555芯片应用

1
变， 这种状态即是单稳态触发器的暂稳状态。
第6章 脉冲产生与变换电路 3）由暂稳态自动回到稳态 当电容两端电压UC ≥
2 3 U DD 时，
又有 U TR ＞ 自
1
UTH = UC≥
2 3
U ， DD
3
U DD ，
那么输出就由暂稳状态“1”
动返回稳定状态“0”。 4）恢复期：放电管导通后，电容C通过放电管迅速放电， 使UC≈0，电路又恢复到稳态，第二个触发信号到来时， 又重复上述过程。
第6章 脉冲产生与变换电路 4.典型应用 1） 定时电路
U ＋ DD ＋6 V
8 555 1 5 0.01 mF 4 uo 3 D KA ＋ 220 V
R2 RW R1 1 MW
10 kW 1 MW 7 6 2
SB
C
HL
－
图6.10 定时电路
第6章 脉冲产生与变换电路
2）延时电路
U ＋ DD
SA C 50 mF 8 6 4
，
第6章 脉冲产生与变换电路 图6.6所示为S端悬空或通过电容接地的施密特触发器 电压传输特性， 同时也反映了回差电压的存在，而这种
现象称为电路传输滞后特性。回差电压越大，施密特触
发器的抗干扰性越强，但施密特触发器的灵敏度也会相
应降低。
当施密特触发器输入一定时， 其输出可以保持OUT 为“0”或“1”的稳定状态，所以施密特触发器又称为双稳 态电路。
U DD
保持原状态不变 保持原状态不变
1 截止
U DD
第6章 脉冲产生与变换电路
6.3 555定时器的基本应用电路
6.3.1 施密特触发器

1.电路结构 和工作波形
ui
TR 2 1 TH 6 8
UDD 4
3
5 C
uo OUT
6.4
施密特触发器
第6章 脉冲产生与变换电路
ui 2U 3 DD 1 U 3 DD o uo UDD t
处于稳定状态；当有触发脉冲时，单稳态触发器将从稳
定状态变为暂稳定状态，暂稳状态在保持一定时间后， 能够自动返回到稳定状态。
第6章 脉冲产生与变换电路
1. 电路结构和工作波形
ui UDD U ＋ DD R R D TH ui TR 7 6 2 8 555 1 5 4 3 uo uo o tW t 1U 3 DD uC 2U 3 DD o tP
(a )
图6.13 多谐振荡器 (a) 电路; (b) 输入输出波形
第6章 脉冲产生与变换电路 2) 工作原理 如图6.13（b）所示，假定零时刻电容初始电压为零， 零时刻接通电源后，因电容两端电压不能突变， 则有UTH = U TR =UC=0＜ ， OUT = “1”，放电端D与地断路， 直流电源通过电阻R1、 R2向电容充电，电容电压开始上升； 1 当电容两端电压UC≥ U DD 时，UTH= U TH=UC≥ ， 3 那么输出就由一种暂稳状态（OUT = “1”而放电端D与地断 2 2 U DD U DD 路）自动返回另一种暂稳状态（OUT = “0”而放电端D接）， 3 3 由于充电电流从放电端D入地，电容不再充电，反而通过电 阻R2和放电端D向地放电，电容电压开始下降；当电容两端 电压UC≤ 时， UTH= =UC≤ ， 那么 输出就由OUT = “0”变为OUT = “1”， 同时放电端D由接地 1 1 U DD U DD U2TH 变为与地断路；电源通过R1、R 重新向C充电，重复上述 3 3 过程。
当UTH> UR1，集成运放A1输出Uo1=0; 当UTH<UR1， 集成运放A1输出Uo1=1。 A2用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压 U ： TR 当 U TR ＞UR2，集成运放A2输出Uo2 = 1; 当 U TR ＜UR2， 集成运放A2输出Uo2 = 0。
第6章 脉冲产生与变换电路
第6章 脉冲产生与变换电路
3) 振荡周期
振荡周期： T = t1 + t2。
t1－－－充电时间
t2－－－放电时间
t1≈0.7(R1+R2)C
t2≈0.7R2C
T = t1+t2 ≈0.7(R1+2R2)C
占空比
q
t1 T

