555時基集成電路原理與應用簡介

555基時電路概述

555時基集成電路的工作原理與應用

它設計新穎，構思奇巧，用途廣泛，備受電子

專業(yè)設計人員和電子愛好者的青睞，人們將其戲稱為偉大的小IC。1972年，美國西格尼蒂克斯公司(Signetics)研制出Tmer ne555雙極型

時基電路，設計原意是用來取代體積大,定時精度差的熱延遲繼電器等機械式延遲器。但該器件投放市場后，人們發(fā)現這種電路的應用遠

遠超出原設計的使用范圍，用途之廣幾乎遍及電子應用的各個領域，需求量極大。美國各大公司相繼仿制這種電路 1974年西格尼蒂克斯

公司又在同一基片上將兩個雙極型555單元集成在一起，取名為NF556。1978年美國英特錫爾公司(Intelsil)研制成功CMOS型時基電路

ICM555 1CM556,后來又推出將四個時基電路集成在一個芯片上的四時基電路558 由于采用CMOS型工藝和高度集成，使時基電路的應用從

民用擴展到火箭、導彈,衛(wèi)星,航天等高科技領域。在這期間，日本、西歐等各大公司和廠家也競相仿制、生產。盡管世界各大半導體或

器件公司、廠家都在生產各自型號的555/556時基電路，但其內部電路大同小異，且都具有相同的引出功能端。圖中示出了美國無線電

公司生產的CA555時基電路的內部等效電路圖。如下555基時電路

鑒于各種雙極型的555集成塊的內部電路大同小異，下面我們以CA555為例分析其內部電路和原理。從CA555時基電路的內部等效電路圖中

可看到，VTL-VT4、VT5、VT7組成上比較器Al，VT7的基極電位接在由三個5kΩ電阻組成的分壓器的上端，電壓為?VDD;VT9-VT13組成下

比較器A2，VTl3的基極接分壓器的下端，參考電位為?VDD。在電路設計時，要求組成分壓器的三個5kΩ電阻的阻值嚴格相等，以便給出

比較精確的兩個參考電位?VDD和?VDD。VTl4-VTl7與一個4.7kΩ的正反饋電阻組合成一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。VTl8-VT21組成一個推挽式

功率輸出級，能輸出約200mA的電流。VT8為復位放大級，VT6是一個能承受50mA以上電流的放電晶體三極管。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作狀態(tài)

由比較器A1、A2的輸出決定。

555時基電路的工作過程如下:當2腳，即比較器A2的反相輸入端加進電位低于?VDD的觸發(fā)信號時，則VT9、VTll導通，給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

中的VTl4提供一偏流，使VTl4飽和導通，它的飽和壓降Vces箝制VTl5的基極處于低電平，使VTl5截止，VTl7飽和，從而使VTl8截止，

VTl9導通，VT20完全飽和導通，VT21截止。因此，輸出端3腳輸出高電平。此時，不管6端(閾值電壓)為何種電平，由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

(VTl4-VTl7)中的4.7kΩ電阻的正反饋作用(VTl5的基極電流是通過該電阻提供的)，3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到6腳出現高于?VDD

的電平為止。當觸發(fā)信號消失后，即比較器A2反相輸入端2腳的電位高于?VDD，則VT9、VTll截止，VTl4因無偏流而截止，此時若6腳

無觸發(fā)輸入，則VTl7的Vces飽和壓降通過4.7kΩ電阻維持VTl3截止，使VTl7飽和穩(wěn)態(tài)不變，故輸出端3腳仍維持高電平。同時，VTl8的

截止使VT6也截止。當觸發(fā)信號加到6腳時，且電位高于?VDD時，則VTl、VT2、VT3皆導通。此時，若2腳無外加觸發(fā)信號使VT9、VTl4

截止，則VT3的集電極電流供給VTl5偏流，使該級飽和導通，導致VTl7截止，進而VTl8導通，VTl9、VT2。都截止，VT21飽和導通，故3

腳輸出低電平。當6腳的觸發(fā)信號消失后，即該腳電位降至低于?VDD時，則VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此時，若2腳仍

