本站小編為你精心準備了淺談越底安控時基電路設計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

根據經典式555時基電路的結構特點可知:用經典式555時基電路設計單穩態電路、雙穩態電路、無穩態電路、定時電路以及各種電子開關電路等基本典型應用電路是較為方便易行的，[1－7]但如果用經典式555時基電路設計如溫度控制可調節之類(超上下限位控制功能)電路時，外圍電路復雜難調，成本較高，性價比不能滿足用戶要求。然而，我們依賴555時基電路這個核心模塊或平臺為時太久[5－10]!應該自己創新設計一種兼容度更高、通用性更強、用途更廣泛的功能模塊，作為新時期電子應用設計領域所需的核心器件或基礎性新平臺，作為555時基電路的升級換代產品。因此，越底安控時基電路(或簡稱:666時基電路)應需而生。

1電路設計方案

針對555時基電路的缺陷和應用設計新需求，本文筆者特從自己已獲得的兩件專利(專利號為200810048942.1和201020211450.2)中優選一個實例，再進一步優化，創新設計了一種越底安控時基電路，虛線框內5個模擬集成電壓比較器B1~B5(也可用集成運算放大器等效替換)和電阻Rtc(或用正溫度系數熱敏電阻Ptc替換)、電阻R1~R13簡單構成ꎻ所述的電壓比較器B1作為底限比較器，電壓比較器B2作為上限比較器，電壓比較器B3作為下限比較器，電壓比較器B4、B5作為電位觸發型互補式施密特觸發器。

2電路原理功能

2.1越底安控時基電路(666時基電路)工作原理

電路上電后，當信號輸入端(VI)電位低于下限VL電位而高于底限Vd電位，即Vd<VI<VL，下限比較器B3輸出高電平H(高阻態)，而此時，底限比較器B1輸出端BER和上限比較器B2輸出端(Vm)早已處于高電位H(高阻態)，讓電壓比較器B4的反相(－)入端電位高于其正相(＋)入端電位，使電壓比較器B4輸出端(VZO)輸出低電位L，隨之電阻R4將回差設置端(FK)電位降為13V＋左右，電壓比較器B5輸出端(放電端DIS)相反輸出高電平H，電壓比較器B4輸出端VZO＝L，可吸流導通驅動外圍小功率負載通電工作ꎻ當信號輸入端(VI)電位上升，VL<VI<VH，電壓比較器B3輸出低電平L，使Vm點電位略低于保顯復位端口BER電位的12處，但仍然大于回差設置端(FK)電位(約13V＋)，使電壓比較器B4輸出端(VZO)繼續保持在低電位L狀態，可吸流導通驅動外圍小功率負載通電工作ꎻ當信號輸入端VI電位高于上限VH電位時，即VI>VH，電壓比較器B2輸出低電平L(小于FK約13V＋電位)，直接觸發電壓比較器B4、B5工作狀態翻轉，同相輸出端(VZO)輸出高電平H，可使外圍驅動電路截止，停止工作。同時，同相輸出端VZO的高電平H也使回差設置端(FK)電位躍升到(約23V＋)，還使電壓比較器B5輸出端(放電端DIS)輸出低電平L，可讓外電路電容放電。

當信號輸入端VI電位由高降低，低于上限VH電位時，即VI<VH，電壓比較器B2輸出端Vm又恢復原有電位(12V＋左右處)，但比電壓比較器B4的正相(＋)輸入端FK電位(約23V＋)要低，使電壓比較器B4輸出端(VZO)繼續維持高電平H狀態，可使外圍驅動電路保持截止，停止工作ꎻ當信號輸入端VI電位繼續下降，即VI<VL時，電壓比較器B3輸出高電平H，將電壓比較器B4反相(－)輸入端Vm點電位抬升到接近保顯/復位端口BER電位(因電壓比較器B4輸入阻抗非常大，電阻R6上的壓降非常小)，Vm點電位大于電壓比較器B4正相(＋)入端的回差設置端(FK)電位(23V＋)，觸發電壓比較器B4輸出端(VZO)翻轉為低電平L狀態，由于電阻R4的反饋作用將回差設置端(FK)電位降為13V＋，同相輸出端(VZO)輸出的低電平L，可吸流導通驅動外圍小功率負載通電工作。當信號輸入端VI發生故障時，使輸入電位VI極低，即VI<Vd，底限比較器B1輸出端BER輸出低電位L，通過串聯電阻R6使電壓比較器B4的反相(－)輸入端(Vm點)電位降低(因為電壓比較器B4輸入阻抗極高，所以電阻R6上的壓降極小，Vm點低電位接近于電壓比較器B1輸出端BER的低電位L)，Vm點低電位觸發施密特電路B4翻轉為復位狀態(同相輸出端VZO輸出高電平H)，可使外圍驅動電路截止，停止工作，從而實現越底安控，防止失控，保證安全。同時，同相輸出端VZO的高電平H也使回差設置端(FK)電位躍升到(約23V＋)，還使電壓比較器B5輸出端(放電端DIS)輸出低電平L，可讓外電路電容放電。同時，電壓比較器B1輸出的低電位L，可直接由保顯復位端口BER驅動外圍發光二極管LED發光顯示故障。

