555时基电路原理以及应用

555内部电原理图

　　我们知道,555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。
　　在实际应用中,除了单一品种的电路外,还可组合出很多不同电路,如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳,双稳和无稳的组合等。这样一来,电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路,更好的理解555电路,这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳,把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型,指出他们的结构特点或识别方法外,还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。

　　单稳类电路
单稳工作方式,它可分为3种。见图示。
　　第1种（图1）是人工启动单稳,又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元,并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式,也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。

第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多,都比较复杂。为简单起见,我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1;使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。

双稳类电路
　　这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。
　　第一种（见图1）是触发电路,有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定,2段输入;也可是2端固定,6端输入。

第2种（见图2）是施密特触发电路,有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。[page]

双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。这是双稳工作方式的结构特点。2.2.2单元电路中的C1只起耦合作用,R1和R2起直流偏置作用。

　　无稳类电路
　　第三类是无稳工作方式。无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多。为简单起见,也把它分为三种。
　　第一种（见图1）是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。

第二种（见图2）是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同,因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。

　　第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂,为简单起见,只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。

　　无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联,只有一个电阻RA的无稳电路,这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。
　　以上归纳了555的3类8种18个单元电路,虽然它们不可能包罗所有555应用电路,古话讲：万变不离其中,相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。
　　各种应用电路
555触摸定时开关
　　集成电路IC1是一片555定时电路,在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压,电容C1通过555第7脚放电完毕,第3脚输出为低电平,继电器KS释放,电灯不亮。

　   当需要开灯时,用手触碰一下金属片P,人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端,使555的输出由低变成高电平,继电器KS吸合,电灯点亮。同时,555第7脚内部截止,电源便通过R1给C1充电,这就是定时的开始。
当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时,555第7脚道通使C1放电,使第3脚输出由高电平变回到低电平,继电器释放,电灯熄灭,定时结束。
定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。按图中所标数值,定时时间约为4分钟。D1可选用1N4148或1N4001。[page]
　　相片曝光定时器
　　附图电路是用555单稳电路制成的相片曝光定时器。用人工启动式单稳电路。
　　工作原理：
　　电源接通后,定时器进入稳态。此时定时电容CT的电压为：VCT=VCC=6V。对555这个等效触发器来讲,两个输入都是高电平,即VS=0。继电器KA不吸合,常开点是打开的,曝光照明灯HL不亮。

　　按一下按钮开关SB之后,定时电容CT立即放到电压为零。于是此时555电路等效触发的输入成为：R=0、S=0,它的输出就成高电平：V0=1。继电器KA吸动,常开接点闭合,曝光照明灯点亮。按钮开关按一下后立即放开,于是电源电压就通过RT向电容CT充电,暂稳态开始。当电容CT上的电压升到2/3VCC既4伏时,定时时间已到,555等效电路触发器的输入为：R=1、S=1,于是输出又翻转成低电平：V0=0。继电器KA释放,曝光灯HL熄灭。暂稳态结束,有恢复到稳态。
　　曝光时间计算公式为：T=1.1RT*CT。本电路提供参数的延时时间约为1秒~2分钟,可由电位器RP调整和设置。
　　电路中的继电器必需选用吸合电流不应大于30mA的产品,并应根据负载（HL）的容量大小选择继电器触点容量。

　　单电源变双电源电路
附图电路中,时基电路555接成无稳态电路,3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平时,C4被充电;低电平时,C3被充电。由于VD1、VD2的存在,C3、C4在电路中只充电不放电,充电最大值为EC,将B端接地,在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。

简易催眠器
　　时基电路555构成一个极低频振荡器,输出一个个短的脉冲,使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关,则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。

直流电机调速控制电路
　　这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的,脉冲占空比越大,电机电驱电流就越小,转速减慢;脉冲占空比越小,电机电驱电流就越大,转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极电驱电流不大于200mA时,可用CB555直接驱动;如电流大于200mA,应增加驱动级和功放级。

图中VD3是续流二极管。在功放管截止期间为电驱电流提供通路,既保证电驱电流的连续性,又防止电驱线圈的自感反电动势损坏功放管。电容C2和电阻R3是补偿网络,它可使负载呈电阻性。整个电路的脉冲频率选在3~5千赫之间。频率太低电机会抖动,太高时因占空比范围小使电机调速范围减小。

用555制作的D类放大器
 

由IC555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器,占空比为50%,控制端5脚输入音频信号,3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号,经L、C3接调、滤波后推动扬声器。
　　风扇周波调速电路
　　夏天要来了,电风扇又得派上用场。这里介绍一个电风扇模拟阵风周波调速电路,可以为将我们家里的老式风扇增加一个实用功能,也算是一个迎接夏天到来的准备吧。下面介绍其工作原理。

　　电路见图1a。电路中NE555接成占空比可调的方波发生器,调节RW可改变占空比。在NE555的3脚输出高电平期间,过零通断型光电耦合器MOC3061初级得到约10mA正向工作电流,使内部硅化镓红外线发射二极管发射红外光,将过零检测器中光敏双向开关于市电过零时导通,接通电风扇电机电源,风扇运转送风。在NE555的3脚输出低电平期间,双向开关关断,风扇停转。
　　MOC3061本身具有一定驱动能力,可不加功率驱动元件而直接利用MOC3061的内部双向开关来控制电风扇电机的运转。RW为占空比调节电位器,亦即电风扇单位时间内（本电路数据约为20秒）送风时间的调节,改变C2的取值或RW的取值可改变控制周期。
　　图1b电路为MOC3061的典型功率扩展电路,在控制功率较大的电机时,应考虑使用功率扩展电路。制作时,可参考图示参数选择器件。由于电源采用电容压降方式,请自制时注意安全,人体不能直接触摸电路板。
　　电热毯温控器
　　一般电热毯有高温、低温两档。使用时,拨在高温档,入睡后总被热醒;拨在低温档,有时醒来会觉得温度不够。这里介绍一种电热毯温控器,它可以把电热毯的温度控制在一个合适的范围。

工作原理：
　　电路如图所示。图中IC为NE555时基电路。RP3为温控调节电位器,其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阀电位Vf,且V5=Vf=2Vz。220V交流电压经C1、R1限流降压,D1、D2整流、C2滤波,DW稳压后,获得9V左右的电压供IC用。室温下接通电源,因已调V2Vz,V6≥Vf时,IC翻转,3脚变为低电平,BCR截止,电热丝停止发热,温度开始逐渐下降,BG1的ICEO随之逐渐减小,V2、V6降低。