無觸發(fā)信號，則VTl5通過4.7kΩ電阻得到偏流，使VTl5維持飽和導通，VTl7截止的穩(wěn)態(tài)，使3腳輸出端維持在低電平狀態(tài)。同時，VTl8的

導通，使放電級VT6飽和導通。通過上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現:只要2腳的電位低于?VDD，即有觸發(fā)信號加入時，必使輸出端3腳

為高電平;而當6腳的電位高于?VDD時，即有觸發(fā)信號加進時，且同時2腳的電位高于?VDD時，才能使輸出端3腳有低電平輸出。4腳為

復位端。當在該腳加有觸發(fā)信號，即其電位低于導通的飽和壓降0.3V時，VT8導通，其發(fā)射極電位低于lV，因有D3接入，VTl7為截止狀

態(tài)，VTl8、VT21飽和導通，輸出端3腳為低電平。此時，不管2腳、6腳為何電位，均不能改變這種狀態(tài)。因VT8的發(fā)射極通過D3及VTl7的

發(fā)射極到地，故VT8的發(fā)射極電位任何情況下不會比1.4V電壓高。因此，當復位端4腳電位高于1.4V時，VT8處于反偏狀態(tài)而不起作用，

也就是說，此時輸出端3腳的電平只取決于2腳、6腳的電位。

根據上面的分析，CA555時基電路的內部等效電路可簡化為如圖所示的等效功能電路。顯然，555電路(或者專556電路)內含兩個比較器

A1和A2、一個觸發(fā)器、一個驅動器和一個放電晶體管。兩個比較器分別被電阻R1、R2和R3構成的分壓器設定的?VDD和?VDD。參考電壓

所限定。為進一步理解其電路功能，并靈活應用555集成塊，下面簡要說明其作用機理。從圖1-5可見，三個5kΩ電阻組成的分壓器，使

內部的兩個比較器構成一個電平觸發(fā)器，上觸發(fā)電平為?VDD，下觸發(fā)電平為?VDD。在5腳控制端外接一個參考電源Vc，可以改變上、下

觸發(fā)電平值。比較器Al的輸出同或非門l的輸入端相接，比較器A2的輸出端接到或非門2的輸入端。由于由兩個或非門組成的RS觸發(fā)器必

須用負極極性信號觸發(fā)，因此，加到比較器Al同相端6腳的觸發(fā)信號，只有當電位高于反相端5腳的電位時，R-S觸發(fā)器才翻轉;而加到

比較器A2反相端2腳的觸發(fā)信號，只有當電位低于A2同相端的電位?VDD時，R-S觸發(fā)器才翻轉。

書本目錄

第1章 555電路內部組成及其特點

1.1 雙極型555電路的內部組成

1.2 CMOS型555電路介紹

1.3 555電路的主要技術參數

1.4 555集成電路的質量檢測與鑒定

第2章 555電路作為多諧振蕩器的應用

2.1 由555電路組成的基本振蕩電路

1. 直接反饋式多諧振蕩器

2. 間接反饋式多諧振蕩器

3. 改進型間接反饋式多諧振蕩器

4. 555振蕩電路的幾種變形

5. 振蕩電路初始輸出脈沖的修正

6. 振蕩頻率的線性調節(jié)

