Transcript 555無穩態電路

P11-81 圖11-20
555內部等效電路
P11-81
表11-87
555內部等效電路—腳位介紹
腳位 中文名稱
英文名稱與縮寫
說明

接地
Ground (GND)
共同接地端。

觸發輸入
Trigger (TR)
接受負緣觸發信號，經下比較器，可set
正反器之 Q 端為 Hi。

輸出端
Output (Vo )
經緩衝器(電流放大)輸出。

重置
Reset (RST)
低態動作，當 Reset = 0 時，第腳輸
出為0。

控制電壓
Control (VC )
可控制上限、下限電壓的大小。通常接
一個0.1 μF之電容器，來避免交流雜訊
之干擾。

臨界輸入
Threshold (TH)
接受正緣觸發信號，經上比較器，可
reset 正反器之Q 端為Lo。

放電端
Discharge
內部有一個放電晶體，可提供放電迴路。

電源電壓
Power (VCC )
外加電源，其電壓範圍約 +5V ~ +15V。
分壓網路的功用
P11-82 表11-88
表11-89、表11-90
提供上、下比較器的參考電壓
比較器
參考電壓值
上比較器
下比較器
上比較器的功用
OPA1 的輸出Vo1 = VCC = 高電壓( Hi )；R = 1
OPA1 的輸出Vo1 = 0 = 低電壓(Lo)；R = 0
下比較器的功用
OPA2 的輸出Vo2 = 0 = 低電壓(Lo)；S = 0
OPA2 的輸出Vo2 = VCC = 高電壓( Hi )；S = 1
P11-83
表11-91
RS 正反器的功用
R
S
影響
(上比較器輸出端) (下比較器輸出端)
0
0
0
(第腳< VCC)
1
(第腳<
1
(第腳> VCC)
0
(第腳>
1
1
保持原來狀態(不
改變)
1
0
第腳(輸出)為
高電壓(Hi)
第腳之放電晶
體截止(OFF
0
1
第腳(輸出)為
低電壓(Lo)
第腳之放電晶
體導通(ON)
VCC)
VCC)
不允許使用
P11-83
放電晶體的功用
為一個開集極輸出元件
(在電路中常與外加電容器並聯連接)
飽和：導通(ON)
提供外加電容器放電之迴路。
截止：不通(OFF)
允許外加電容器充電。
輸出緩衝器的功用
提供正常輸出準位
高準位輸出(VOH ) = VCC
低準位輸出(VOL ) = 0
輸出電流 200 mA
表11-92
表11-93
P11-84
555內部等效電路—動作總結
觸發準位
第腳以小於
VCC
為觸發準位(有效觸發)
第腳以大於
VCC
為觸發準位(有效觸發)
造成結果
Vo = Hi
放電晶體開路(open)
Vo = Lo
放電晶體短路(close)
表11-94
P11-84
表11-95
555單穩態電路
電路特點
SW 每按一下，Vo 會有一段
時間( tH ) 輸出高態，之後自
動恢復到低態。
輸出維持在高態的時間，是
由RT、CT 決定而與SW按多久無
關。
電路圖
555單穩態電路—電路原理
P11-85
圖11-21
表11-96
動作順序 1
說明：開關按下，產生負緣觸發( t1 瞬間)
電容器由0 開始
充電
Vo = Hi
放電晶體開路(open)
充電迴路：VCC → RT → CT → 地
555單穩態電路—電路原理
P11-85
圖11-21
表11-97
動作順序 2
說明：開關放開( t1 與 t2 中間)
電容器朝
準位充電
VCC
Vo = Hi
放電晶體開路(open)
充電迴路：VCC → RT → CT → 地
555單穩態電路—電路原理
P11-85
圖11-21
表11-98
動作順序 3
說明：電容電壓影響放電晶體狀態
(t2 瞬間)
電容器充至
(觸發第6 腳)
VCC Vo 由 Hi → Lo
放電晶體短路(close)
555單穩態電路—電路原理
P11-85
圖11-21
表11-99
動作順序 4
說明： 電容放電( t2 瞬間)
電容器瞬間放電至
Vo = Lo
0V、並維持在0V，等 放電晶體短路(close)
待下一次SW 觸發
放電迴路： CT → 第 7 腳 → 地
P11-86
555單穩態電路
輸出高態時間(不穩態)的計算
圖11-21 中tH 時間的充電週期(從0V 上升至
表11-100
VCC 的時間)
電容器充電公式：
公 ∵
；E = VCC；可得
式
導 →
→
引
∴輸出電壓高態時間 tH = 1.1RTCT
(11.91)
P11-87
表11-101
555無穩態電路—簡單型
電路特點
為最簡單的無穩態電路。
可藉由RT 的大小調整輸出頻
率。
工作週期(D%) 固定為50%，
無法改變。
電路圖
555無穩態電路—簡單型 電路原理
P11-87
P11-88
表11-102
圖11-22
說明：電容器波形從點到點(充電)
電容器上的波形( VC ) 與
輸出波形( Vo )
當Vo = Hi時，電容器由
VCC 充至
VCC ，然後觸發第 6 腳，使Vo 由 Hi
→ Lo。
充電迴路：V0 → RT → CT → 地
555無穩態電路—簡單型 電路原理
P11-87
P11-88
表11-103
圖11-22
說明：電容器波形從點到點(放電)
電容器上的波形( VC ) 與
輸出波形( Vo )
當Vo = Lo 時，電容器由
VCC 充至
VCC ，然後觸發第 2 腳，使Vo 由 Lo
→ Hi 。
放電迴路：地 → CT → RT → V0
555無穩態電路—簡單型 P11-88
週期、頻率與工作週期(D %) 的計算
充電週期tH (從
時間)  
VCC 上升至
VCC 的
電容器充電公式：
公 輸出高態電壓時間( tH )
放電週期tL (
時間)  
VCC 下降至
表11-104
VCC 的
電容器放電公式：
輸出低態電壓時間( tL )
式
導
(11.92)
引 週期(T )
週期(T ) = 充電週期( tH )＋放電週期( tL )
T = tH +tL = 0.69 RTCT +0.69 RTCT =1.38RTCT
(11.93)
1.4 RTCT
(11.94)
頻率(f)
(11.95)
工作週期
(D%)
(11.96)
P11-90
表11-105
555無穩態電路—基本型
電路特點
可透過R 1 與R 2 調整輸出的
頻率與工作週期(通常建議調整
R 2 )。
因為充電迴路的電阻數目大
於放電迴路的電阻數目，故此
電路的工作週期必定大於50%。
電路圖
555無穩態電路—工作原理
P11-91
圖11-23
表11-106

