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)輸入信號的變化來控制輸出信號的變化，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)器用于檢測定時(shí)器的輸入信號，比較器用于比較定時(shí)器的輸入信號和設(shè)定的時(shí)間，放大器用于放大定時(shí)器的輸出信號。

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）不會簡單地增加迷戀?/p>

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R1）的線性三角輸出信號 （Tout），波形（通過R2）和振幅（通過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，因此信號鏈中的某處需要互補(bǔ)信號反相以取消反轉(zhuǎn)并允許 A2 為 U1 提供正反饋。這是 A1 的工作——盡管作為初級反相器的職責(zé)對于自重的運(yùn)算放大器來說可能有點(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 = 零電阻而無限增加。

（ –Pout – V R2 ）微分關(guān)系使 Tout 波形可通過R2 調(diào)節(jié)。圖 2顯示了旋轉(zhuǎn) R2（從 0.05 到 0.95 CW）對 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） 會產(chǎn)生對稱的三角波形，而接近 0 或 1.0 的設(shè)置會產(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。這通過在復(fù)合信號輸入到 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 的斜坡相加來實(shí)現(xiàn)。該總和抵消了 A2 斜坡的開關(guān)點(diǎn)。Tout 保持以Vdd/2為中心對稱。

圖 3 Tout 振幅與 R3 的關(guān)系，0 = 完全逆時(shí)針，1 = 順時(shí)針。

請注意，R3 對 Pout 或 –Pout 幅度沒有影響，它們始終具有完整的 Vss 到 Vdd 偏移。

振蕩頻率受波形和振幅變化的影響，但波形和振幅與頻率無關(guān)，且相互獨(dú)立。因此簡單的設(shè)置方法是先調(diào)整波形（R2）和幅度（R3），再設(shè)置頻率（R1）。這將限度地減少重復(fù)交互“追尾”調(diào)整的需要。

為 C2 顯示的 0.01？F 適用于 kHz 范圍內(nèi)的工作頻率，但當(dāng)然可以針對幾乎任何范圍進(jìn)行更改，為較低頻率增加 C2，為更高頻率減小 C2。

所有輸出都經(jīng)過主動緩沖和低阻抗，使其對負(fù)載不敏感，并且很少需要額外的緩沖。

溫度穩(wěn)定性主要取決于電阻器和電容器的溫度系數(shù)，因?yàn)?555 和 2372 在這方面非常出色。

總 Vdd 電流消耗將取決于 Vdd、工作頻率和輸出負(fù)載，但通常小于 3mA。該振蕩器在低至 3V 的電源電壓下工作的能力低于大多數(shù)其他基于 555 的線性斜坡發(fā)生器。