定时器 单稳态触发器

稳态持续时间tW 也随正弦电 压高、低而变。因而在输出
端为一串宽度受正弦波调制
的脉冲波形。
后，电路返回稳态。
t
uI 1323UVVuIOCCHCCC
uOO UOH UOL
O
tWI tWO
脉冲波形发生器与整形电路
输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时 间，主要取决于充放电元件 R、C。
估算公式 tWO 1.1 RC 该单稳态触发器为不可重复触发器， 且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽 tWO 。
脉冲波形发生器与整形电路
一、电路结构及符号
电源端 直接复 位 构成基本 RS 触发
VCC
RD 器，决定电路输出。
8
构成控电制阻电压分VC
5 k 5 UR1
C1
压器，为比较器
4
G1
R
Q
输出缓冲器 G3 OUT = Q
3 OUT
C1、C2 提复位供控两制 个参考电置压位，控制
TH TR
6
5 2
k
脉冲波形发生器与整形电路
第7章 脉冲波形发生器与整形电路
1.555定时器 2.单稳态触发器 3.施密特触发器 4.多谐振荡器
脉冲波形发生器与整形电路
本章教学基本要求:
熟悉: (1)555定时器电路的结构、工作原理和引脚功能. (2) 由555定时器组成的单稳态触发器、多谐振荡和 施密特触发器的电路、工作波形和参数的计算。 （3）集成单稳态触发器和集成施特触以器的应用电 路。
了解： 石英晶体和门电路构成的方波发生器的基本电路。
脉冲波形发生器与整形电路
7.1 555定时器
555定时器是中规模集成电路。只要外接少量的阻容 元件，就可以很方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器、 和施密特触发器。
根据内部器件类型可分为双极型(TTL型)和单极型 (CMOS型),双极型型号为555(单)和556(双)，电压使用范围 为5到16V，输出最大负载电流可达到200mA。单极型型号为 7555(单)和7556(双)，电压使用范围为3到18V。输出最大 负载电流为4mA。
t
VCC
t
[例] 用上述单稳态电路输出定时
时间为1 s 的正脉冲，R = 27 k， 试确定定时元件 C 的取值。
解：因为 tWO 1.1 RC
故C
t WO 1.1R
1S 1.1 27k
33.7F
可取标称值 33 F。
t
三.应用举例
通 过
脉冲波形发生器与整形电路
1、脉宽的定时
由于单稳态电路能产生一定 宽度tW 的矩形脉冲，利用这个脉 冲可以控制某电路在 tW时间内动 作，这就是脉宽的定时作用。
t
VCC
t
t
脉冲波形发生器与整形电路
TH≥2/3 VCC
UIH 放电
V
uI 1323UVVuIOCCHCCC
uOO UOH UOL
O
tWI tWO
2. 触发进入暂稳态
UOL
当输入 uI 由高电平跃变为低电平 (应< 1/3 VCC)时，使 TR = UIL<1/3 VCC 而
TH = uC 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
0 1
1 0 截止 0
定时器 5G555 的功能表
输
入
输出
TH TR RD OUT = Q V 状态
× × 0 0 导通
1
32VCC 13VCC 1
0 导通
32VCC 13VCC 1
1 截止
32VCC 13VCC 1 不变 不变
脉冲波形发生器与整形电路
通常不用 VC端，为了提高电路工作稳定性，
将其通过 0.01 F 电容接地。
脉冲波形发生器与整形电路
7.2 用555定时器组成单稳态触发器电路
1、具有一个稳态和一个暂稳态两种不同的工作状态。 2、电路在无外加触发信号作用时，处于一种稳定工作状态， 称之为稳态。 3、当输入端有外加触发脉冲信号的上升沿或下降沿作用时， 电路进入暂时稳定状态，称为暂稳态。 4、能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后自动 返回稳态。 5、在暂稳态维持的时间长短与电路的阈值电压及外接R、C 参数有关，与触发脉冲的宽度和幅度无关。
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表
输
入
输出
TH TR RD OUT = Q V 状态
1
× × 0 0 导通
1
32VCC 13VCC 1 32VCC 13VCC 1
0 导通 1 截止
32VCC 13VCC 1 不变 不变
脉冲波形发生器与整形电路
简化功能表
输入
输出
脉冲波形发生器与整形电路
7.2用555 定时器组成单稳态触发器
(一)电路结构
VCC
uI
+ uC
-
R THVCC
RD OUT
TR 555
DIS
CO
C
GND
uO 0.01 F
