555定时器的应用仿真分析

0 1
10 10
1 1
置1
0 1
01 01
0 0
置0
0 11 0 1 11 1
保持
0 00× 1 00×
不允许
Q n1 S R Q n S R 1（约束条件）
6
在基本RS触发器中，只要输入信号有变化，就可 能直接引起触发器动作，使触发器的状态改变，这就 是基本RS触发器的动作特点。
（3） 时序图（波形图）
R S Q n+1 1 1 Qn
01 0
10 1 0 0 不定
0 0 1×
注意
置 0 端 R 和置 1 端 S 低电平有效。 禁用 R = S = 0 约束条件
5
（2）特性方程（状态方 程）：
由特性表可画出Q n+1 的卡诺图：
RS Qn 00 01 11 10
0× 0 0 1 1× 0 1 1
Qn R S Qn+1 说 明
单稳态触发器
+UDD
●
复位
▲ 设uC = 0，
R
当ui = 1（未来信号） ●
电容C被充电，
ui
C1、 C2输出高电平，
输出端保持原状态
R
+ ∞ 10 － C1 +
R
+∞
－C2
+
1
101 RD Q
SD Q 01
G 1
uo
0
不变。
R
●
R
分两种情况讨论
C uC C放电 T
●
① 设Q = 0，Q = 1时 ，T导通，C放电， uc ≈0
1
1
11
1
0
0
1 111
111 0
0
0
1
11
0
0
1 不定 1
00
设触发器的初态为“0”。
RS 11 01 10 00
Q
G1 ＆
S
Q n+1 Qn 0 1 不定
Q
＆ G2
R
7
555定时器的工作原理
555定时器（时基电路）是一种用途广泛的 模拟电路和数字电路结合的中规模集成电路，它 可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振 荡器等多种应用电路。
C1输出为1，C2输出为0
Q为0，T截止，输出为1
RD
Q 01
反相器
G
SD Q
1
3 01
输出端
当V2＞V6＞—31 —V32 CVC时CC，
C1输出为0，C2输出为1 Q为1，T导通，输出为0
+VCC 8
控制端(CON) 5 阈值端(THR) 6
R +∞
－ C1 +
触发端(TRI) 2
R +∞
－ C2 +
001
Q 01
＆ G2 R
10
当R端和S端同时加低电平或负脉冲时, 两个与非门输 出都为1, 这不符合 Q 与 Q 状态相反的逻辑要求, 且当负 脉冲消失后, 触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。 因此这是不允许出现的状态，使用时应禁止出现。
可见，由与非门组成的基本RS触发器在低电平信号 作用下, 触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态。
4 复位
RD Q SD Q
放电端 (DIS) 7
R T
R
1 放电晶体管
GND
555定时器功能表
输入
THR（V6）
X
TRI （V2） X
复位端R 0
＜
—2 3
VCC
＞ —32 VCC
＜
—2 3
VCC
＜ —31 VCC
＞ ＞
——3131
VCC VCC
1 1 1
G
1
3
输出端
输出
输出 放电管T
0
导通
1
截止
0
Q 的状态即为触发器的状态。
SR称称两为为个直直输接接入置复端位位：端端S 或(或Se直直t)接和接置置R“(“R10e”s”端e端t)；。逻辑符号
Q S
Q R
2. 工作原理
SR
2
如不考虑输入信号的作用, 即 S、 Q
R都接高电平或悬空( S= R = 1)
010
Q
110
即 Q设=触1发、器Q 的= 0初。始则状触态发为器“的1“”态1”，G1 ＆
此时，Q = 0、Q = 1, 即无论触发器的初态为何态 ,
触发器置为“0”态。当脉冲消失后，触发器保持“0”态
不变。
3
2） S＝0， R＝1
此时，Q = 1、Q = 0, 即无论 触发器的初态为何态，触发器 置为“1”态。当脉冲消失后， 触发器保持“1”态不变。
3） S＝0， R＝0
Q
1
G1 ＆ S
＆ G2
状态可以自动保持，形成稳态； S
同理若触发器的初始状态为“0”态， 1
10
10 R
10
即 Q = 0、Q = 1，触发器也可自动
保持“0”态。可见，触发器具有保持原状态不变的功能，
这就是它的存储或记忆的功能。
下面分析 S 、R加输入信号时, 输出与输入的逻辑关系 1) S = 1， R = 0
4
3. 逻辑功能的描述方法
Qn：现态(触发信号到来之前的状态)； Qn+1：次态(触发信号到来之后的状态)。
(1) 特性表（真值表）
与非门组成的基本RS触发器的特性表
R S Q n Qn+1
说明
基本 RS 触发器特
