刘之义1,曹淑服2
(1·河北科技大学信息科学与工程学院,河北石家庄 050054;2·河北经贸大学信息技术学院,河北石家庄 050061)
摘 要:阈值电压决定555IC定时器输出电压的翻转时刻。把555IC输出端或辅助输出端的电压反馈到电压控制输入端,形成输出的数字信号反馈,使内部2个比较器的阈值电压随之浮动。利用反馈使阈值电压自浮动的原理,可在不改变外部时间常数的情况下,把555IC的定时时间延长3倍左右,使定时电路得以简化,降低制作成本,是555IC延长定时时间的一个新思路。
关键词:555定时器;反馈;阈值电压;自浮动;定时
中图分类号:TN409 文献标识码:A
555IC定时器[1,2] 定时时间的长短由定时器和外部定时元件的时间常数决定。在外部定时元件一定的情况下,则定时主要取决于555IC内部2个比较器的基准电压决定的阈值电压(VTH,VTR)。改变555IC的控制电压(VCO),就改变了比较器的基准电压和阈值电压,就可达到调整定时长短的目的。改变控制电压(VCO)的方式方法通常为外加控制电压。本文以新颖独特的方式,用反馈的方法改变控制电压(VCO),使阈值电压自浮动,达到自动控制阈值电压、延长定时的目的,电路简单,有突出的优点。
1 555IC定时器阈值电压自浮动的基本原理
将555IC的电压控制端(VCO)5脚经二极管与输出端V O(或辅助输出端(DIS)7脚)相连,如图1所示,就构成了555IC阈值电压自浮动电路。二极管D起反馈和电平转移作用。显然这种接法构成了反馈———数字信号的反馈。工作原理等效电路如图2所示。
555IC的输出电压V O为数字信号。当V O为低电平VOL时,(同时放电端7脚内部的放电三极管T6导通),5脚电压下降为(VOL+V D),(通常小于VCC/3),这就使阈值端6脚的阈值电压V TH为(VOL+VD),触发端2脚的阈值电压VTR为(VOL+V D )/ 2,即2个阈值电压下浮。
当555IC的输出VO为高电平VOH时,(同时放电端7脚内部的放电三极管T6截止),5脚电压上升为2VCC/3,这就使阈值端6脚的阈值电压VTH为2VCC/3,触发端2脚的阈值电压V TR为VCC/3,即2个阈值电压上浮。
显然如此的反馈实现了555IC定时器阈值电压的自浮动。
应当注意,反馈形式和元件应当合适,可在导线、电阻、电容、二极管中选择。反馈电压的大小必须能保证555IC所构成的电路能正常工作,需要时应进行电平转移。
2 555IC阈值电压自浮动的应用
555IC阈值电压自浮动可以延长555IC的定时时间(在外部定时元件的时间常数一定的情况下),或减小外部定时元件的定时常数(在定时时间一定的情况下)。这对减小电路体积和制作成本很有实用价值。
下面仅就阈值电压自浮动原理在555多谐振荡器的应用进行探讨。
2.1 举 例
图3是把阈值电压自浮动原理用于555多谐振荡的电路之一例。
该电路使能的2个阈值电压分别为VTH=2VCC/ 3和VTR=(VOL+V D)/ 2,因此,电容C上的充电电压VC的范围增大为(VOL+V D)/2~2VCC/3,故振荡周期成倍延长,振荡电路的V C和V O的工作波形如图4所示
2.2 定时时间的计算
输出信号的高电平时间TH和低电平时间TL及周期T可按如下计算:
对于式(1),当VCC远大于(VOL+VD)时,TH=(R 1+R 2)Cln3≈1.10(R 1+R 2)C,比阈值不浮动时的高电平时间TH=(R 1+R 2)Cln2≈0.69(R 1+R 2)C延长了0.59倍。对于式(2),当二极管D采用硅管时,VOL+VD≈1V,故TL=R 2 Cln(4/3)VCC。显然,TL与电源电压VCC有关。555IC的电源电压VCC通常在5~15 V的范围内选定,故T L=(1.90~3.0)·R 2 C,比阈值不浮动时的低电平时间T L=R 2Cln2≈0.69R2C延长了1.75~3.35倍。2.3 实验结果(表1)
3 结束语
利用反馈使阈值电压自浮动的原理,可在不改变外部定时元件的情况下把555IC的定时时间延长3倍左右,使定时电路得以简化,降低制作成本,是555IC定时器应用的一个新思路,可推广用于类似电路,有实用价值和开发的余地。对于图1所示电路,若采用电阻或电容反馈时,延时时间的长短与电阻值或电容量的大小密切相关。
参考文献:
[1] 阎 石·数字电子技术基础(第4版)[M]·北京:高等教育出版社,1998·
[2] 陈永甫·555集成电路应用800例[M]·北京:电子工业出版社,1992·