t1 t1 t 2

R1 R 2 R1 2 R 2
.
第6章 脉冲产生与变换电路
放电管导通，因此电容C又通过放电管迅速放电，直到 UC=0，电路进入稳态。这时如果Ui 一直没有触发信号
来到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第6章 脉冲产生与变换电路
2）暂稳态:
当单稳态触发器有触发脉冲信号（即Ui ）时，由于 U ＜ U DD ，并且UTH＜ DD U TR
3
3
＜
若控制端S悬空或通过电容接地，则: 2 U R 1 U DD 3
U R2 1 3 U DD
若控制端S外加控制电压US则:
UR1=US
U R2 US 2
第6章 脉冲产生与变换电路
2. 比较器
比较器是由两个结构相同的集成运放A1、A2构成。
A1用来比较参考电压UR1和高电平触发端电压UTH:
t
C
C0 0.01 mF (a)
UDD
o (b)
t
图6.9 单稳态触发器 （a） 电路；（b） 输入输出波形
第6章 脉冲产生与变换电路
2. 工作原理
1) 稳态：触发信号没有来到，Ui 为高电平。电源刚接通 时，电路有一个暂态过程，即电源通过电阻R向电容C 充电， 当UC上升到
2 3 U DD
时，RS触发器置 0，Uo=0，
& G1
Q
5 kW
(低电平触发端) TR (放电端) D UR2 5 kW ⑦ 100 W ① － ∞ U o2 A2 ＋ S） （ ＋ & G2 Q ③ OUT
②
图6.35G555定时器内部电路
放电 管
第6章 脉冲产生与变换电路
1. 分压器
分压器由三个等值的电阻串联而成，将电源电压UDD
分为三等份，作用是为比较器提供两个参考电压UR1、UR2，
ui U TH
o uo
t
o
t
图6.7 利用施密特触发器进行幅度鉴别
第6章 脉冲产生与变换电路
(3) 脉冲 整形
ui U TH U TR o uo
干扰
t
o
t
图6.8 利用施密特触发器进行脉冲整形
第6章 脉冲产生与变换电路
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6.3.2 单稳态触发器
单稳态触发器也有两个状态：一个是稳定状态，另
一个是暂稳状态。当无触发脉冲输入时，单稳态触发器
第6章 脉冲产生与变换电路
uo UDD
o
1U 3 DD
2U 3 DD
ui
图6.6 施密特触发器电压传输特性
第6章 脉冲产生与变换电路
3. 典型应用 (1) 波形变换。将任何符合特定条件的输入信号 变为对应的矩形波输出信号。
UR1 UR2
图6.7波形变换
第6章 脉冲产生与变换电路
(2) 幅度 鉴别
6.2.3 555定时器的功能
以单时基双极型国产5G555定时器为例。
表6.1 5G555定时器功能表 RU 0 1 > UTH ×
2 3 U DD
第6章 脉冲产生与变换电路
U TR
OUT 0 0
放电管T 导通 导通
× >
1 3 U DD
1 <
1 <
2 3 2 3
U DD U DD
>
<
1 3 1 3
3
DD
当ui一旦处于Ui≤ 的
3
U DD
区间时，根据555定时器功能
表6.1可知OUT 又将 “0”状态变为 “1”状态，此时对应
ui值称为置位电平或下限阈值电压。
第6章 脉冲产生与变换电路 从图6.5输入输出波形分析中，可以发现置位电平和 复位电平二者是不等的， 二者之间的电压差称为回差电
3
2 R 2 MW 1 5 0.01 mF
D
KA
图6.11 延时电路
3) 分频电路
第6章 脉冲产生与变换电路
D
R1 10 kW
R2 10 kW 7 8 4
U ＋ DD
C
6
2 1
3
5
u o( f/n) C2 0.01 mF
2000 pF u i ( f)
C1 0.01 mF
图6.12 分频电路
第6章 脉冲产生与变换电路
压用ΔUT表示，即ΔUT=UR1-UR2。
U 若控制端S悬空或通过电容接地, UR1= , UR2= 3
DD
2
1
，则 ΔUT = UR1－UR2= 1 U DD U 3
DD

