精品课件-数字电子技术-第5章

第5章 脉冲产生与变换电路
5.2.2 555
为置0输入端，当
R
=1时，555
R
=0时，定时器的输出OUT为0；当
R
（1） 当高触发端TH＞2 VCC，且低触发端 ＞ 1 VCC
TR
3
3
时，比较器C1输出低电平；C1输出的低电平将RS触发器置为0状
态，即Q=0，使得定时器的输出OUT为0，同时放 电管V
第5章 脉冲产生与变换电路
图5.9 题5.8图
第5章 脉冲产生与变换电路
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第5章 脉冲产生与变换电路
（2） 当低触发端 TR ＜
1 VCC，且高触发端TH＜ 3
2 VCC时，比较器C2输出低电平；C2输出的低电平将RS触发
3
器置为1状态，即Q=1，使得 1 VCC 3
的输出OUT和放电管V
＞
TR
2VCC时，定时器
3
根据以上分析，可以得出555定时器的功能表(见表
则可以构成一个单稳态触发器。具体电路及工作波形如图5.3
第5章 脉冲产生与变换电路
图5.3 555 （a） 电路图; （b） 工作波形图
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555
当触发脉冲uI下降沿到来时，
TR＜
1VCC，而 3
TH=uC =0，从555定时器的功能表不难看出，输出端OUT为高电
平，电路进入暂稳态，此时放电管V截止。由于V截
（注：放电管导通时灯灭，因为输出状态是低电平；放 电管截止时灯也灭，因为是高阻状态，所以不能用电平显示
(2) 用万用表测出TH和TR端的转换电压，与理论值
2 VCC和 1 VCC
3
3
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2) 555 用555时基电路设计一个多谐振荡器，频率不限（可为1 kHz）。若为高频振荡器，用示波器观察得到的矩形波；低
接通电源后，电容C被充电，uC上升。当uC上升到2
VCC时，
电路被置为0状态，输出端uO=0，同时放电管V导3通。此后，
电容C通过R2和V放电，使得uC下降。当uC下降到 1 VCC时， 电路被置为1状态，输出uO=1，放电管V处于截止状态3。此后，
电容C被VCC通过R1和R2充电，使uC上升，当uC上升到
5.4 实训 555
1. (1) 熟悉555 (2) 熟悉555 2. (1) (2) (3) (4) 元器件：NE555 (5)
技能训练
第5章 脉冲产生与变换电路
3. 1) 555 (1) 将R端接实验箱的逻辑电平开关，输出端OUT接LED电 平显示，用万用表测放电管输出端DIS，检查无误后，方可进
输出作为置0输入端，若C1输出为0，则Q=0；比较器C2的输出 作为置1输入端，若C2输出为0，则Q=1
R 是定时器的复位输入端，只要 R =0，定时器的输出 端OUT则为0。正常工作时，必须使 处R于高电平。
4） 放电管V V是集电极开路的三极管，V的集电极作为定时器的引
出端D 5） 缓冲器由G3和G4
第5章 脉冲产生与变换电路
第5章 脉冲产生与变换电路
5.1 概述 5.2 555定时器 5.3 555定时器的应用 5.4 技能训练 本章小结 习题
第5章 脉冲产生与变换电路
5.1 概 在数字系统中，不仅有数字信号“0”和“1”，还存在 同步脉冲控制信号（CP信号），它是具有一定幅度和频率的
通常获得矩形波的方法有很多，目前应用比较广泛的是 用555
4. (1) (2) 总结555
第5章 脉冲产生与变换电路
本章小结 555定时器主要由比较器、基本RS触发器、门电路构成。 基本应用形式有三种：施密特触发器、单稳态触发器和多谐
施密特触发器具有电压滞回特性，某时刻的输出由当时 的输入决定，即不具备记忆功能。当输入电压处于参考电压 U1和U2之间时，施密特触发器保持原来的输出状态不变，所
第5章 脉冲产生与变换电路
图5.5 题5.1图
第5章 脉冲产生与变换电路
5.2 单稳态触发器如图5.3(a)所示，其中R为20 kΩ， C为0.5 μF
5.3 多谐振荡器如图5.4(a)所示，图中C为0.2 μF， 要求输出矩形波的频率为1kHz，占空比为0.6，试计算电阻R1 和R2
5.4 试用555定时器设计一个单稳态触发器，要求输出 脉宽在1~10 s
通常双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器 具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器的电源电压工 作范围比较宽，双极型定时器为5~16 V，CMOS定时器为3~18 V
555定时器可以承受较大的负载电流，双极型的可达200 mA，CMOS的可达4 mA
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5.2 555 5.2.1
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1） 由3个5 kΩ的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供
2）
由C1和C2组成，当控制电压输入端CO悬空时，C1和C2
的基准电压分别为
23和VCC
1 3
VCC
C1的反相输入端TH称为555
C2的同相输入端
称为555
TR
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3） 基本RS 基本RS触发器由两个与非门G1和G2构成。比较器C1的