7. 特殊結構的多諧振蕩器--壓控振蕩器

8. 555電路組成的調制振蕩器

2.2 多諧振蕩器的實用電路

1. 頻率可調的方波振蕩器

2. 占空比和頻率分別可調的振蕩器

3. 線性良好的鋸齒波電路

4. 方波三角波發(fā)生電路

5. 多波形信號發(fā)生器

6. 窄脈沖信號發(fā)生器

7. 掃頻式超聲信號發(fā)生器

8. 音樂音階發(fā)生器

9. 簡易樂曲演奏器

10. 動物嗚叫聲模擬電路

11. 警笛聲效果模擬電路

12. 救護車聲響模擬電路

13. 電話鈴聲模擬電路

14. 玩具槍聲模擬電路

15. 電子笛聲電路

16. 雨聲模擬電路

17. 鐘聲模擬電路

18. 間歇發(fā)聲式訊響器

19. 電子門鈴電路

20. 能發(fā)出"叮咚"聲的門鈴電路

21. 微功耗"叮咚"聲門鈴電路

22. 多音調報警電路

23. 由555電路組成的電源變換電路

24. 由555電路組成的幾例倍壓升壓電路

25. 由555電路組成的晶體管式升壓電路

26. 由變壓器升壓的電源變換電路

27. 將直流電變?yōu)榻涣麟?/p>

28. 正負電源變換電路

29. 負離子發(fā)生器用升壓電路

30. 開關式正負對稱直流電源

31. 開關式電源變換電路

32. 脈寬調制式直流穩(wěn)壓電源

33. 可調式開關穩(wěn)壓電源

34. 輸出電流達1.5A的開關電源

35. 單電源多路升壓電源變換電路

36. LC濾波式開關電源變換電路

37. 10kV直一交流電源變換電路

38. 霓虹燈用高壓電源變換電路

39. 數控式倍壓升壓的電源變換電路

40. LED閃光信號燈

41. 自行車夜間閃光燈電路

42. 變色閃光燈控制器之一

43. 變色閃光燈控制器之二

44. LED步進流動閃光燈控制器

45. LED娛樂閃光燈控制器

46. 雙色花樣流動彩燈電路

47. 機動車轉向閃爍指示燈電路

48. 汽車轉向指示燈控制器

49. 亮度可調的夜間燈

50. 白熾燈泡開燈保護電路

51. 16級調光的臺燈電路

52. 自動步進調光臺燈電路

53. 光控自動調光臺燈電路

54. 公用設施標志燈光控電路

55. 靜態(tài)微功耗延時燈控制電路

56. 搖滾彩燈自動控制電路

57. 10位流動彩燈控制電路

58. 音樂控制雙色輪換閃動的彩燈電路

59. 電路簡單的水位報警器

60. 音響式光照報警器

61. 冠心病人緊急報警器

62. 高壓送電告知器

63. 防靜電烙鐵安全電源插座

64. 蓄電池電壓狀態(tài)指示器

65. 醫(yī)院病床呼叫器

66. 家用熱水器水溫報警器

67. 由電力線傳遞信號的報警電路

68. 自動循環(huán)定時器

69. 交替循環(huán)工作控制器

70. 電熱毯循環(huán)定時控制器

