時基集成電路555并不是一種通用型的集成電路，但它卻可以組成上百種實用的電路，可謂變化無窮，故深受人們的歡迎。
555時基電路具有以下幾個特點：
（1）555時基電路，是一種將模擬電路和數(shù)字電路巧妙結(jié)合在一起的電路；
（2）555時基電路可以采用4．5～15V的單獨電源，也可以和其它的運算放大器和TTL電路共用電源；
（3）一個單獨的555時基電路，可以提供近15分鐘的較準確的定時時間；
（4）555時基電路具有一定的輸出功率，最大輸出電流達200mA，可直接驅(qū)動繼電器、小電動機、指示燈及喇叭等負載。
因此，555時基電路可用作：脈沖發(fā)生器、方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、自由振蕩器、內(nèi)振蕩器、定時電路、延時電路、脈沖調(diào)制電路、儀器儀表的各種控制電路及民用電子產(chǎn)品、電子琴、電子玩具等。
現(xiàn)以5G1555時基集成電路為例，說明其各腳功能。
5G1555時基電路有兩種結(jié)構(gòu)。一種為金屬圓殼封裝（型號為5G1555），其外貌與管腳排列如圖39-1中（a）所示；另一種為陶瓷雙列封裝（型號為5G1555C），其外貌與管腳排列如圖39-1中（b）所示。
圖39-1
無論是進口或國產(chǎn)的時基555集成電路，還是用何種材料封裝，其內(nèi)部電路原理和管腳的功能則是完全一致的。其各管腳功能如下：
①腳接電源地線，即電源的負極；
②腳為低電位觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端；
③腳為輸出端，可將繼電器、小電動機及指示燈等負載的一端與它相連，另一端接地或電源的正極；
④腳為低電位復位端；
⑤腳為電壓控制端，主要是用來調(diào)節(jié)比較器的觸發(fā)電位；
⑤腳為高電位觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端；
⑦腳為放電端；
⑧腳接電源正極。弄清各管腳的功能后，正確運用555時基集成電路就十分容易了。
今列舉555時基電路若干種如下，供讀者選用與開拓。
1．救護車鈴聲橫擬電路
救護車鈴聲模擬電路如圖39-2所示。
圖39-2
圖中，IC1555組成頻率為1Hz的振蕩電路，IC2555組成高頻振蕩器，其振蕩頻率被頻率為1Hz的振蕩器調(diào)制，即當IC1的③腳輸出高電平時，IC2振蕩器的振蕩頻率低；當IC1的③腳輸出低電平時，IC2振蕩器的振蕩頻率高，這樣就導致?lián)P聲器中發(fā)出“滴-嘟、滴-嘟”的聲響。
救護車鈴聲模擬印刷電路如圖39-3所示。
圖39-3
2．直流升壓電路
直流升壓器在許多便攜式儀器中有著廣泛的用途，因為這類儀器多是直流（干電池）供電，而其中有的局部電路需要較高的電壓，便需升壓電路提供。通常采用的升壓電路，是類似變壓器的小電感，電路既復雜制作又麻煩，用555時基電路取而代之，電路既簡單，工作又可靠。
直流升壓器的電路圖如圖39-4所示。
圖39-4
圖中，IC555時基電路是組成自激多諧振蕩器，和C決定其振蕩頻率在20kHz左右，輸出端的電壓約為輸入電壓（即電源電壓）的2～2．5倍，負載能力可達50mA。
直流升壓器的印刷電路如圖39-5所示。
圖39-5
3．高壓產(chǎn)生電路
高壓產(chǎn)生電路如圖39-6所示。
圖39-6
圖中，IC555時基電路與電阻R1、R2和電容C1、C2組成無穩(wěn)態(tài)振蕩電路，當電源接通后，電路產(chǎn)生高頻振蕩，直接推動功率放大管BG，經(jīng)放大后的振蕩電流由升壓變壓器B的升壓，再經(jīng)高壓硅堆整流，即可得到3～5kV的直流高壓，可用于負離子發(fā)生器及靜電吸塵等方面。
BG的β＞25，BVCEO＞50V。
B可選用22．9～30．5cm（9～12英寸）電視機行輸出變壓器，高壓包不動，低壓包用φ0．5mm左右的高強度添包線，繞25～30圈，也可直接使用摩托車上的點火線圈。
