第9章脈沖信號的產(chǎn)生與整形555定時器及其應(yīng)用

本章小結(jié)掌握用555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的方法。主要要求：

了解555定時器的電路結(jié)構(gòu)，掌握其符號和功能。9.4

555定時器及其應(yīng)用555定時器簡介555定時器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。它電源電壓范圍寬(雙極型555定時器為5~16V，CMOS555定時器為3~18V)，可提供與TTL及CMOS數(shù)字電路兼容的接口電平，還可輸出一定功率，驅(qū)動微電機(jī)、指示燈、揚聲器等。TTL單定時器型號的最后3位數(shù)字為555，雙定時器的為556；CMOS單定時器的最后4位數(shù)為7555，雙定時器的為7556。一、555定時器的工作原理和邏輯功能555定時器的工作原理與邏輯功能

101導(dǎo)通定時器5G555的功能表

不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUT

=

QRDTRTH輸出輸入××

直接置0端RD低電平有效，優(yōu)先級最高。不用時應(yīng)使其為1。不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUT

=

QRDTRTH輸出輸入××定時器5G555的功能表

01導(dǎo)通0110555定時器的工作原理與邏輯功能555定時器的工作原理與邏輯功能

不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUT

=

QRDTRTH輸出輸入××定時器5G555的功能表

10截止1001簡化功能表

不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUTRD輸出輸入TRTH××使用要點(1)

RD低電平有效,優(yōu)先級最高，

不用時應(yīng)接高電平。通常不用CO端，為了提高電路工作穩(wěn)定性，將其通過0.01F電容接地。(3)

TR低電平有效，TH高電平

有效，因此，TH加低電平、

TR加高電平時為非有效電

平，電路狀態(tài)不變。(4)輸出

0

時，Q

=

1，因此

V

導(dǎo)通；輸出

1

時，

Q

=

0，故

V

截止。(5)注意：①

TH

電平高低是與

2/3VCC相比較，TR

電平高低是與

1/3VCC相比較。②若控制輸入端

CO

加輸入電壓

uCO，則

UR1=

uCO

UR2=

uCO/2，故

TH

和

TR

電平高低的比較值將變成

uCO和

uCO/2。(2)TH和TR均為高電平時輸出

0，均為低電平時輸出1。二、用555定時器組成施密特觸發(fā)器

0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當(dāng)TH=TR=uI>2/3VCC時電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性uIuO當(dāng)TH=TR=uI<1/3VCC時1/3VCC0當(dāng)1/3VCC<TH=TR=uI<2/3VCC時當(dāng)uI<1/3VCC時當(dāng)uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC<uI<1/3VCC時不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUTRD輸出輸入TRTH××0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOHUT+=2/3VCCUT-

=1/3VCCUT=UT+-

UT-

=1/3VCCOuO/Vt[例]試對應(yīng)輸入波形畫出下圖中輸出波形。184355557+12V0.01FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOH解：UT+=2/3VCC=8VUT-

=1/3VCC=4V因此可畫出輸出波形為電路構(gòu)成反相輸出的施密特觸發(fā)器(二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算1.穩(wěn)定狀態(tài)

接通電源后VCC經(jīng)R向C充電，使uC

上升。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC該電路觸發(fā)信號為負(fù)脈沖，不加觸發(fā)信號時，uI=

UIH(應(yīng)

>

1/3

VCC)。

當(dāng)uC

≥2/3VCC時，滿足TR=uI>1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,因此uO為低電平，V導(dǎo)通，電容C經(jīng)放電管V迅速放電完畢，uC

0V。這時TR=UIH>1/3VCC，TH=uC

0<2/3VCC，uO保持低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時

uC

0V，uO為低電平。充電工作原理

導(dǎo)通放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH2.觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)

(二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管V截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。UILUOH充電3.自動返回穩(wěn)定狀態(tài)

(二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)

UIHUOL

TH≥2/3VCC放電V

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變

為高電平，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管V截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。這時uI必須已恢復(fù)為高電平

當(dāng)uC

上升到uC

≥2/3VCC時，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，因此uO重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時，放電管導(dǎo)通，C

經(jīng)V迅速放電uC

0V，放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01FR1CuOuC-+R2四、用555定時器組成多諧振蕩器(一)電路結(jié)構(gòu)DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01FOUTuOCuC-+R2(二)工作原理、工作波形與周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ充電UOHTH=TR=uC很?、?/p>

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

工作原理

(二)工作原理、工作波形與周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡUOLTH

=

TR

≥

2/3

VCC

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC時，uO躍變?yōu)榈碗娖剑瑫r放電管

V導(dǎo)通，C經(jīng)R2和V放電，uC

下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。工作原理

Ⅱ

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

放電(二)工作原理、工作波形與周期估算電容C如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ周期與占空比估算tWH0.7(R1+R2)CtWL0.7R2CT=tWH+tWL0.7(R1+2R2)CGNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01FR1C+R2RP1RP2[例]指出右圖中控制揚聲器鳴響與否和調(diào)節(jié)音調(diào)高低的分別是哪個電位器？若原來無聲，如何調(diào)節(jié)才能鳴響？欲提高音調(diào)，又該如何調(diào)節(jié)？解：R1、R2、RP1和C共同構(gòu)成定時元件，因此調(diào)節(jié)RP1可調(diào)節(jié)音調(diào)高低。欲提高音調(diào)，則應(yīng)減小RP1，因此觸頭應(yīng)下移。RP2調(diào)節(jié)RP2可控制RD為0或1，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚聲器鳴響與否。調(diào)節(jié)RP2使觸頭左移至適當(dāng)位置，可使RD=1，使揚聲器鳴響。RP1觸摸定時開關(guān)電路設(shè)計圖中555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在低電平觸發(fā)端(管腳2)加入一個負(fù)脈沖，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，輸出高電平，燈泡發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時間結(jié)束后，恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時照明，定時時間可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。[題9-6]

圖P9-3所示為555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

已知V、,試求輸出脈沖寬度并畫出的波形。uCOtOuOtUOLUOHtWOtUIHuI[題9-7]

圖P9-4所示為已知V、,試求