說明：
電容器充至
開始充電
段
VCC Vo = Hi
放電晶體開路(open)
充電迴路：VCC → R1 → R2 → CT → 地
555無穩態電路—工作原理
P11-91
圖11-23
表11-107

說明：
點
電容器充至
(觸發第6 腳)
VCC Vo 由 Hi → Lo
放電晶體短路(close)
555無穩態電路—工作原理
P11-91
圖11-23
表11-108

說明：
電容器充至
開始放電
段
VCC Vo = Lo
放電晶體短路(close)
放電迴路： CT → R2 → 第 7 腳 → 地
555無穩態電路—工作原理
P11-91
圖11-23
表11-109

說明：
點
電容器放至
(觸發第2 腳)
VCC Vo 由 Lo → Hi
放電晶體開路(open)
P11-92
555無穩態電路—基本型
週期、頻率與工作週期(D %) 的計算
週期(T )
表11-110
T = 0.69 (充電元件 + 放電元件) = 0.69((R 1 + R 2)CT +
R2CT) = 0.69 (R 1+2R 2)CT
(11.100)
頻率(f )
(11.101)
工作週期
(D%)
(D % > 50%)
(11.102)
P11-93
表11-111
555無穩態電路—改良型
電路特點
可藉由二極體 D 1、D 2 控制
充、放電迴路，使輸出的工
作週期介於0 % < D % < 100 %
之間。
本電路在改變R 1、R 2，調整
工作週期時，頻率亦會連動
受到影響(不易調整)。
電路圖
P11-93
表11-112
555無穩態電路—改良型 工作原理
說明(充電迴路)
電容器
由
VCC
開始充電至
VCC
Vo = Hi
放電晶體開路
(open)
充電迴路：VCC → R1 → D 1
→ CT → 地
P11-93
表11-113
555無穩態電路—改良型 工作原理
說明(放電迴路)
電容器
由
VCC
開始充電至
VCC
Vo = Lo
放電晶體短路
(close)
放電迴路：VCC → D 2 → R2
→ 第 7 腳 → 地
555無穩態電路—改良型 P11-94
週期、頻率與工作週期(D %) 的計算
週期(T )
表11-114
T=0.69(充電元件 + 放電元件) =0.69(R 1CT + R 2CT )
=0.69(R 1 + R 2 )CT
(11.103)
頻率(f )
(11.104)
工作週期
(D%)
(11.105)
P11-94
表11-115
555無穩態電路—獨立型
電路特點
可先由R 2 調整輸出的頻率，
再利用VR 可變電阻調整其工
作週期。
VR 可變電阻的調整只影響工
作週期，不會影響輸出頻率，
即工作週期可獨立調整。
電路圖
P11-95 表11-116
555無穩態電路—獨立型 工作原理
說明(充電迴路)
電容器
由
VCC
開始充電
至
VCC
Vo = Hi
放電晶體開路(open)
充電迴路：
VCC → R1 → Ra → D 1 → CT →
地
P11-95 表11-117
555無穩態電路—獨立型 工作原理
說明(放電迴路)
電容器
由
VCC
開始充電
至
VCC
Vo = Lo
放電晶體短路(close)
充電迴路：
VCC → R2 → D 2 → Rb → 第7腳
→ 地
P11-95 表11-118
555無穩態電路—獨立型
週期、頻率與工作週期(D %) 的計算
週期
(T )
T= 0.69(充電元件 + 放電元件) = 0.69( (R 1 + Ra )CT
+ (R 2 + Rb )C T )
= 0.69(R 1 + R 2 + Ra + Rb )CT
= 0.69(R 1 + R 2 + VR )CT
(VR 可變電阻的調整位置與週期大小無關)
(11.106)
頻率
(f )
(11.107)
工作
週期
(D%)
(11.108)
(11.109)
(11.110)