选用 R1 = 720，电容量的 uF 数值，就可以等于周期的 ms 数值。  
如果容量很大、或很小，那么可以换用不同的电阻，如 72，7200，这就仍然可以使周期在 ms 这个档次上，而当换算成电容量的时候，则应该乘以 10，或 0.1。

利用555测量电容器容量的电路如下：

![时基电路 555 的应用 - 非著名博主 - 电子信息角落][555 _ - _ - 6]

图片链接：[http://xiangce.baidu.com/picture/detail/8564b930942456f2a4e6f61ac47fbf389845eaeb][http_xiangce.baidu.com_picture_detail_8564b930942456f2a4e6f61ac47fbf389845eaeb]

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