用OrCAD／PSpice对555芯片功能及常应用电路仿真

用OrCAD／PSpice对555芯片功能及常应用电路仿真

用OrCAD／PSpice对555芯片功能及常应用电路仿真

摘要:分析了555定时器内部结构及其工作原理,利用OrCAD/PSpice对555定时器构成的单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的工作特性进行了仿真,针对仿真过程中多谐振荡器不起振的问题进行了分析,找出了两种振荡电路的有效起振方法,结果表明仿真结果与理论计算值基本相符,对555定时器的综合设计应用具有一定的参考意义.

关键词： 555定时器 EDA OrCAD/Pspice 10.5 瞬态分析

本文以OrCAD／PSpice 10.5为工具，对555定时器构成的三种典型电路进行仿真分析，得出了一些有价值的结论。

555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单片集成电路。它功能多样，应用广泛，只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路，是脉冲波形产生与变换的重要元器件，广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。



OrCAD／PSpice作为国际上著名的电子设计自动化软件之一，具有仿真速度快、精度高等优点，不仅可以用于电路分析和优化设计，与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化，被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件之一。例如：基于该软件，Essakhi等人提出了一种微波整流天线的时域模型；Du等人提出了一种从三维时域场分析提取S参数的方法；Zhang等人仿真了E类功率放大器的特性，并进行了实验证实；Sakuta等人分析了低相位噪声振荡器的特性，并计算了有载Q值；Hayahara等人设计了△-∑A／D转换器，并对其信噪比进行了仿真；Brecl等人提出了一维、二维薄膜模型，并模拟了其接触电阻。这些表明，软件OrCAD／PSpice是现代电子电路设计的有利工具。





1 555定时器组成框图及工作原理



555定时器的图形符号及管脚图如图1所示，其中管脚1是公共端，管脚2为触发端，管脚3为输出端，管脚4为复位端，管脚5是控制电压输入端，管脚6为阈值端，管脚7是内部三极管的放电端，管脚8是电源端。





555定时器的内部电路方框图如图2所示，该集成电路由四部分组成：电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、输出缓冲器和放电容极管。



比较器的参考电压由三只5 kΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2Vcc／3和Vcc／3。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2Vcc／3时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc／3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时充电，开关管截止。



MR是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。



CO是控制电压端(5脚)，平时输出2Vcc／3作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。



T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。