D為15kV的高壓硅堆。
高壓產(chǎn)生電路的印刷電路如圖39-7所示。
圖39-7
4．定時循環(huán)電路
數(shù)控線切割機床，在走絲筒換向期間需關(guān)閉高頻脈沖電源，經(jīng)一段時間換向再開啟高頻電源，以防止因鉬絲抖動發(fā)生燒傷工件或斷絲事故，為此多采用交流接觸器、行程開關(guān)進行轉(zhuǎn)換自鎖，以達到走絲筒換向的目的。利用555時基電路，同走絲筒電機兩換向接觸器的常閉觸點相結(jié)合，即可省去其它接觸器、行程開關(guān)等控制部分，不僅能達到換向目的，而且工作穩(wěn)定可靠，又無觸點磨損。
定時循環(huán)電路如圖39-8所示。
圖39-8
走絲電機未開啟時，兩接觸器常閉觸頭1CJ、2CJ均處在閉合狀態(tài)，使三極管BG的基極為零電位而截止，BG集電極為高電平，IC555復位，其③腳輸出呈低電平，繼電器J不動作，J是原機床上用作高頻電源開關(guān)控制的繼電器。這樣，即便機床開、關(guān)出現(xiàn)順序錯誤（在未啟動走絲筒前卻先打開了高頻電源的控制開關(guān)），機床也不會輸出高頻電源，或者鉬絲與工件短路時也不會燒傷鉬絲，因此克服了原機床控制電路的缺點。
當走絲電機開啟后，常閉觸點1CJ斷開，BG管立即導通，集電極呈低電位，IC555置位，③腳輸出高電平，繼電器J吸合，其上的常開觸點閉合，接通高頻電源。換向時，CJ、2CJ閉合，IC555迅速復位，③腳呈低電平，J釋放，其常開觸點斷開，切斷高頻電源。電容C經(jīng)555內(nèi)部的放電管及1CJ、2CJ放電，為C再次充電做好準備。換向后2CJ斷開，電源經(jīng)R2、555內(nèi)的放電管向C充電，經(jīng)1秒的時間C上的充電電壓達到BG管基極工作電壓，BG又導通，使機床開啟高頻電源換向，爾后周而復始地重復上述過程。
定時循環(huán)電路的印刷電路如圖39-9所示。
圖39-9
5.玩具電子琴電路
圖39-10為玩具電子琴電路，它不僅元件少、成本低、容易調(diào)試，而且音色也較好。
圖39-10
IC555組成自激多諧振蕩器，在⑦腳與電源之間加入一組音調(diào)電阻R1～R15，即是一架玩具電子琴。未按琴鍵K1～K5時，時基電路555不振蕩，揚聲器不發(fā)聲；按下某一琴鍵時，揚聲器依555的振蕩頻率，發(fā)出相應的聲響。
電阻R1～R15的選擇調(diào)整方法，是用一只60～100kΩ的電位器，先接入電路，從高音（或低音）開始，轉(zhuǎn)動電位器，使揚聲器發(fā)出一個起始的標準音階，測出電位器的阻值，并換上相同阻值的固定電阻，這樣即可確定各音階所需的電阻阻值。
玩具電子琴不能演奏復音樂曲，可以采用連指演奏，使其音響柔和悅耳。
6．高效率調(diào)寬穩(wěn)壓電路
高效率調(diào)寬穩(wěn)壓電路，是指輸出電壓的高低與電容無關(guān)，其輸出電壓只決定于“脈沖寬度”比，那樣便可大大提高電源穩(wěn)定度。
高效率調(diào)寬穩(wěn)壓電路如圖39-11所示。
圖39-11
穩(wěn)壓電路原理：設Tm為時基電路555③腳輸出高電平時的脈沖寬度
Tmin為輸出低電平時的脈沖寬度
Um為脈沖高電平時電壓
Us為輸出的穩(wěn)壓電壓
則Us=Tm Tm+Tmin·Um
由上式可知：當Tmin為一常數(shù)時，則輸出電壓的高低，只取決于Tm。
從圖39-11中又知，三極管BG1集電極電流的大小取決于BG2和輸出電壓Us的高低，而Tmin＝R4C1Ln2，Tm取決于三極管BG1集電極電流大小。可見，合理選擇反饋回路參數(shù)，便可以保證輸出電壓的穩(wěn)定度。
穩(wěn)壓過程：當某種原因使輸出電壓升高時，BG2管集電極電流增大，BG1集電極電流也隨之增大，電容C1充電速度加快，TTm變窄，而Tmin不變，故Us降低，達到穩(wěn)定輸出的目的。
