时基集成电路的工作原理及典型应用电路

时基集成电路也叫时基芯片，是一种可以产生时间基准和能完成各种定时控制功能的模拟集成电路。目前常用的时基芯片是555单时基芯片和556双时基芯片。下面以555单时基芯片为例进行介绍。

555单时基芯片(型号主要有EN555、HA17555、CA555、LM555)有DIP-8双列直插8脚和双列贴面8脚SOP-8(SMP)两种封装形式。它的内部由电阻分压器、比较器、RS触发器、放电开关、输出电路5个部分构成，如图2-49所示。它的引脚功能如表2-23所示。555单时基芯片是由于它内部的3个5kΩ分压电阻而得名的。

(2)工作原理

首先，电源电压 V CC 通过R1、R2、R3取样后，产生(1/3) V CC 和(2/3) V CC 两个取样电压。其中，(1/3) V CC 作为基准电压加到比较器 A2 的反相输入端，(2/3) V CC 作为基准电压加到比较器A1的同相输入端。

当555单时基芯片的②脚电位低于(1/3) V CC 时，比较器A2输出低电平控制电压，该电压加到RS触发器的S端，使RS触发器翻转为1态。它的Q端输出高电平信号， 杠Q端输出低电平信号。Q端输出的高电平电压通过输出电路放大后从③脚输出，而杠Q端输出的低电平使放电管VT截止。

图2-49 555单时基芯片实物和内部构成方框图

表2-23 555单时基芯片的引脚功能

表2-23

当555单时基芯片的⑥脚输入的电压超过(2/3) V CC 后，比较器A1输出低电平电压，该电压加到RS触发器的R端使它翻转为0态，Q端输出的低电平电压通过输出电路放大后使输出变为低电平，同时从Q端输出高电平电压使VT导通。

另外，触发器能否工作受④脚电位的控制。若④脚为低电平，触发器不工作;只有④脚为高电平后，触发器才能工作。

(3)典型应用电路

555 单时基芯片和少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器、无稳态触发器(多谐振荡器)、双稳态触发器和施密特触发器。下面介绍555单时基芯片构成的单稳态触发器、无稳态触发器、施密特触发器的基本原理。

1)单稳态触发器。图2-50所示是555单时基芯片构成的一种典型单稳态触发器。该电路的核心是555单时基芯片、电阻R和电容C， U i 是输入信号， U o 是输出信号， V CC 是供电电压。

当输入信号 U i 为低电平，使555的②脚电位低于(1/3) V CC 时，555的③脚输出高电平电压，而且它内部的放电管截止，此时， V CC 通过 R对 C充电。当 C两端的充电电压超过(2/3) V CC 后，555内的 RS触发器翻转，③脚输出低电平电压，同时它内部的放电管导通，通过⑦脚使C快速放电。C充电到(2/3) V CC 的时间就是波形的高电平宽度，即 t W =1.1 RC 。

由于555只有②脚输入低电平信号后，③脚才能输出一个高电平脉冲，所以该电路属于单稳态触发器。

图2-50 555单时基芯片构成的单稳态触发器

2)无稳态触发器。图2-51所示是555单时基芯片构成的一种典型无稳态触发器。该电路的核心是555单时基芯片、电阻R1/R2和电容C。 U C 是输入信号， U o 是输出信号， V CC 是供电电压。

图2-51 555单时基芯片构成的无稳态触发器

通电瞬间，电源电压 V CC 通过R1、R2对C充电，充电电压使 U C 不足(1/3) V CC 时，555的③脚不仅输出高电平电压，而且它内部的放电管截止。随着C充电的不断进行，当C两端的充电电压超过(2/3) V CC 后，555内的RS触发器翻转，使③脚输出低电平，同时它内部的放电管导通，通过R2使C快速放电。当C两端电压低于(1/3) V CC 后，555的③脚再次输出高电平，重复以上过程，从而形成了多谐振荡脉冲。

3)施密特触发器。图2-52所示是555单时基芯片构成的一种典型灯光自动控制电路。该电路的核心是由555单时基芯片、光敏电阻RG等元器件构成的施密特触发器。

无光照时，光敏电阻RG的阻值较大，电源 V CC 通过R分压后提供电压为(1/2) V CC ，而555的⑤脚电位在C的作用下低于(1/2) V CC ，所以555的③脚电位为低电平，不能为继电器K的线圈供电，K的触点闭合，接通EL的供电回路，EL发光。有光照时，RG的阻值迅速变小，使555 的②、⑥脚电位低于(1/3) V CC 后，555的③脚输出高电平电压，该电压使K的线圈产生磁场，致使K内的触点释放，EL熄灭，实现灯光的自动控制。

图2-52 灯光自动控制电路

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物美价廉的小芯片，可设计出上万种电子产品，555芯片工作原理

说起555芯片，想必大家并不陌生，它是一种功能强大，应用及其广泛的芯片，深受广大电子爱好者的青睐。可以说它是一款功能齐全，物美价廉的芯片。

555芯片的工作原理

一开始它被作为定时器应用的，所以大家都统称其为555定时器。

其实，除了定时功能，它还有调光、调压、调速等多种控制及计量检测。还可以用于脉冲振荡、单稳、双稳、交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等功能。

工作原理：

555芯片内部是由三个串联的5k电阻、两个比较器、一个RS触发器、一个反向器和放电开关管T组成。三个串联电阻接电源VCC，每个电阻上的压降是1/3VCC。上面的比较器的同相端接2/3VCC，下面的比较器反相端接1/3VCC。

当2脚触发输入端 TL 的电压小于VCC /3，则此比较器的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。

如果6脚阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。

其还有三个稳态，分别是单稳态、双稳态、无稳态模式可以应用到更多的领域。

555引脚定义

1脚：外接电源负或接地，一般情况下接地

2脚：低触发端TR输入端

3脚：输出端Vo

4脚：复位清零端，当此端接低电平，平时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出均为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：为电压控制端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：高触发输入端

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，对于双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V，一般接用5V即可 。

555芯片的特点

　☞电路结构简单，只需很少的外围电路即可实现特定的作用。

　☞其输出端电流大，驱动能力强，可以与多种设备电路相组合达到控制作用。

☞计时精准确、温度稳定性强，且价格便宜。

总结：555芯片是一款性能可靠，成本低，电路结构简单，功能强大的芯片。被广泛应用在仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

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