R、C 为定时元件
脉冲波形发生器与整形电路
充电
(二)工作原理、工作波形与参数估算
0V UIH 放电 导通
V
uI 1323UVVuIOCCCHCC
此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放
电管 V 迅速放电完毕，uC 0 V。
t 这时TR = UIH > 1/3 VCC，
TH = uC 0 < 2/3 VCC，uO 保持
低电平不变。因此，稳态时
t uC 0 V，uO 为低电平。
充电
UIL
uI 1323UVVuIOCCCHCC
uOO UOH UOL
使用要点
RD TH TR OUT V 状态 (1) RD 低电平有效,优先级最高，
0× ×
0
1 32VCC
1
1 3
VCC
1
0
1
0
2 3
VCC
1 3
VCC
0
1
导通 归不纳用出时：应T接H高、电TR平和。Q ： 导通 (2)TH 和 TR 1均、为1高电出平0时；输出
0，均为低0电、平0时输出出1 1；。 截止 (3) TR 低电平0有、效1，T不H变高。电平
有效，因此，TH 加低电平、
1
2 3
VCC
0
1 3
V百度文库C
1
不变
不变 TR 加高电平时为非有效电 平，电路状态不变。
(4)输出 0 时，Q = 1，因此 V 导通；输出 1 时， Q = 0，故 V 截止。
(5)注意：① TH 电平高低是与 2/3VCC 相比较，TR 电平高低是与 1/3VCC 相比较。②若控制输入端 VC加输入电压 uCO ，则 UR1 = uCO UR2 = uCO/2，故 TH 和 TR 电平高低的比较值将变成 uCO 和 uCO/2。
如左图所示，定时电路只有在输 入uI下跳沿触发下，使单稳态电 路产生脉冲定时信号uB，在 tW 的时间内，信号uA 才通过与门 输出。
2、脉冲宽度调制器
脉冲波形发生器与整形电路
由于555定时器内部比较 器C1的参考电压u1+ 按uIC 正弦规律变化，因此在uCP 的下跳沿触发下，电容C开 始充电，这样要求uC使电路 恢复稳态所需阈值电压和暂
C2
UR1 = 2/3VCC， UR2 = 1/3VCC。
UR2 5 k
放电端 DIS 7
集电极开路输出端
V 1
构成电压比输出端
较器，比较 T电H路符号
S 与 URQ1 和TR 与8
4
URG22的大6小T。HVCC
RD OUT
3
R Q 2 TR 555
7 DIS
CO 5
放电管，其输入为 GND接地端
O
tWI tWO
脉冲波形发生器与整形电路
2. 触发进入暂稳态
UOH
当输入 uI 由高电平跃变为低电平 (应< 1/3 VCC )时，使 TR = UIL<1/3 VCC而
TH = uC 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变为
高电平，进入暂稳态，这时放电管 V
截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。
这恢时复为uI高必电须为截平已高止电，V平C，C 又进经入暂R 向稳态C ，充这电时，放uC电上管升。V
3. 自动返回稳定状态
VCC
t
当 uC 上升到 uC ≥2/3 VCC 时， TH = uC ≥2/3 VCC，而TR = uI =
UIH(> 1/3 VCC )，因此 uO 重新跃变
t
为低电平。同时，放电管导通，C 经 V 迅速放电 uC 0 V，放电完毕
GND
Q，输出为开路集电极。
1
脉冲波形发生器与整形电路
7.1.1 555定时器的结构及工作原理
0 1
导通
1
定时器 5G555 的功能表
输入
输出
TH
TR
RD OUT = Q V 状态
0
0
导通
0
×
×
2 3
V
CC
1 3
V
CC
1
0
导通
2 3
V
CC
1 3
V
CC
1
1
截止
2 3
V
CC
1 3
V
CC
1
不变 不变
直接置 0 端 RD 低电 平有效，优先级最高。不用
uOO UOH UOL
O
tWI tWO
工作原理 UOL 1. 稳定状态
该电路触发信号为负脉冲，不加
触发信号时，uI = UIH (应 > 1/3 VCC)。
接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电，
使 uC 上升。
VCC
t
当 uC ≥ 2/3 VCC 时，满足 TR = uI > 1/3 VCC，TH = uI ≥ 2/3 VCC,因
时应使其为1.
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表
1 0
0 1 导通 1
输 入 输出 TH TR RD OUT = Q V 状态
0 × × 0 0 导通
32VCC 13VCC 1 32VCC 13VCC 1 32VCC 13VCC 1
0 导通 1 截止 不变 不变