我们在使用555时基电路之前应该先了解它的基本特性。按照集成电路的分类方法,数字集成电路以外的集成电路都归入模拟集成电路中,因此关于555时基电路的特性可以从非线性模拟集成电路手册中查找。
一、555电路的型号、封装和引脚
1.型号
我国目前广泛使用的555时基电路的统一型号是:双极型为CB555,CMOS型为CB7555。这两种电路每个集成片内只有一个时基电路,称为单时基电路。此外还有一种双时基电路,在一个集成片内包含有两个完全相同、又各自独立的时基电路。它们的型号分别是CB556和CB7556。表1列出它们的型号和与之对应的国内、国外常用的型号。

2.封装和引脚
555单时基电路的封装有8脚圆形和8脚双列直插型两种。圆形集成电路引脚的编号方法是把引脚朝下,带标志的引脚置于上侧,从带标志的引脚左边开始按逆时针方向顺序编号,见图1(a)。双列直插型单时基电路的引脚编号方法是把集成片平放,从带标志的引脚开始按逆时针方向顺序编号,见图1(b)。556双时基电路的封装只有14脚双列直插型一种。引脚按双列直插型集成电路的统一方法编号,见图1(c)。

CB555(CB7555)单时基电路各引脚的作用见图1(a)、(b)和图2。6脚是阈值输入端TH,2脚是触发输入端TR—,5脚是控制端VC,4脚是主复位端MR—,8脚是电源正极V\(_{CC}\)或VDD,3脚是输出端V\(_{0}\),7脚是放电端DIS,1脚是公共地端GND或VSS。对双时基电路CB556(CB7556)来讲,两个时基电路共用一个电源端(14)和一个地端(7),其余12个脚按左右分开,各为一个独立的时基电路,见图1(c)。为了便于应用,在图2上,用圆圈内的数码表示出单时基电路的引脚号。在小方框内用斜线隔开的2个数码表示出双时基电路左右两个时基电路的引脚号。例如5/9表示左边时基电路输出端V\(_{0}\)1的引脚号是5,右边时基电路输出端V02的引脚号是9。

双极型和CMOS型555电路的内部电路和参数虽然不同,但它们的引脚编号和功能是完全相同的。
二、555时基电路的主要参数
为了正确使用555时基电路,必须对它的基本特性有所了解。双极型和CMOS型时基电路在电特性上是有差别的,应该分别给出。至于双时基电路和单时基电路,除了静态电流,双时基电路应该是单时基电路的一倍以外,其余参数是完全相同的。所以只要列出CB555和CB7555的主要参数并予以说明就可以了。
1.电源电压和静态电流
CB555使用的电源电压是4.6~16伏,CB7555的电压范围比较宽,可以从3~18伏。静态电流也叫电源电流,是空载时消耗的电流。在电源电压是15伏时,CB555的静态电流典型值是10mA,CB7555是0.12mA。电源电压和静态电流的乘积就是静态功耗。可见CMOS型时基电路的静态功耗远小于双极型时基电路。
2.定时精度
555电路在作定时器使用时,CB555和CB7555的定时精度分别是1%和2%。
3.阈值电压和阈值电流
当555电路阈值输入端所加的电压≥\(\frac{2}{3}\)V\(_{CC}\)(或VDD)时,能使它的输出从高电平1翻转成低电平0。电压值2;3V\(_{CC}\)就是它的阈值电压VTH。促使它翻转所需的电流称为阈值电流I\(_{TH}\)。CB555的ITH值约为0.1μA;而CB7555的I\(_{TH}\)值只需50pA(1pA=10\(^{-}\)6μA)。
4.触发电压和触发电流
当555电路触发输入端所加的电压≤\(\frac{1}{3}\)V\(_{CC}\)(或VDD)时,能使它的输出从0翻转成1。电压值1;3V\(_{CC}\)就是它的触发电压VTR。促使它翻转所需的电流称为触发电流I\(_{TR}\)。CB555的ITR值约为0.5μA;而CB7555的I\(_{TR}\)值只需50pA。
5.复位电压和复位电流
在555电路的主复位端MR—上加低电平可以使输出复位,即V\(_{0}\)=0。所加的复位电压VMR应低于1伏。复位端所需的电流称为复位电流I\(_{MR}\)。CB555的IMR约为400μA;而CB7555的I\(_{MR}\)只需0.1μA。
6.放电电流
555电路在作定时器或多谐振荡器使用时,常常利用放电端给外接电容一个接地放电的通路。从图2看到,放电电流要通过放电管VT1,因此它的电流要受到限制,电流太大会把放电管烧坏。规定CB555的放电电流I\(_{DIS}\)不大于200mA。CB7555因为受MOS管几何尺寸的限制,放电电流IDIS的值比较小,约在10~50mA之间,而且是随电源电压V\(_{DD}\)的数值变化的;使用的电源电压越高,放电电流值越大。
7.驱动电流
驱动电流是指555电路向负载提供的电流,也叫负载电流I\(_{L}\)。根据555电路的输出状态和负载的接法可以分成拉出电流和吸入电流两种。当输出是高电平而负载的一端接地时,负载电流从555电路内部流出经过负载入地,因此称为拉出电流,见图3(b)。当输出是低电平而负载的一端接在电源正极时,负载电流从电源正极通过负载流入555内部后入地,因此称为吸入电流,见图4(c)。这两种电流都起到驱动负载的作用,因此统称为负载电流或驱动电流。对CB555来讲,这两种电流的最大值都是200mA。对CB7555来讲,吸入电流稍大,大约是5~20mA;拉出电流较小,约是1~5mA。而且它们的数值也是随着电源电压的提高而增大的。