在滿足R1＝R2＝R3的條件下，反饋回路的關(guān)鍵元件的參數(shù)，按下式計算：
Us=Rw1+Rw2 Rw2·E2 [R4 R (Um-0.9)+E]
從公式中可看出，輸出電壓的高低只決定“脈沖寬度比”，而與電容C1無關(guān)，故提高了輸出電源的穩(wěn)定性。
高效率調(diào)寬穩(wěn)壓電路的印刷電路如圖39-12所示。
圖39-12
7．線性溫度-頻率變換電路
線性溫度-頻率變換電路如圖39-13所示。
在圖中，當時基電路555的③腳輸出高電平時，三極管BG1、BG2均導通，定時電容C便以時間常數(shù)τ＝Rt·C的速率充電。當C上的充電電壓達2/3電源電壓時，時基電路555被復位，③腳輸出低電平，使BG1、BG2截止。電容C便通過時基電路555的內(nèi)部放電管、Rt及③腳以τ＝Rt·C的速率放電，則BG2管輸出的脈沖周期與熱敏元件Rt的關(guān)系是：
T＝K·Rt（K=1．4CK為一常數(shù)）
由此可見，輸出周期T與Rt成正比。合理地選擇Rt的工作區(qū)域，便可以保持溫度與其阻值成線性關(guān)系，即輸出頻率與溫度成線性關(guān)系。
線性溫度一頻率變換電路的印刷電路如圖39-14所示。
8.快速響應過流保護電路
快速響應過流保護電路如圖39-15所示。
圖39-15
用時基電路555組成的穩(wěn)壓過流保護電路，其動作時間可達100μs。
正常情況下，電位器W中心頭的電位被箝在2/3·UDW，則UR3＝0V，三極管BG1截止，時基電路555的③腳輸出高電位，對電源調(diào)整管BG2不起作用；當負載過流時，UR3電位上升，使BG1導通，時基電路555的④腳電位變低電位，③腳輸出亦是低電位，調(diào)整管BG2截止，實現(xiàn)過流保護。當輸出超過一定電壓（即 (Rw1+Rw2) Rw2 UDW）時，時基電路555被復位，輸出低電位，達到過壓保護的目的。
在出現(xiàn)“保護動作”后，按一下復位起動按鈕AN，即可復位。
快速響應過流保護電路的印刷電路如圖39-16所示。
圖39-16
9．逆變時序觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路
在大功率直流-交流三相逆變電源系統(tǒng)中，為達到將直流逆變?yōu)槿嘟涣麟姷哪康?，對可控硅組系列的觸發(fā)脈沖是有嚴格要求的。如：要求每只可控硅的導通角相等，以保持相與相之間的波形一致；觸發(fā)脈沖占空比為0．5，以保持波形的對稱性；觸發(fā)脈沖的時序相差為T／6（即60°），以保證其相位差為120°；觸發(fā)脈沖的波形為方波并有足夠的脈寬，以滿足大電流可控硅的觸發(fā)需要；以及觸發(fā)脈沖應用隔離方式輸出，來實現(xiàn)可控硅的不同聯(lián)接方式等。
鑒于對觸發(fā)脈沖的要求條件十分苛刻，一般的時序觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路都較復雜，可靠性也差，故采用時基電路555為核心組成的逆變時序觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路，不僅時序準確，工作可靠性高、功耗小，而且電路簡單、元件少、成本低，適于批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)。
逆變時序觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路如圖39-17所示。
圖39-17
（1）電路組成
IC1時基電路組成50Hz方波發(fā)生器；
BG1、C2、D2形成線性鋸齒波；
IC2、IC3時基電路組成脈沖移相；
IC4、IC5時基電路組成脈沖展寬；
三極管BG2～BG7組成脈沖功率放大。
（2）工作原理
①50Hz方波發(fā)生器
