555模擬定時(shí)器的設(shè)計(jì)思路

555定時(shí)器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。只要外部配接少數(shù)幾個(gè)阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。555定時(shí)器的電壓范圍寬，雙極型555定時(shí)器為5~16 V，CMOS 555定時(shí)器為3~18 V?？商峁┡cTTL及CMOS數(shù)字電路兼容的接口電平。555定時(shí)器還可以輸出一定的功率，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、指示燈、揚(yáng)聲器等。它在脈沖波形的產(chǎn)生與變換、儀器與儀表、測(cè)量與控制、家用電器與電子玩具等領(lǐng)域都用著廣泛的應(yīng)用。

TTL單定時(shí)器型號(hào)的最后3位數(shù)為555，雙定時(shí)器的為556；CMOS但定時(shí)器的最后4位數(shù)為7555，雙定時(shí)器的為7556.它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。

555模擬定時(shí)器是一種用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能的模擬電子電路，它可以根據(jù)輸入信號(hào)的變化來(lái)控制輸出信號(hào)的變化，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性高，可以用于實(shí)現(xiàn)各種定時(shí)功能，如定時(shí)器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。

555模擬定時(shí)器的設(shè)計(jì)思路是先確定定時(shí)器的工作模式，然后根據(jù)工作模式確定定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)，最后根據(jù)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定時(shí)器的電路。555模擬定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)部分組成：觸發(fā)器、比較器和放大器。觸發(fā)器用于檢測(cè)定時(shí)器的輸入信號(hào)，比較器用于比較定時(shí)器的輸入信號(hào)和設(shè)定的時(shí)間，放大器用于放大定時(shí)器的輸出信號(hào)。

一個(gè)555模擬定時(shí)器的設(shè)計(jì)思路，可以產(chǎn)生任意三角波/鋸齒波，其波形和頻率由電位器控制。

如果您能列出圍繞 555 模擬定時(shí)器設(shè)計(jì)的所有振蕩器的列表，那將令人難以置信?？勺冋伎毡?、線性斜坡、三角形、鋸齒波等填充了這個(gè)擁擠的電路聚寶盆。此處描述的拓?fù)涮剿髁艘恍┬碌暮陀杏玫目赡苄?，因此（希望）不?huì)簡(jiǎn)單地增加迷戀。

圖 1顯示了新的振蕩器，基于 CMOS 555 U1，在反饋環(huán)路中帶有 RRIO（軌到軌輸入-輸出）運(yùn)算放大器積分器 A2，生成具有可調(diào)頻率（通過(guò)R1）的線性三角輸出信號(hào) （Tout），波形（通過(guò)R2）和振幅（通過(guò)R3）。這是它的工作原理。

圖 1三角形/鋸齒/等。振蕩器。

A2 的積分器本質(zhì)上是反相的，因此信號(hào)鏈中的某處需要互補(bǔ)信號(hào)反相以取消反轉(zhuǎn)并允許 A2 為 U1 提供正反饋。這是 A1 的工作——盡管作為初級(jí)反相器的職責(zé)對(duì)于自重的運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)可能有點(diǎn)貶低。

A1 的軌到軌輸出（–Pout = Vss 到 Vdd）和波形設(shè)置V R2（同樣是 Vss 到 Vdd）之間的差異是 A2 集成的輸入，產(chǎn)生線性斜坡

dV/dT = -（–Pout – V R2 ）/R1C2。這種關(guān)系使得振蕩器頻率與 R1 成反比，理論上隨著 R1 接近全 CW = 零電阻而無(wú)限增加。

（ –Pout – V R2 ）微分關(guān)系使 Tout 波形可通過(guò)R2 調(diào)節(jié)。圖 2顯示了旋轉(zhuǎn) R2（從 0.05 到 0.95 CW）對(duì) Tout 的影響。A2 的 RR 輸入使它工作，即使 R2 運(yùn)行任意接近 Vdd（完全 CW）或 Vss（完全 CCW）。

圖 2三角輸出（Tout）波形與 R2 的關(guān)系。

根據(jù)圖 2，將 R2 設(shè)置為跨度中值（0.5）會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱的三角波形，而接近 0 或 1.0 的設(shè)置會(huì)產(chǎn)生鋸齒波。脈沖輸出 Pout 的占空比也跟隨 R2，范圍從 R2 接近零時(shí)接近 0%，R2 在中跨度時(shí)為 50%，R2 接近全 CW 時(shí)接近 100%，而反函數(shù) –Pout 提供補(bǔ)充。

圖 3顯示了 R3、R4、R5 反饋環(huán)路如何控制 Tout 幅度，從接近零（R3 完全逆時(shí)針）到2Vdd/3（全順時(shí)針）可變，后者是通常 555 Vdd/3 振蕩跨度的兩倍。這通過(guò)在復(fù)合信號(hào)輸入到 U1 的Th（閾值）和Tr（觸發(fā)）引腳之前將 Pout 和 –Pout 脈沖的可調(diào)比率與 A2 的斜坡相加來(lái)實(shí)現(xiàn)。該總和抵消了 A2 斜坡的開(kāi)關(guān)點(diǎn)。Tout 保持以Vdd/2為中心對(duì)稱。