3
1 2 US
若控制端S外接控制电压US，UR1=US而UR2=
US 则 ΔUT=UR1-UR2= 2 1
3. 基本RS触发器
当RS = 01时，Q=0，Q =1; 当RS = 10时，Q=1，Q =0。
4. 放电开关管及输出
放电开关由一个晶体三极管组成，其基极受基本RS
触发器输出端 Q 控制。当 Q =1时，三极管导通，放
电端D通过导通的三极管为外电路提供放电的通路；当
Q
=0， 三极管截止，放电通路被截断。
4) 改进电路
图6.14所示电路可以产生占空比处于0和1之间可调的矩
7.3.3 多谐振荡器
多谐振荡器的功能是产生一定频率和一定幅
度的矩形波信号。 其输出状态不断在“1”和“0”
之间变换，所以它又称为无稳态电路。

第6章 脉冲产生与变换电路 1) 电路结构和工作波形
UDD R1 D R2 TH 7 6 2 TR C 8 5 55 1 4 3 5 0 .0 1 m F o (b ) OU T uo UDD t1 t2 t R UDD 2U 3 DD 1 U 3 DD o t
3
DD
3
第6章 脉冲产生与变换电路
U 当ui一旦处于ui≥ DD 区间时，根据555定时器功能 3 2
表6.1可知OUT 将由 “1”状态变为 “0”状态，此刻对应 的
1 2 Ui值称为复位电平或上限阈值电压。 U U 3
DD
当ui处于 ＜ui＜ 下降区间时， OUT 保持原
1 来状态 “0”不变。
精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件，
可以构成多种实际应用电路。广泛应用于产生多种波 形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电 器以及通信产品等电子设备中。
第6章 脉冲产生与变换电路
555定时器应用举例
UDD R1 UDD D R2 TH TR C 5 55 定 时 器 地 OU T R
第6章 脉冲产生与变换电路
3. 暂稳状态时间（输出脉冲宽度）
暂稳状态持续的时间又称输出脉冲宽度，用tW表示。
它由电路中电容两端的电压来决定，可以用三要素法求 得
tW≈1.1RC
当一个触发脉冲使单稳态触发器进入暂稳定状态以
后，tW时间内的其他触发脉冲对触发器就不起作用；只
有当触发器处于稳定状态时，输入的触发脉冲才起作用。
R
图6.1 晶体管简易测试仪
第6章 脉冲产生与变换电路
6.2 555定时器
6.2.1 555定时器分类
555定时器又称时基电路。 555定时器按照内部元件
为双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用
的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管。 555定时器按单片电路中包括定时器的个数分为单时 基定时器和双时基定时器。
第6章 脉冲产生与变换电路
第6章 脉冲产生与变换电路
第6章 脉冲产生与变换电路
6.1 概述 6.2 555定时器 6.3 555定时器的基本应用电路
第6章 脉冲产生与变换电路
6.1
概
述
555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规 模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起， 具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时
第6章 脉冲产生与变换电路
6.2.2 555定时器的电路组成 5G555定时器分压器、比较器、触发器和放电开关管
等四部分组成。
UDD ＋ OO R（ 外部复位端） ④
比 较 器
分 压 器
⑧ (高电平触发端) TH (控制端) S 5 kW ⑥ ⑤ UR1
触发 器
－ ∞ R） （ A1 ＋ Uo1 ＋
o
t
图6.5 施密特触发器输入输出波形
第6章 脉冲产生与变换电路
2.工作原理
输入信号Ui从零时刻起，信号幅度开始从零逐渐增加
并呈正弦形变化。
当ui处于0＜ui＜
1 3 U 上升区间时，OUT DD
= “1”。
2 1 当ui处于＜ui＜上升区间时， OUT 仍保持 U DD U
原状态“1”不变。
1 3
1
U DD
2
则触发器输出由“0”变为“1”，放电三极管由导通变为截 止，直流电源+UDD通过电阻R向电容C充电，电容两端电
压按指数规律从零开始增加（充电时间常数τ=RC）；经
过一个脉冲宽度时间，负脉冲消失，输入端Ui恢复为
2
“1”，即
，
＞，由于电容两端电压UC＜ U DD U TR U DD 3 3 而UTH = UC＜ 2 ， 所以输出保持原状态“1”不 U DD 3