8.最高工作频率
555电路在作振荡器使用时,输出脉冲的最高频率可达500千赫。
555电路的主要参数见表2。

三、使用555电路时的注意事项。
1.负载的接法
555电路的输出有高电平和低电平两种状态,好象它内部有一个控制开关能自动动作。当输出是高电平时开关向上,输出端V\(_{0}\)通过输出内阻R01接到电源正端,见图3(b)和图4(b)。当输出是低电平时开关向下,输出端V\(_{0}\)通过输出内阻R02接到公共地端,见图3(c)和图4(c)。CB555的两个输出内阻都是十几欧。CB7555的R\(_{0}\)1值较大,约为几百欧;R02值较小,只有几十欧。
由于555电路有两种输出状态,所以负载的接法有两种。
第一种接法是把负载接在555电路输出端V\(_{0}\)和地之间,这是最常用的接法,如图3(a)。在这种接法下,当输出是高电平(V0=1)时,内部开关接到R\(_{0}\)1上,见图3(b)。这时电流从电源正端经过内阻R01流入负载R\(_{L}\)后入地,是从555电路向外流进负载的,所以称为拉出电流或输出电流。当输出是低电平(V0=0)时,内部开关接到R\(_{0}\)2上,见图3(c)。这时负载中没有电流。
第二种接法是把负载接在电源正端和555电路输出端V\(_{0}\)之间,如图4(a)。在这种接法下,当输出是高电平(V0=1)时,内部开关接到R\(_{0}\)1上,见图4(b)。这时负载中没有电流。只有当输出是低电平(V0=0)时,内部开关接到R\(_{0}\)2上,如图4(c)时负载中才有电流流通。这时电流是从电源正端经负载RL和内阻R\(_{0}\)2后入地的,是从外面流进555电路的,所以称为吸入电流或灌入电流。
由于有两种接法,所以在连接负载时应该根据555电路的输出状态和负载的要求来决定负载的连接方法。例如在使用CB7555时为了取得较大的驱动电流,可以选择第二种接法。如果负载是继电器,则因为继电器有常开接点和常闭接点两种不同的接点可供选择,因此使得555电路更加变化多端,灵活方便。
2.负载能力的扩大
从驱动电流这个参数来看,CB555的驱动能力较大,可以直接带动小型继电器、微电机和低阻抗扬声器。CB7555的驱动能力较小、只能使用LED指示灯、压电陶瓷蜂鸣器等负载。要想使CB7555有更大的驱动能力,可以在输出端加一级驱动放大器。即把555电路输出端V\(_{0}\)接到晶体管VT1的基极,把负载RL接到晶体管的集电极或发射极回路中,如图5。这样就可把负载电流扩大到100mA上下,足以带动继电器、微电机等负载。

3.CB555与CB7555的性能比较和选用
从以上介绍看到,CB555的突出优点是驱动能力强,而CB7555的突出优点是电源电压范围宽、输入阻抗高、功耗低。因此在实际应用中,在负载轻、要求功耗低和使用较低电源电压以及定时要求长(定时电阻>10MΩ)的场合,应该选用CB7555或CB7556。而在负载较重的场合则应选用CB555或CB556。
4.注意特殊型号和特殊封装
在使用中有时会遇到一些特殊型号和特殊封装,这时首先应该查阅资料,弄清它们的型号、封装和引脚以及电特性。例如日本三菱公司的M51841是时基电路;而美国国家半导体公司的MM555是模拟门开关电路。(俞鹤飞)