多谐振荡器

在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。

本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。

集成555定时器

555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。

目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。

一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。

一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构：

（1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2： v +＞v －，v o =1；

v +＜v －，v o =0。 （3）基本RS 触发器；

（4）放电三极管T 及缓冲器G 。

2．工作原理。

当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 3

1

。

（1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31

时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发

器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。 （2）当v I1

时，比较器 C 1输出高电平，C 2输出低电平，基本RS 触发

器被置1，放电三极管T 截止，输出端v O 为高电平。 （3）当v I1cc V 31

时，比较器 C 1输出高电平，C 2也输出高电平，即基本RS

触发器R =1，S =1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。

v v v IC

I1

O

O

v ,1

2

6584

3

7

O

v ,v I2

v I1

v v IC V CC v O

555(a)

(b)

D R

图—1 555定时器的电气原理图和电路符号

(a)原理图 （b ）电路符号

由于阈值输入端(v I1) 为高电平（>cc V 32

）时，定时器输出低电平，因此也将该端称为

高触发端（TH ）。

因为触发输入端(v I2)为低电平（

）时，定时器输出高电平，因此也将该端称为低

触发端（TL ）。

如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0～V CC 之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。

另外，R D 为复位输入端，当R D 为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出v o 为低电平，即R D 的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。

二．555定时器的功能表

表—1 555定时器功能表

阈值输入(v I1) 触发输入(v I2) 复位(R D ) 输出(v O ) 放电管T

× × 0 0 导通

1

1 1 截止 >

cc V 32 >cc V 3

1

1 0 导通 <

cc V 32 >cc V 3

1

1 不变 不变

施密特触发器

施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。

一． 用555定时器构成的施密特触发器 1. 电路组成及工作原理

O O 1

2I

v t

t

v I

O v 1

2

3CC V CC

1V 3(a)电路图

(b)波形图

v

图—1 555定时器构成的施密特触发器

（1） v I =0V 时，v o1输出高电平。

（2）当v I 上升到cc V 32时，v o1输出低电平。当v I 由cc V 3

2

继续上升，v o1保持不变。

（3）当v I 下降到cc V 31

时，电路输出跳变为高电平。而且在v I 继续下降到0V 时，电路

的这种状态不变。

图中，R 、V CC2构成另一输出端v o2，其高电平可以通过改变V CC2进行调节。 2. 电压滞回特性和主要参数 电压滞回特性

v V V I

o

OH

OL

V V V v CC CC

CC 13

230

I

v v o

(a)(b)电路符号电压传输特性

图—2 施密特触发器的电路符号和电压传输特性

主要静态参数

（1） 上限阈值电压V T+——v I 上升过程中，输出电压v O 由高电平V OH 跳变到低电平V OL