2.2越底安控時基電路(666時基電路)基本功能的真值表

3用于溫度控制

3.1應用666時基電路作為核心模塊(IC)設計的溫度控制電路原理圖

3.2溫度控制電路工作原理

在電路上電之初，電熱負載WR和負溫度系數熱敏電阻NTC都處在低溫時，由于熱敏電阻NTC阻值較大，使核心模塊(IC)的信號輸入端(VI)電位低于下限電位VL而高于底限Vd電位，即Vd<VI<VL，核心模塊(IC)的反相放電端DIS輸出高電平H，由電阻R9、R10推動三極管T2導通，同時，核心模塊(IC)的同相輸出端VZO輸出低電位L，可直接驅動小功率負載R7，VZO＝L，經電阻R8拉動三極管T1導通，繼電器J線圈得電吸合，繼電器J的常開觸點給大功率電熱負載WR通電加熱升溫，升溫后，熱敏電阻NTC阻值變少，信號輸入端VI電位上升，當VI>VL時，使核心模塊(IC)的輸出端VZO繼續維持在低電位L狀態，反相放電端DIS繼續保持高電平H，三極管T1、T2同時繼續導通，繼電器J繼續給電熱負載WR通電加熱升溫。當溫度上升使信號輸入端VI電位高于上限VH電位時，即VI>VH，核心模塊(IC)的工作狀態翻轉，其同相輸出端VZO輸出高電平H，反相放電端DIS輸出低電位L，使三極管T1、T2同時截止，繼電器J釋放(反向電勢由D消除)，關斷電熱負載WR的交流電源，停止加熱。

待電熱負載WR溫度略降低后，VI<VH，核心模塊(IC)繼續保持原有工作狀態，其同相輸出端VZO繼續維持高電平H狀態，反相放電端DIS繼續保持低電位L，電熱負載WR繼續停電降溫，熱敏電阻NTC阻值繼續增大，信號輸入端VI電位繼續下降，當VI<VL時，核心模塊(IC)工作狀態被觸發翻轉，其同相輸出端VZO由高電平H狀態翻轉為低電平L狀態，反相放電端DIS由低電位L狀態翻轉為高電平H狀態，使三極管T1、T2同時導通，繼電器J吸合，電熱負載WR又通電加熱，進入下一個工作循環，使加熱的溫度穩定在一定的范圍內。核心模塊(IC)的這種主控循環工作的正常狀態，隨時受到其內部底限比較器的監控。當信號輸入端VI電路發生故障(如熱敏電阻NTC斷線、或電阻R1短路)時，輸入電位VI極低，即VI<Vd，核心模塊(IC)內部底限比較器B1輸出低電位L，直接由其保顯/復位端口BER驅動發光二極管LED發光顯示故障(電阻R6是限制發光電流的)ꎻ同時，核心模塊(IC)的同相輸出端VZO輸出高電平H，反相放電端DIS輸出低電位L，使三極管T1、T2同時截止，繼電器J釋放(反向電勢由D消除)，關斷電熱負載WR的交流電源，停止加熱，防止失控，保證安全。