71. 家用排氣扇定時控制電路之一

72. 家用排氣扇定時控制電路之二

73. 公廁自動沖水控制器

74. 長延時可調定時器之一

75. 長延時可調定時器之二

76. 多功能可調式通用定時器

77. 定時時間可大范圍調節(jié)的定時器

78. 延時達16小時的可調式定時器

79. 數字式可預置定時器

80. 具有開、停預置功能的循環(huán)定時控制器

81. 溫度-頻率變換式溫控開關

82. 自來水閥門紅外線控制電路

83. 紅外線自動水龍頭之一

84. 紅外線自動水龍頭之二

85. 紅外線自動水龍頭之三

86. 可代替溫控器的電冰箱開、停定時器

87. 糧食濕度檢測儀

88. 高精度溫-頻變換電路

89. 高精度無觸點恒溫控制器

90. 自動斷電的充電控制器

91. 三通道紅外遙控發(fā)射器

92. 高性能水位指示器

93. 電風扇睡眠風控制器

94. 電焊機空載節(jié)電裝置

95. 光耦合式電加熱控制電路

96. 音響式雙限溫控開關

97. 線路斷點聲光檢測儀

98. 電纜斷點尋跡儀

99. 多芯電纜斷點測試儀

100. 行掃變壓器短路測試儀

101. 萬用表測電容附加電路

102. 由555電路組成的聲光邏輯筆

103. 兆歐表用電子升壓器之一

104. 兆歐表用電子升壓器之二

105. 光耦合器檢測儀

106. 簡易電容測試電橋

107. 雙向晶閘管檢測儀

108. 自制的晶體管特性曲線描繪儀

109. 電池內阻測試儀

110. 糧油肉類水分檢測儀

111. R、L、C多用測量儀

112. 電話機維修信號源

第3章 555電路作為單穩(wěn)態(tài)電路的應用

3.1 單穩(wěn)態(tài)電路的基本電路

1. 人工啟動式單穩(wěn)態(tài)電路

2. 脈沖啟動式單穩(wěn)態(tài)電路

3. 單穩(wěn)態(tài)電路的各種變形

4. 單穩(wěn)態(tài)電路的基本應用電路

5. 提高單穩(wěn)態(tài)電路的應用效果與工作可靠性

3.2 單穩(wěn)態(tài)電路的實用電路

1. 光控電子鳥電路

2. 光控音樂生日蠟燭電路

3. 光控自動窗簾電路

4. 交流電停電語音報警電源插座

5. 交流電來電音樂報訊電路

6. 交流電來電"叮咚"聲報訊電路

7. 光耦合式鐘控定時電源插座

8. 反射式紅外控制延時開關電路

9. 紅外線反射式限時控制節(jié)水閥

10. 遮斷式紅外線開關電路

11. 聲控模擬貓叫聲電路

12. 電風扇溫控電路

13. 擴音機功放電路降溫風扇自動控制電路

14. 聲控電燈延時開關電路

15. 聲控、觸摸延時電燈開關電路

16. 觸摸式定時臺燈電路

17. 觸摸式步進繼電器

18. 觸摸式警笛電路

19. 觸摸式"叮咚"聲門鈴電路

20. 觸摸式自行車"鈴"

