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时基 555 集成电路原理与应用

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  1. 时基555集成电路原理与应用 电子科技大学 大学生科技创新中心 陈祝明 (zmchen@uestc.edu.cn)

  2. 讲授内容 • 数字逻辑的基本概念 • 集成运算放大器的典型应用 • 555定时器的工作原理 • 555定时器的应用

  3. A L 一、数字逻辑的基本概念1. 数字逻辑 条件 结果

  4. A B L A L=AB B 2. 基本逻辑运算 真值表! 逻辑“与” 有0出0,全1出1

  5. A B L A L=A+B B 逻辑“或” 有1出1,全0出0

  6. L A “1” “0” A L=A 逻辑“非” 正逻辑:“1”-高电平     “0”-低电平 例:TTL电平,CMOS电平 负逻辑:“0”-高电平     “1”-低电平 例:RS232C

  7. R Q Q S 3. 基本R-S触发器 R=0&S=0,禁止态

  8. 二、集成运算放大器的典型应用1. 集成运算放大器的特点 • 开环增益无穷大; • 同相端与反相端虚短路; • 同相端与反相端输入电流为零。

  9. R f R f R1 Vi + R1 Vo=-R f/R1 Vi - - Vo=-R f/R1 + 2. 集成运算放大器的线性应用 反相放大器 :

  10. V+ Vi- - Vo Vi+ Vo + V- V+ 0 (Vi+- Vi-) V- 3. 集成运算放大器的非线性应用 比较器 :

  11. 三、555定时器的原理 • 中文名称:定时器或时基电路; • 起源:1972年,Signetics公司发明; • 类型:模拟数字混合电路; • 应用:家用电器、电子玩具等。

  12. 复位端 Reset 电源端 VCC ⑧ ④ 5k 阈值端 Threshold ⑥ Q - R A1 G1 + 控制电压端 Control Voltage ⑤ 5k Q 输出端 Output ③ S G2 - A2 ② 触发端 Trigger + 5k T ⑦ 100 放电端 Discharge ① 地 GND 1. 555电路的工作原理 2Vcc/3 Vcc/3

  13. 阈值端 触发端 复位端 输出端 放电端 × × 0 0 导通 > 2VCC /3 > VCC/3 1 0 导通 < 2VCC /3 > VCC/3 1 保持 保持 <2VCC /3 < VCC/3 1 1 截止 555的逻辑功能表

  14. 555的内部电路

  15. 2. 555电路的外部特性 管脚排列:

  16. 类型 输出 驱动 双极型:(555,如LM555、NE555等) (Vcc=+5~+15V) CMOS型:(7555,如ICM7555等) (Vcc=+3~+18V) 驱动方式:推挽输出 驱动电流:200 mA

  17. VCC I 555 3 R 3 R 555 I (a) LED驱动(灌) (b) LED驱动(拉) 典型输出驱动电路: R=[Vcc-(1.5~1.8V)]/I

  18. VCC VCC D 3 3 555 555 (c) 继电器驱动 (d) 扬声器驱动 典型输出驱动电路:

  19. ② 、⑥ VCC VCC ⑧ ④ 2VCC/3 Rt 5k ⑥ - Q R A1 G1 0 t + ⑤ 5k ③ Q ③ VO G2 - S A2 ② + 5k T ⑦ 100 Ct 0 t ① 四、555定时器的应用 1. 单稳态应用(按钮触发器) 按下 放开 tW=1.1RtCt

  20. VCC/3 VCC 0 t ⑧ ④ Rt ⑥ 5k ⑥ - Q R A1 G1 + 2VCC/3 ⑤ 5k Q ③ 0 t VO G2 - S A2 ② Vi + ③ 5k T ⑦ 100 Ct ① 0 t Tp < tW 单稳态应用(脉冲触发器) tW=1.1RtCt

  21. 单稳态应用示例:触摸定时开关

  22. VCC ⑧ ④ 5k ⑥ - Q R A1 G1 R1 + ⑤ 5k Q ③ VO G2 - S A2 ② + 5k T ⑦ 100 R2 ① 2. 双稳态应用(R-S触发器) “0” “1”

  23. VCC ⑧ ④ 5k VO ⑥ - Q R A1 G1 + VCC ⑤ 5k Q ③ VO G2 - S A2 ② 0 Vi Vi + VCC VCC 5k T ⑦ 100 1 2 3 3 ① 双稳态应用(施密特触发器1) 迟滞比较器

  24. VCC ⑧ ④ 5k VO ⑥ - Q R A1 G1 Vth + VCC ⑤ 5k Q ③ VO G2 - S A2 ② 0 Vi Vi + Vth Vth 5k T ⑦ 100 1 2 ① 双稳态应用(施密特触发器2)

  25. 双稳态应用示例:波形变换

  26. ②、⑥ VCC VCC 2VCC/3 ⑧ ④ VCC/3 5k ⑥ - Q R A1 G1 + 0 t ⑤ VO 5k ③ Q ③ G2 - S A2 ② + Rt1 5k T ⑦ 100 0 t Rt2 ① Ct 3. 无稳态应用(多谐振荡器) t2=0.7Rt2Ct t1=0.7(Rt1+Rt2)Ct

  27. ②、⑥ VCC VCC Vth ⑧ ④ Vth/2 5k ⑥ Vth - Q R A1 G1 + 0 t ⑤ VO 5k ③ Q ③ G2 - S A2 ② + Rt1 5k T ⑦ 100 0 t Rt2 ① Ct 无稳态应用(压控振荡器--vco)

  28. +V ⑧ ④ 5k ⑥ - Q R A1 G1 + ⑤ VO 5k Q ③ 地 G2 - S A2 ② + Rt1 5k T ⑦ 100 Rt2 ① Ct -V 无稳态应用示例(电源变换电路)

  29. 五、制作题目 简易交通灯控制器的制作 • 一、基本部分: • 采用一片时基555制作一个简易的交通灯控制器,对红绿灯进行切换,要求红灯3s,绿灯5s; • 红灯和绿灯的时间在1~10s内可以单独调节。 • 二、发挥部分: • 控制器(允许采用多片)可以对红、绿、黄三种灯进行控制,要求在绿灯切换到红灯过程中增加黄灯提示,时间为1s,红灯和绿灯的时间在1~10s内可以单独调节。 ; • 绿灯时间到最后2s时开始闪烁,闪烁频率为2次/秒; • 其它。