《数字电子技术教程》课件项目六 555定时器的应用

电容C上的电压由0V充到
所需的时间，计算公式为：tW＝
2 3
V
CC
RCln3≈1.1RC
图6-10 工作波形图
2. 单稳态触发器的应用 （1）脉冲整形
脉冲信号在经过长距离传输后其边沿会变差或在波形上叠加了 某些干扰。为了使这些脉冲信号变成符合要求的波形，这时可利用 单稳态触发器进行整形。
（2）定时 由于单稳态触发器可输出宽度和幅度符合要求的矩形脉冲，因
触发器保持原状态不变，即输出uo＝UOH＝1。
当输入电压ui继续上升到ui≥
2 3
V CC
时，uc1＝0、uc2＝1，RS触发器置
0，Q＝0、Q ＝1，输出uo由高电平翻转为低电平，即uo＝0。
当输入电压ui由以上逐渐下降到
1 3
＜ V CC
ui
＜2
3
V CC
时，电压比较器的输
出分别为uc1＝1、uc2＝1。基本RS触发器保持原状态不变。即Q＝0、Q
发器，其第5脚通过0.01μF电容接地防止外界信号对参考电压的干扰。
Q
1. 工作原理
当输入电压ui＜
1 3
V
C
C
时，电压比较器C1和C2的输出uc1＝1，uc2＝0，
基本RS触发器置1，Q＝1、Q ＝0，这时输出uo＝UOH＝1。
当输入电压ui上升到13 V CC
＜
ui
＜
2 V CC
3
时，uc1＝1、uc2＝1，基本RS
时，即UTH
≥
2 V CC 3
根据555定时器功能表可知，此时电路输出为低电平，放电管V导通
，电容C通过放电管V放电使得UTH＝0＜
2 3
V
C
C
，输出仍为低电平，电路处
于稳定状态。
图6-9 555定时器组成单稳态触发器
当输入端ui有负脉冲触发信号时，第2脚
UTR
＜1
V CC 3
，输出翻转为高
电平，放电管V截止，电源通过电阻R开始给电容C充电，电路进入暂稳
项目六 555定时器的应用
……抢答器脉冲电路的设计
本项目的任务是熟悉555定时器的逻辑功能；掌 握555定时器的应用。
图5-2 555定时器内部电路
2. 比较器
比较器是由两个结构相同的集成运放C1、C2构成。 C1用来比较参考电压UR1和高电平触发端电压UTH；当UTH> UR1，集 成运放C1输出UC1=0; 当UTH<UR1，集成运放C1输出UC1=1。 C2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C2输出UC2=1; 当 U TR ＜UR2，集成运放C2输出UC2=0。 3.基本RS触发器
由555定时器组成单稳态触发器如图6-9所示，工作原理如下：
555定时器第2脚为触发信号ui的输入端，在没有触发信号作用时该 脚为高电平。电路接通电源后有一个进入稳定状态的过程，即电源通过
电阻R向电容C充电，当电容C两端电压达到uc
，同时，由于ui为高2 V CC 3
当 R S =01时，Q=0，Q =1;当 R S =10时，Q=1，Q =0。
4.开关及输出
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V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。输出缓冲器G3 用于增大对负载的驱动能力和隔离负载对555集成电路的影响。
＝1，输出uo＝UOL＝0。
当输入电压ui继续下降到ui
≤
1 3
V
CC
时，uc1＝1、uc2＝0，RS触发器置
1，Q＝1、Q ＝0，uo由低电平跃到高电平UOH。
图6-4 施密特触发器电压变换
当ui下可降见到，13当V CC输时入，电uo压又u一i上次升发到生ui翻≥ 转32 V C，C 时电，路电在路输输入出电u压o发上生升一和次下翻降转过，程
2. 施密特触发器的典型应用 （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。
图6-6 波形变换
（2）幅度鉴别
图6-7 幅度鉴别
（3）脉冲整形。
图6-8 脉冲整形
6.3.2 555电路构成单稳态触发器
1. 单稳态触发器特点
单稳态触发器电路只存在一个稳定状态，其特点是： ①电路在无外加触发信号作用时，处于一种稳定的工作状态，称之 为稳态； ②当输入端有外加触发脉冲信号作用时，输出状态立即发生跳变， 进入暂时稳定状态，称之为暂稳态，经过一段时间后，电路自动回到原 来的稳态。暂稳态时间长短与电路参数有关。
态，当电容C两端电压达到uc≥
2 3
冲已经撤消回到高电平，第2脚
VUCCTR时＞，13 V 即CC U，T输H≥出32 又V CC翻，转此为时低触电发平信，号放负电脉
管V导通，电容C通过放电管V放电，电路回到稳定状态。其工作波形如
图6-10所示：
单稳态触发器输出的脉冲宽度tW为暂稳态维持的时间，它实际上为
中的两次翻转所对应的输入电压不同，所以，电路的正向阈值电压UT+
＝2
3
V CC
，负向阈值电压UT-＝
1 3
V CC
。
施密特触发器的回差电压ΔUT为 ：
ΔUT＝UT+－UT-＝
2 3
V
－ CC
1 3
V CC
＝ 1 V CC
3
施密特触发器的电压传输特性如下图5-5所示：
图6-5 施密特触发器的电压传输特性
555定时器功能表如表5-1所示
表5-1 555定时器功能表 输入
输出
R
UTH
UTR
OUT
放电管V状态
0
×
×
0
与地导通
1
＞ 2 Vcc 3
＞Vcc3
0
与地导通
1
＜ 2 Vcc 3
＞
Vcc 3
保持原状态 保持原状态
1
＜ 2 Vcc
＜ Vcc
1
与地断开
3
3
6.3 555定时器的应用
6.3.1 555电路构成施密特触发器 将555定时器的第2、6引脚连接到一起作为输入端即可构成施密特触
此，可利用它来作定时电路。
（3）脉冲展宽 当输入脉冲宽度较窄时，则可用单稳态触发器展宽。
6.3.3 555电路构成多谐振荡器 用555定时器组成多谐振荡器电路如下图6-11所示。
图6-11 555定时器组成多谐振荡器电路