當電容C1以τ1＝R1·C1速率充電，且充電電壓＜2／3電源電壓時，IC1處于置位狀態(tài)，其③腳輸出高電平；當C1上的充電電壓上升到2／3電源電壓時，IC1由置位狀態(tài)轉(zhuǎn)為復位狀態(tài)，則③腳輸出低電平，電容C1經(jīng)IC1內(nèi)部的放電管，以τ＝R2·C1的速率放電。當電容C1的放電電壓降至1／3電源電壓時，IC1又由復位狀態(tài)轉(zhuǎn)為置位狀態(tài)，開始周而復始地循環(huán)，IC1③腳便輸出與電源電壓高低無關(guān)的50Hz方波。
②鋸齒波的形成
場效應管BG1與電位器W組成恒流源，提供一個恒定的漏極電流，隨時間增加，電容C2上的充電電壓以K·t（斜率K＝漏極電流 C2）的直線規(guī)律上升。當時間達到方波結(jié)束財，輸入電壓躍變?yōu)榱?，C2又以K·T充的速率經(jīng)二極管D2和IC1內(nèi)部的RS觸發(fā)器迅速放電，使電容C2兩端形成與輸入脈沖寬度，頻率均相等的50Hz斜率為K的鋸齒波形。
③脈沖移相
時基電路IC2、IC3為移相電路。其中IC2時基移相電路，其電源是取自穩(wěn)壓管D3、D4，穩(wěn)壓值為十10V。當鋸齒波電壓＜2／3穩(wěn)壓值時，IC2處于置位狀態(tài)，③腳輸出高電平；當鋸齒波電壓≥2／3穩(wěn)壓值時，IC2由置位狀態(tài)轉(zhuǎn)為復位狀態(tài)，③腳輸出低電平。
對于IC3時基移相電路，電源電壓是取自穩(wěn)壓管D4，穩(wěn)壓值為十5V。當鋸齒波電壓＜2／3穩(wěn)壓值時，IC3處于置位狀態(tài)，③腳輸出高電平；當鋸齒波電壓≥2／3穩(wěn)壓值時，IC3由置位狀態(tài)轉(zhuǎn)為復位狀態(tài)，③腳輸出低電平。
顯而易見，IC2的③腳輸出脈沖下降沿比IC3③腳輸出脈沖下降沿滯后T／6時間（相當60°），而IC1③腳輸出脈沖下降沿又滯后IC2③腳輸出脈沖下降沿T／6時間，故完成三脈沖移相任務。
④脈沖展寬
脈沖展寬，是為了實現(xiàn)每個系列脈沖串的寬度及占空比的一致性。IC2、IC3輸出的脈沖下降沿為后一級的觸發(fā)信號，使IC4、IC5輸出相應的脈沖寬度，IC4、IC5時基電路均工作在單穩(wěn)狀態(tài)。
對于IC5單穩(wěn)電路，當鋸齒波電壓＜2／3穩(wěn)壓值時，由于電容C5不與IC5的②腳相連，③腳輸出高電平的時間里，IC5是處于復位狀態(tài)，而電容C5處于充電狀態(tài)時，則IC5的③腳輸出低電平。當時間到達一定時刻時，輸出的脈沖產(chǎn)生負跳變，使IC5由復位轉(zhuǎn)為置位，③腳輸出高電平，電容C5以τ=R9·C5的速率充電，待C5上的充電電壓達到2／3電源電壓時，IC3又轉(zhuǎn)為復位狀態(tài)，③腳輸出低電平，達到脈沖展寬的目的。
對于IC4單穩(wěn)電路，所不同的是IC4被置位的時間滯后T／6，IC4的②腳置位輸入端接的是分壓器R6、R7，以獲得與IC5一致的觸發(fā)脈沖幅度。
⑤脈沖功率放大及脈沖分配
由圖39-17可知，U1與U4、U2與U5、U3與U6的正脈沖均是交替出現(xiàn)，利用這一規(guī)律，可以使三相脈沖變?yōu)?組功率放大的順序脈沖，使電路簡化。
以IC1和三極管BG6、BG7電路為例：當IC1③腳輸出高電平正脈沖時，三極管BG6反偏截止，BG7管正偏導通，其集電極電流以線性增大，經(jīng)脈沖變壓器互感耦合，在次級上輸出矩形脈沖；當IC1的③腳為低電平輸出時，BG，管零偏截止，BG6管因發(fā)射極電位升高而導通，其集電極電流也以線性增大，經(jīng)脈沖變壓器在次級上輸出矩形脈沖。由此可見，BG6、BG7兩管交替地導通與截止，在次級上輸出的U4滯后U1180°。同理U5滯后U2180°，U6滯后U3180°，而輸入脈沖U2滯后U160°，U3滯后U460°，U6滯后U560°，完成整個系列觸發(fā)脈沖時序分配及脈沖功率放大的任務。
