IC定时电路和延时电路

定时电路是指电路启动后输出端立即变换输出状态，经过一定时间t后，恢复原输出状态的这类电路。输出端可以是原为低电平，启动后立即变为高电平，经一定时间t后，又由高电平恢复为低电平，以后就维持在这个低电平；也可以是输出端原为高电平，启动后立即变为低电平，经一定时间t后，又由低电平变为高电平，以后维持为高电平。定时时间t是个可调的不定常数，一般t可以是几秒、几分、几十分甚至更长的时间。

图1a是用一个CMOS D触发器组成的定时电路，只用了一片“CO43双D触发器”的一半。工作原理很简单，按一下启动按钮AN之后，D触发器的置位端S=“1”，使输出端Q=“1”、Q-=“0”，经非门F\(_{1}\)反相后，输出CP为高电平。二极管D因反偏而截止，电容C1通过电阻R\(_{1}\)、电位器RW充电，使D触发器的复位端R点的电压V\(_{R}\)按指数曲线上升。经时间t后，VR上升到足以使D触发器复位，立即使Q=“0”、Q-=“1”，输出端由高电平变为低电平。t=0.7（R\(_{1}\)+RW)·C\(_{1}\)。当R1=200KΩ、R\(_{W}\)=1MΩ、C=220μF时，定时控制时间t可以从30秒调到3分钟。图1b表示各点相应的波形。

去掉非门F\(_{1}\)，就变成低电平定时电路。

图2是应用CMOS 555对基集成电路组成的定时电路。用这种集成电路组成定时电路更为简单，图2a是输出高电平定时电路，图2b是输出低电平定时电路。定时时间t=1.1R·C，它可以获得几十微秒到几十分钟之间的定时。

因为这类电路的定时时间都和电容的充放电曲线有关，所以定时时间t不可能很精确，重复性也不会太好，采用小电容大电阻的电路，比采用大电容小电阻的电路，t的重复性会较好些。

如果想得到精确定时电路，可以采用数字钟（例如本刊1983年第2期介绍的石英晶体钟）再加一组预置数字控制，如图3所示。与非门F\(_{2}\) 和F3组成RS触发器，与非门F\(_{1}\)是数字钟预置时间用的控制门。按一下启动按钮AN，F3 输出端由低电平变成高电平，使与非门F\(_{4}\)输出端变为低电平。当数字钟走到预置时间，使控制门F1的四个输入端都为高电平，门F\(_{1}\)输出端变为低电平，使门F2、F\(_{3}\)组成的RS触发器翻转，门F3输出端便恢复到低电平，门F\(_{4}\)输出端恢复高电平，门F4的输出可用以控制继电器等执行机构，这就实现了定时控制。图3中的B\(_{1}\)4是四个拨盘开关，用以预置时间，秒十位和分十位只有0～5六个数，所以从数字钟引出的秒十位和分十位的代码引出线只有三根，不需最高位。拨盘开关的输入端与输出端间，通过二极管2CP10和100KΩ电阻组成与门，只有当输入信号达到拨盘上预置的数字时，拨盘开关的输出端才为高电平。定时电路的应用相当广泛，例如理疗作红外线照射、针炙等时，需要定时控制；烤面包、糕点等时也需要定时；照片冲洗、洗衣机正反转等等都需要用到定时装置。

在脉冲电路中，为了配合时序，经常要用到延时电路；此外，如继电器的延时吸合、延时释放，互锁与自锁的延时作用等方面也离不开延时电路。与定时电路相比，延时电路的时间常数一般比较短，可以是几十微秒、几毫秒或几秒、几十秒。图4和图5是两种用一片CMOS J210“两组单稳态电路”组成的延时电路。图4是用上升沿触发的延时电路，即输入端接收到一个脉冲上升沿，延迟时间τ后，从输出端（Q\(_{2}\)）送出一个上升脉冲。图5是用下降沿触发的延时电路，即输入端接收到一个脉冲下降沿，延迟时间τ后，从输出端（Q2）送出一个上升脉冲。输出与输入的波形关系亦示于图中。延迟时间τ决定于时间常数R\(_{1}\)C1，延迟脉冲的宽度决定于时间常数R\(_{2}\)C2。图6和图7是用12片CMOS C40106“六施密特触发器”组成的延时电路。图6采用上升沿触发，图7采用下降沿触发。输出与输入的波形关系示于图中。图6中的延迟时间：

图7中的延迟时间：

式中V\(_{DD}\)为电源电压，VT-为施密特触发器的负向阈值电压，V\(_{T}\)+为施密特触发器的正向阈值电压。(凌肇元)