2 5.2(b) 3
VCC。电路的工作波形如图
1 3
如果给UIC加上控制电压，则可以改变电路的UT+和UT－。
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图5.2 555 （a） 电路图; （b） 工作波形图
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5.3.2
将低触发端
TR
作为触发信号uI的输入端，再将高
触发端TH和放电管输出端D接在一起，并与定时元件R、C连接，
止，通过R对C充电，当TH=uC≥ V2CC时，输出端OUT跳变为低 电平，电路自动返回稳态，此时放电3 管V导通。电路返回稳态
后，C通过导通的放电管V放电，使电路迅速恢复到初始状态。
可以算出，输出脉冲的宽度tw≈1.1RC
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5.3.3
图5.4(a)所示是用555定时器构成的多谐振荡器。
555定时器内部结构的简化原理图如图5.1(a)所示。 它由3个阻值为5 kΩ的电阻组成的电阻分压器、2个电压比 较器C1和C2、基本RS触发器、集电极开路的放电三极管V以 及缓冲器等组成。图5.1(b)为555定时器的外引线排列图。
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图5.1 555 (a) 原理图; (b) 外引线排列图
VCC时2，电路又发生翻转。如此周而复始，电路便振荡起来。
3
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图5.4(b)所示是555定时器构成的多谐振荡器的工作
可以计算出振荡器输出脉冲uO T≈0.7(R1+2R2)C
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图5.4 555 （a） 电路图；
（b） 工作波形图
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第5章 脉冲产生与变换电路
在单稳态触发器中，输入触发脉冲只决定暂稳态的开 始时刻，暂稳态的持续时间由外部的RC电路决定，从暂稳
多谐振荡器又称无稳态电路。在状态变换时，触发信 RC电路提供；
状态的持续时间也由RC
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习 5.1 已知施密特触发器的输入波形如图5.5所示。 其中uT=20 V，电源电压UDD=18 V，定时器控制端S通过电 容接地，试画出施密特触发器对应的输出波形；当定时器 控制端S外接控制电压US=16 V时，试画出施密特触发器对
555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路， 利用它可以方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐 振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生 与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都
第5章 脉冲产生与变换电路
正因为如此，世界上各主要电子器件公司都生产了各自 的555定时器产品。尽管型号繁多，但几乎所有双极型产品 型号的最后三位数码均为555，所有CMOS产品型号的最后四 位数码均为7555。而且，它们的逻辑功能与外引线排列都完 全相同。为了提高集成度，随后又生产了双555定时器产品， 双极型的为556，CMOS的为7556
图5.7 题5.6图
第5章 脉冲产生与变换电路
5.7 图5.8所示是一个水位监控器。当水位下降到与探 测电极脱离接触时，扬声器发出报警声响；当探测电极浸在
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图5.8 题5.7图
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5.8 分析图5.9所示的555定时器换气扇自动控制电 路。说明电路中的两个555定时器分别是哪一种基本连接形
5.1)。
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表5.1 555定时器的功能表
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5.3 555
5.3.1
将高触发端TH(6脚)和低触发端 (2脚)连在一起作为输
入端uI，就可以构成一个施密特触发器T。R具体电路如图5.2(a)
所示。不难看出，当UIC悬空时，上限触发转换电平UT+为
VCC，下限触发转换电平UT－为
5.5 图5.6是一个简易触摸开关电路，当手触摸金属片 时，发光二极管LED亮，经过一定时间后，LED灭。试分析其 工作原理。若图中R＝100 kΩ，C＝50 μF，R1＝ 1 kΩ，LED
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图5.6 题5.5图
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5.6 分析图5.7
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