555定时器讲解

555定时器构成的压控振荡器如图8.2.11所示，波形 图如图8.2.12所示。
VCC
RA
48
uc
7
RB C
555 3
6
5
21
uo
+ C5
O
uo 低阻信号源
u5
-O
u5
u5 2
t
t
图8-2-11 压控振荡器电路图 图8-2-12 压控振荡器波形图
为了使u5的控制作用明显，u5应是一个低阻的信号源。因为555定时器内部的阈 值是由三个5k的电阻分压取得，u5的内阻大或串入较大的电阻，压控作用均不 明显。
R
uo2
48 7
555 3
uo1 0
1VCC/3 t
ui
6 2
1
5
uO
C5
0
t
图8-2-8 施密特触发器电路图
图8-2-9 施密特触发器的波形图
施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图9.41表 示的是将三角波整形为方波,其它形状的输入波形也可以整 形为方波。
动画4_7
图8-2-10是施密特触发器（电源电压5V）的示波器波形 图，对应输出波形翻转的555定时器的二个阈值，一个是对 应输出下降沿的3.375V，另一个是对应输出上升沿的1.688V ，施密特触发器的回差电压是3.375-1.688=1.688V。。在放 电端7脚加一个上拉电阻，接10V电源，可以获得一个高、 低电平与3脚输出不同，但波形的高、低电平宽度完全一样 的第二个输出波形，这个波形可以用于不同逻辑电平的转换 。
单稳态触发器构成反相器
触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳 的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入 反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。
ui
O
t
uc
2 3
VCC
O
uo
t
O
t
图8-2-3 单稳态触发器构成反相器的波形图
这里要注意R的取值不能太小，若R太小，当放电管导 通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图4.27是 555定时器 单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看 出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个 小箭头为0电位 。
1 3 VCC
t
t
图8-2-4 多谐振荡器电路图
图8-2-5 多谐振荡器的波形
多谐振荡器参数的计算
uc
O
uo
O tw1 tw2
2 3
VCC
输出波形的振荡周期可用过
1 3
VCC
t
渡过程公式计算：
tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、
uC (∞) =VCC、 1=(RA+ RB)C、
当t= tw1时，uC (tw1) =2 VCC /3代
555定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个
5k电阻组成的分压器等部分构成，电路如图所示。
比较器
电阻分压器
VCC
触发器 R d
反相器
8
4
CV 5 TH 6
TL 2
2 3 VCC
-+A1+
1
13VCC
+-A2+
1
1
1
3 OUT
7 DIS
1 GND
图8-1-1 555定时器电路框图
CV 5 323232VVVCCCCCCCC TH 6
8.4.2 555定时器的典型应用电路
8.4.2.1 单稳态触发器
VCC ui
R
48
7 555 3
O
uo
uc
2 3 VCC
t
6
ui
2
5
1
O
uo
t
C
C5
O
t
图8-2-1 单稳态触发器电路图
图8-2-2 单稳态触发器的波形图
555单稳态触发器的工作波形如下：
ui
O
uc
2 3
VCC
O
uo
tW
O
图8-2-2 单稳态触发器的波形图
压控振荡器参数的计算
uc
O
uo
O tw1 tw2
振荡周期:
T tw1 tw2
u5
u5 2
输出波形的振荡周期可用过 渡过程公式计算：
t
tw1 ： uC (0) = u5 /2、
uC (∞) =VCC、 1=(RA+ RB)C、
当t= tw1时，uC (tw1) =u5代入三要
t 素方程。于是可解出
t w1
(RA
RB )C
ln
VCC u5 / VCC u5
2
tw2 ： uC (0) = u5、 uC (∞) =0V、
1= RBC、当t= tw2时，uC (tw2) = u5 /2
代入公式。于是可解出
tw2 0.7 RBC
H
2 3
VCC
1 3
VCC
H
OUT DIS
L
通
L
通
保持 保持
H
断
从真真第从值值二第表表行四的的到行第第第返一二四三回行行行 第三行
清零 回差现象
从555定时器的功能表可以看出：
1. 555定时器有两个阈值电平，分别是1/3VCC和 2/3VCC；
2. 输出端为低电平时三极管TD导通， 7角输出低电 平；输出端为高电平时三极管TD截止， 如果7角 接一个上拉电阻， 7角输出为高电平。所以当7 角接一个上拉电阻时，输出状态与3角相同。
8.4..1 555定时器的工作原理
VCC
Rd
8
4
CV 5 TH 6
TL 2
1 3
VCC
+
+
1
1 3
VCC