21. 電風扇安全保護裝置

22. 觸摸式狗叫聲防盜報警器之一

23. 觸摸式狗叫聲防盜報警器之二

24. 觸摸式延時識別門鎖報警器

25. 觸摸式延時語音報警器

26. 觸摸式電子笛聲報警器

27. 感應式狗叫聲報警電路

28. 感應式防盜報警控制電路

29. 人體感應式防盜報警電路

30. 磁控開關觸發(fā)式語音報警電路

31. 防盜監(jiān)測自動報警電話電路

32. 多功能報警監(jiān)測實驗電路

33. 開關觸發(fā)式報警控制電路

34. 高靈敏聲觸發(fā)報警器電路

35. 微震動型高響度報警器

36. 聲觸發(fā)式狗叫聲報警電路

37. 用腳步聲觸發(fā)的狗叫聲電路

38. 聾啞人用閃光式門鈴

39. 會議室煙霧監(jiān)測警示器

40. 物位移動式報警器

41. 陽臺防盜報警燈

42. 自復位式漏電保安器

43. 時間可調式間歇循環(huán)定時器

44. 秒級精度的定時控制電路

45. 鈴聲自動延時控制電路

46. 聲控式延時電燈開關

47. 定時式程序控制器

48. 可編程定時式程序控制器

49. 電話通話計時器

50. 音頻、定時控制自動關機電路

51. 多功能安全電源插座

52. 可調式延時開機繼電器

53. 紅外線反射式延時燈開關

54. 不用專用遙控器的紅外遙控延時燈開關

55. 紅外線反射式照明延時開關

56. 熱釋電控制自動節(jié)能燈

57. 熱釋電模塊控制的延時燈之一

58. 熱釋電模塊控制的延時燈之二

59. 定時呼叫器電路

60. 雙級定時器電路

61. 夜間電話自動燈電路

62. 出租車遺物提醒器

63. 公共汽車關門提醒器

64. 傳真機保護電路

65. 電話防盜打接線盒

66. 反射式紅外檢測控制電路

67. 高靈敏度電荷檢測電路

68. 產品產量計數器

69. 揚聲器極性判別電路

70. 連續(xù)攝影閃光燈自動控制電路

71. 衛(wèi)生間門控自動開關

72. 觸摸開燈、延時熄滅電燈開關

73. 音樂門鈴兼防盜報警電路

74. 公共廁所自動沖水控制器

75. 用電負荷指示與超負荷斷電控制器

76. 家庭用電超負荷控制器

77. 全自動交流穩(wěn)壓器

78. 電子管放大器高壓延遲控制電路

79. 限時供水式自動水龍頭

80. 電子式脈搏儀電路

81. 電源超欠壓自動保護電路

82. 靜態(tài)無功耗的觸摸延時燈電路

第4章 555電路作為R-S觸發(fā)器的應用

4.1 R-S觸發(fā)器的基本電路

1. R-S觸發(fā)器的基本工作原理

2. R-S觸發(fā)器的典型應用

4.2 R-S觸發(fā)器的應用實例

1. 簡易式觸摸電子開關電路

2. 觸摸定時兩用電燈開關電路

3. 觸摸式雙燈開關電路

4. 棋賽用計時器電路

5. 單按鍵雙穩(wěn)態(tài)繼電器電路

6. 觸摸式雙穩(wěn)態(tài)繼電器電路

7. 有上下限范圍的區(qū)間式溫控器

8. 恒溫控制電路

9. 用于半導體制冷的溫控器

10. 上下限雙限溫控器

11. 電冰箱代用溫控器

12. 音樂報訊式液位自控電路

13. 自來水塔水位自動控制電路

14. 深井-水塔上水自動控制電路

15. 電源超壓自動保護電路

16. 過電流保護電路

17. 過載保護電路

18. 電子保險絲式限電器

19. 鎘鎳電池充電自動控制器

20. 高性能路燈光控開關電路

21. 間歇工作自動控制器

22. 單鍵多地控制開關

23. 蓄電池狀態(tài)監(jiān)視器

第5章 555電路作為施密特觸發(fā)器的應用

5.1 施密特觸發(fā)器的基本電路

1. 施密特電路的基本組成與工作原理

2. 施密特電路的典型應用電路

5.2 施密特觸發(fā)器的實用電路

1. 太陽灶自動跟蹤控制電路

2. 電子裝置通風散熱自動控制電路

3. 電源負荷過載保護電路兩例

4. 汽車發(fā)動機缺水報警器

5. 電話機未掛好提醒器

6. 自動控制教學演示儀

7. 路燈光控開關電路之一

8. 路燈光控開關電路之二

9. 路燈光控自動開關電路

10. 光控定時路燈節(jié)電控制電路

11. 霓虹燈光控節(jié)電開關電路