（3）元件作用
電位器W，用來調(diào)整場效管恒流值，控制充電速度，確?？煽恳葡唷?/P>
電阻R4、R5，分別用來改變IC2、IC3的觸發(fā)靈敏度，以補償穩(wěn)壓管D3、D4的參數(shù)不一致性。
二極管D5～D10，是用來吸收脈沖變壓器產(chǎn)生的反峰電壓，保護三極管BG2～BG7。
二極管D11、D12，是用來降低BG2、BG4、BG6的發(fā)射極電位，以保證在輸入為高電平情況下可靠地截止。
電容C6、C7，是確保在電源接通后，時基電路IC4、IC5工作在復位狀態(tài)。
電容C3、C4，為電源去耦電容。
（4）元件選擇
IC為時基集成電路，選用NE555或5G1555。
二極管D1、D2，選用反向電壓大于20V、反向電流小于20μA型的2AK2開關(guān)管。
D3、D4為穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓值為5V，溫度系數(shù)小于士0．04％的2CW12。
電容C1、C2、C4、C5為CA型鉭電容，切記勿使用電解電容。
BG1為場效應管，選用IDSS＞2mA的3DJ6F。
BG2、BG4、BG6選用ICBO＜10μA、β＞70、BVCEO≥20V的PNP型3CK系列中功率管。
BG3、BG5、BG7選用β＞70、BVCEO≥20V的PNP型中功率管3DG12A。
D11、D12為整流二極管，可選用最大整流電流300mA的2CP系列管。
脈沖變壓器B的參數(shù)，由逆變可控硅最大觸發(fā)電流決定，對于100A以下的可控硅，可用XE8X16型鐵芯，初級繞組用φ0．2mm的漆包線繞150圈；次級繞組用φ0．38mm的漆包線繞75圈。
R1、R2、R8、R914．3kΩ
R3100ΩR4、R568kΩ
R6、R710kΩR10～R151kΩ
C1、C2、C4、C51μF
C3、C8220μFC6、C70．047μF
三相逆變電源可控硅序號圖如圖39-18所示。
圖39-18
逆變時序觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路的印刷電路如圖39-19所示。
圖39-19
10．大功率循環(huán)彩燈控制電路
大功率循環(huán)彩燈控制電路如圖39-20所示，該控制電路是由3個時基集成電路循環(huán)振蕩器所構(gòu)成的。
圖39-20
在圖中，當時基電路IC1的③腳輸出高電平時，雙向可控硅SCR1被觸發(fā)導通，由它控制的一路燈泡點亮；與此同時，IC1③腳輸出的高電平經(jīng)二極管D1、電阻R3對電容C3充電，當C3上的充電電壓達到2／3電源電壓時，IC2的②、⑥腳因處高電位而復位，則IC2的③腳轉(zhuǎn)為低電平，雙向可控硅SCR2因失去觸發(fā)電壓而關(guān)斷，它所控制的一路燈泡熄滅；與此同時，因IC2的③腳輸出低電平，則IC3置位，③腳輸出高電平，使可控硅SCR3觸發(fā)導通，它所控制的一路燈泡點亮，而IC3又控制IC1復位，使SCR1控制的燈泡熄滅，從而進行周而復始地循環(huán)，實現(xiàn)了彩燈變換。
之所以能實現(xiàn)周而復始地循環(huán)，是利用了IC的②、⑤腳的電容C。當SCR關(guān)斷時，IC的⑦腳內(nèi)部的放電三極管導通，電容C經(jīng)⑦腳上的電阻R放電，在C上的放電電壓降到1/3電源電壓時，IC置位，即③腳又輸出高電平的緣故。所以，改變充電時間常數(shù)τ＝R·C，即改變彩燈變換速度，使彩燈的變化象流水似的效果。
雙向可控硅應選用10A／600V型，并加裝10×10cm的鋁散熱片。
安裝時，零線應接可控硅的陰極，火線接可控硅的陽極，切勿接錯。
由于時基電路IC的輸出電流可達200mA，則圖示電路功率可達6kW，可用于大型廣告、商標、燈展及舞廳等的彩燈裝飾，工作可靠、壽命長，且無噪聲。