由核心模塊(IC)的同相輸出端VZO和反相放電端DIS分別控制三極管T1、T2，再由兩只三極管串控繼電器J線圈，這種互補方式進一步增強了電路系統的防失控能力。可變電阻R3，用于調節上限和下限電位及其回差，因而可以調節熱敏電阻NTC的控溫點的高低以及溫差的大小。電阻R2是用于微調熱敏電阻NTC的參數離散偏差。電阻R1與熱敏電阻NTC串聯配匹，用于設定電路控溫點的高低。電阻R5是正反饋電阻，在核心模塊(IC)的保顯復位端口BER輸出高電平時，可改善熱敏電阻NTC低溫高阻不良特性，在保顯復位端口BER輸出低電平L時，能消除核心模塊(IC)在保護動作時的臨界振蕩現象。當核心模塊(IC)的反相放電端DIS處于高電平H狀態時，電阻R10對電容C1進行充電ꎻ反相放電端DIS輸出低電位L時對電容C1直接放電，因而，電容C1可防止繼電器J吸合或釋放動作時的抖動現象。

4電路設計總結

根據上述設計的越底安控時基電路(或簡稱:666時基電路)的結構、原理、功能及其在控溫電路中的應用實例可知，越底安控時基電路(或簡稱:666時基電路)結構簡單，通用性強，用途廣泛，性能優異，其具體技術優勢在于:

(1)在完全兼容經典式555時基電路所有功能之外，還擴展了越底安控功能，使應用電路具有防失控能力，在溫度、壓力、水位、定時及安全防護等安全控制領域中，具有重要的實用價值和社會效益。而555電路完全沒有故障保護控制功能，因而存在失控的缺陷。

(2)由于上限設置端(VH)和下限設置端(VL)都對外開放，因此，即可作為信號輸入端口，又可從外部靈活設置或改變其內部固定的上下限電位和回差，方便應用設計，更加擴展了應用范圍。而555電路的下限內置固定，不便外調，不利于調節回差，作控溫應用時外電路復雜。

(3)只用1個端口(VI)輸入傳感信號，高低電位觸發都有效，因而，可靈活適應不同特性的傳感器，并使所接傳感電路簡化，應用簡便。而555時基電路設高、低電平輸入2個端口就不方便。

(4)提高了電路復位性能，復位端口(BER)在輸入電位小于13V＋就可使電路復位，與數字電路對接方便，還兼有故障保護顯示功能。而555電路的復位電平在0.4V~1.0V之間，離散性大，與數字電路的低電平L電位相近，區別不大，不利于對接ꎻ又不能與輸入電位作比較ꎻ更無保護顯示功能，因而作用不大。

(5)由于電路輸出級采用互補式施密特觸發器，不用輸入脈沖觸發，而是用輸入電位觸發，因而抗脈沖干擾能力更強。而555電路是采用脈沖觸發的R－S觸發器，抗干擾能力不強。

(6)可使應用設計成本低，性價比高。可見，越底安控時基電路(或簡稱:666時基電路)不僅彌補了555時基電路的缺陷、保留了555時基電路的優點，而且擴展了功能，增加了用途，簡化了結構，降低了成本，提高了性能，超越了555時基電路，是555時基電路的升級換代產品，通用性更強的越底安控時基電路(或簡稱:666時基電路)替代經典式555時基電路是技術向高標準發展的必然趨勢。

參考文獻:

[1]閻石.數字電子技術基礎[M].第5版.北京:高等教育出版社，2006:489－494.

[2]閻石.數字電子技術基本教程[M].北京:清華大學出版社，2007:241－246.

[3]康華光.電子技術基礎(數字部分)[M].第5版.北京:高等教育出版社，2006:414－421.

[4]陳永甫.555集成電路應用800例[M].北京:電子工業出版社，1992:1－8，208.

[5]陳永甫.新編555集成電路應用800例[M].北京:電子工業出版社，2000:140，144，150，157.

[6]陳有卿.555時基電路原理與應用[M].北京:機械工業出版社，2006:1－9，250－252.

[7]陳有卿，葉桂娟.555時基電路原理、設計與應用[M].北京:電子工業出版社，2007:1－12，219.

[8]何香玲.555時基電路的研究與應用[J].電子技術，2009(5):30－31.

[9]陳宜建.基于555時基電路的測溫系統設計[J]信息化研究，2009:35－37.

[10]何靜.基于555定時器和單片機溫度測量電路的設計[J].電子工程師，2008(2):158.

[11]劉圣平.三限位時基電路[P].中國專利.專利號:200810048942.1.

[12]劉圣平.越底反控時基電路[P].中國專利.專利號:201020211450.2.

作者：劉圣平；鄒陽；鄧紹金 單位：長江大學電子信息學院