12. 光耦合式水開報警器

13. 光照度測量儀

14. 光控報警器

15. 簡易型水位控制器

16. 簡易型快速充電器之一

17. 簡易型快速充電器之二

18. 簡易用電限制器

19. 交流電焊機空載節(jié)電裝置

20. 家電待機節(jié)電器

21. 家用燃氣泄漏報警器

22. 客車關門指示器

23. 汽車會車大燈控制器

24. 汽車閃光燈控制器兩例

25. 汽車刮水器間歇工作控制電路

26. 汽車室溫控制器

27. 軸溫檢測報警器

28. 密碼電子鎖

29. 無變壓器直流穩(wěn)壓電源

30. 音響設備無信號自動關機電路

31. 擴音機無信號自動關機電路

32. 家用換氣扇自動控制電路

33. 閱報欄燈光自動控制電路

34. 觸摸式開關控制電路

第6章 555電路的綜合應用電路

1. 聲光指示型邏輯筆

2. 電路通斷測試儀

3. 非接觸式音響測電筆

4. 電容測試儀

5. 電容篩選儀

6. 數字電容表

7. 簡易型數字頻率計

8. 多功能測控儀

9. 多功能電路測試儀

10. 睡眠自動喚醒器

11. 音量漸響式睡眠喚醒器

12. 音量漸增式關門提醒器

13. 光耦合實驗電路

14. 紅外線控制自動干手器之一

15. 紅外線控制自動干手器之二

16. 紅外線控制自動干手器之三

17. 紅外線自動水龍頭

18. 定時循環(huán)排氣扇控制電路

19. 簡易型模擬自然風電路

20. 家用電源逆變器

21. 秒級精度的可調式定時器

22. 洗衣機代用定時控制器

23. 電熱毯節(jié)電控制器

24. 汽車刮水器調速電路

25. 抗干擾性能良好的聲控開關

26. 反應能力測試儀

27. 道路施工安全標志燈

28. 光控閃光路標燈電路

29. 聲控延時燈電路

30. 多控照明燈電路

31. 長壽命道路施工警示燈控制器

32. 電話臺燈電路

33. 紅外線遙控調光電路之一

34. 紅外線遙控調光電路之二

35. 節(jié)日彩燈控制器

36. 變色廣告燈控制器

37. 電子裝飾孔雀開屏

38. 紅外線反射式防盜報警器

39. 紅外線反射式盲人探路器

40. 紅外線反射式自動報時鐘

41. 紅外線反射式倒車防撞報警器

42. 紅外線控制電子滅鼠器

43. 電子仿貓叫聲驅鼠器

44. 電子驅鼠滅鼠器

45. 多頻率超聲波驅蟲器

46. 大功率超聲波驅蟲器

47. 電子滅蠅器

48. 電子滅蟑器

49. 高效滅蛾燈

50. 電子熒火蟲電路

51. 多路監(jiān)控報警電路

52. 觸摸式多路報警器

53. 多路測溫報警器

54. 感應式高壓報警器

55. 家用煤氣泄漏報警器

56. 電源過壓保護電路

57. 家庭用電保安器

58. 自復位式家庭用電保安器

59. 摩托車防盜報警器

60. 室外電視天線防盜報警器

61. 幼童防丟失報警器

62. 紅外線反射式盲人電子手杖

63. 冠心病人昏倒呼救器

64. 高級密碼電子鎖電路

65. 預防寵物傷害的驅趕器

66. 電子模擬百鳥朝鳳

67. 電子模擬動物園玩具電路

68. 電子射擊游戲機電路

69. 模擬火箭發(fā)射電子游戲機

70. 玩具機槍聲發(fā)生器

71. 嬰兒注意力訓練器

72. 自動音樂演奏器

73. "叮咚"聲門鈴電路

74. 聲光電子門鈴電路

75. 運動方向指示器

76. 加速運動顯示電路

77. 減速運動顯示電路

78. 電子圣誕樹電路

79. 臭氧發(fā)生器

80. 多頻率電脈沖治療儀

81. 多功能電脈沖治療儀

82. 由555電路組成的傳感器電路之一

83. 由555電路組成的傳感器電路之二

84. 高效開關穩(wěn)壓電源

85. 音源切換開關

86. 雙5擋電子開關

87. 遮斷式紅外遙控開關

88. 四通道紅外遙控開關

89. 時分制比例無線電遙控開關

90. 裝飾畫附加聲響電路

91. 用壓力鍋改制電烤爐

92. 二-十進制計數雙顯演示電路

93. 雙向電壓比較器

附錄1 555電路的無穩(wěn)類電路分類速查表

附錄2 555電路的單穩(wěn)類電路分類速查表

附錄3 555電路的雙穩(wěn)類電路分類速查表