1 1 0 0 触发器保持原状态不变 性表的简化表示
1111 0 1 0 0 触发器置 0 0110 1 0 0 1 触发器置 1 1011 0 0 0 × 触发器状态不定
导通
不变 不变
用555集成定时器组成施密特触发器
施密特触发器有两个稳定状态，也是一种双稳 态触发器，但它与第4章介绍的触发器不同。有如 下特点：
（1）不具有记忆保持功能，其稳定状态依赖输入信 号来维持；
（2）它属于电平触发，而不是脉冲触发；
（3）两种状态翻转时的输入电压（称阈值电压）不同。
工作原理 ui
+VCC +V'CC
8
THR
6
4R
7
u'o
555 3
uo
TRI 2
15
0.01μF
工作原理
当
ui
1 3
V即CC
VTHR
时VTR，I
1 3 VCC
T截止， 输出uo= 1
ui
2 3
VCC
当
1 3
VCC
ui
时32，VCC
1 3
VCC
T保持原状态（截止）， 输出 0
tБайду номын сангаас
u 当
ui
o23=即V1CC（不V变THR）时VTR，I
常用的555定时器有：
双极型定时器——5G1555 CMOS定时器——CB7555
分压器
控制端
(CON) 5
阈值端
(THR) 6
8 比较器
+VCC
R
4
复位
+∞
－
C1
+ 10
触发端
(TRI) 2
放电端
(DIS) 7
R
+∞
－ C2 + 10
R R
T
放电晶体管
1
GND
RS触发器
当V6＜ —32 VCC， V2＜ —31 VCC时
C1输出为“1”，输出“0”保持不变。
②当无设Q触=发1信，Q号=时0时，，触T发截器止，将C为充Q电=，u0的c 稳定状态。
uc＞—2 UCC ，C1输出为“0”
C1输出3 为“1”，输出“0”。
，T又导通，
C放电，
ui
—23 UD0D uC
—13 UD0D
uo
0
R
t●
ui t
●
C
t●
+UDD
●
R +
∞ 010
－ C1 +
R
+∞ － C2 +
110
RD Q 101 SD Q 0
R
R
1 0
1 uo
当无触发信号时，触发器处于其输出u0 = “0”的稳定状态
输当出当Qu输cTu矩=有出上c导≥“形输保升0—通”入持脉，U32，Uc信不T冲＜D截u号变D—23宽c时止时放U度，，，电DCD使tu，充W，i＜C=电u1回—输iR＞13C到出U—13ID无n为DU3，D触≈“DC，1发20输.C1”信出R1为，C为号“Q“时1”=0，稳”“，C0态”Q2为，=“Q“11””=，，“1”
1
1
3
uo 放电管T
1
截止
0
导通
不变 不变
u +UDD —32 UDD c
R1 84
—31 UDD
7
0
R2
6 555 3
u0
u0
2
01
t
T T2
15
C C放电
0.01uf
0
●
C充电 放电
t
接通UDD， C充电，
T1
Tu2Tu输=c1c（c上上出u=R2（升）升Q2＜C=，R，·0—l131n+u2URcc（（2Du≈u）D202CT，））.＞截放C＞7u·—止R电—6l31＜n2，，C2UU—32uD≈D输DDUc，0下，出D.D7u降，uT（66＜0＞=Tu=R截—12—T32＜321，+止1UU—+R31C，DD2TD又D）U，，2输充≈DC（DT出，0电导保.u7u通持0（6=＜，不1R—32C，变1+放U2）电RDD，2，）C
2 3
VCC
T导通，输出uo= 0
uo
UOM
当
1 3
VCC
ui
时32，VCC
T保持原状态（导通）， 输出
uo= 0（不变）
UOL 0
t
用555定时器组成单稳态触发器
▲ 双稳态触发器，有两个稳定状态，从一个稳态翻 转为另一个稳态必须靠脉冲信号触发，脉冲消失 后，稳态一直保持。
▲ 单稳态触发器在脉冲信号未加之前，处于稳定状 态，经信号触发后，触发器翻转到新的状态，经 过一定延时后触发器又自动翻转到原来的稳定状 态。所以只有一种稳定状态。
555定时器的应用仿真分析
基本 RS 触发器
Q
1. 电路结构与逻辑符号
Q
电路结构：由两个与非门和
反馈线交叉连接而成。
G1
＆
两个输出端：Q 和 Q
在正常条件下，Q 与 Q 的逻 S
＆ G2 R
辑状态能保持相反。
两种稳定状态：Q = 1，Q = 0 称为置位状态或 1 态；
Q = 0，Q = 1 称为复位状态或 0 态。
用555定时器组成多谐振荡器
多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态， 同时不需要外加脉冲信号，就能输出一定频率的矩 形脉冲。
第一暂态 第二暂态
工作原理
TH（U6）
＜ —32 UDD ＞ —23 UDD
＜ —32 UDD
TR （U2） R
＜ —31 UDD
1
＞ —13 UDD ＞ —1 UDD