+ -
+
1
1 1 3 OUT 7 DIS
电源端 清零端
VCC Rd
放电端 DIS 高触发端 TH 低触发端 TL
84
7
3
uo
6
输出端
2
5
CV
1
电压控制端
1 GND
GND
地
图8-1-1 555定时器电路框图 图8-1-2 555定时器符号图
VCC2
R
uo2
ui
48 7
555 3
6 2
1
5
VCC1
uo1
C5
施密特触发器的工作原理和多谐振荡器
基本一致，无原则不同。只不过多谐振
荡器是靠电容器的充放电去控制电路状
态的翻转，而施密特触发器是靠外加电
压信号去控制电路状态的翻转。所以，
在施密特触发器中，外加信号的高电平
必须大于
2 3
VCC，低电平必须小于13 VCC
t
ucC(t
)
uc
()
1
[uc
(0)
uc
()]Ce-5τt
为此需要确定三要素：
uC (0) =0V、 uC (∞) =VCC、 =RC， 当t= tw时，uC (tw) =2 VCC /3代入公式
于是可解出
tw RCln3 1.1RC
注意:触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2VCC/3, 低电平必须小于1VCC/3，否则触发无效。
(tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出
tw2 0.7 RBC
图8-2-6是555定时器多谐振荡器的示波器波形图，多谐振荡器的供 电电压为5V。上面的一个是输出波形，幅度382.5mV，示波器探头有10 倍衰减，实际幅度是3.8V；下面的一个是定时电容器上的波形，图中显 示充放电波形的峰峰值是1.625V，波谷距零线的距离大约也是1.6~1.7V ，正好是555定时器的二个阈值的数值。
图8-2-6 555定时器多谐振荡器的示波器波形图
对于图8-2-7所示的多谐振荡器，因T1＞T2，它的占空比大于 50% ，占空比不可调节。图4.31是一种占空比可调的电路，该电路 因加入了二极管，使电容器的充电和放电回路不同，可以调节电位 器使充、放电时间常数相同。如果RA=RB，调节电位器可以获得50% 的占空比。
t 入三要素方程。于是可解出
T tw1 tw2 0.7(RA 2RB )C
f 1
1.44
T (RA 2RB )C
D T1 100% tw1 100%
T
T
tw1 0.7( RA RB )C
tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC
(∞) =0V、 1= RBC、当t= tw2时，uC
图8-2-10 施密特触发器的示波器波形图
8.2.4 555定时器构成压控振荡器(VCO)
VCC
RA
48
7
RB
555 3
uo
C
6
5
21
C5 +
u5
-
图8-2-11 压控振荡器电路图
一般的振荡器若要改
变振荡频率必须改变选频 网络的参数值。上述555定 时器构成的振荡器，只要 在5角加入控制电压。改变 控制电压就可改变振荡器 的频率，这样的振荡器就 是电压控制振荡器，简称 压控振荡器，用VCO表示。
图4.27 555定时器单稳态触发器的示波器波形图
8.4.2.2 555定时器构成多谐振荡器
555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图22-2-4所示。它是将 两个触发端2角和6角合并在一起，放电端7角接于两电阻之间。
VCC
uc
RA
48
RB
7
555 3
uo
O
uc
6 2
1
5
uo
C
C5
O
2 3 VCC
数字电路课件
参考书： 1、康华光主编 电子技术基础 –数字部分（第四版） 2、阎 石主编 数字电子技术基础 （第四版） 3、余孟尝主编 数字电子技术基础简明教程 （第二版）
8.4 555定时器
555定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。 它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、压控振荡器等多 种应用电路。
注意：触发脉冲
t 必须是窄脉冲， 要比暂稳态的时
间tw还要短。否 t 则触发作用始终
存在，输出将不
t 会在uC达到 2VCC/3时返回低 电平。
ui
O
uc
τ RC O
uo
tW
O
单稳态触发器暂稳态时间的计算：
2 3
VCC
1 3
VCC
根据uC的波形，由过VCC
2 3
VCC
t t
渡 稳 0根VR过 态 据充程 时 三电公 间 要到式素t26w72 4V，即方5C5可程Ct5w8/3计：电5的3 算容时出C间从暂，
，否
则电路不能翻转。
图8-2-8 施密特触发器电路图
由于施密特触发器无须放电端，所以利用放电端与输出端状态相
一致的特点，从放电端加一上拉电阻后，可以获得与3脚相同的输出。 但上拉电阻可以单独接另外一组电源，以获得与3脚输出不同的逻辑电 平。
施密特触发器的输出波形如下：
ui
VCC2
VCC1
2VCC/3
1313VVCCCC TL 2
VCC
R d 01
8
4
0
2 3 VCC
-+A1+
1
10
01
01
101
1
1
保持
3VCC
0
+-A2+
1
010
10 2 3 VCC
1
GND
保持
001
1
3 OUT
7 DIS
导截通止
导通
表 22-1 555 定时器功能表
TH
TL
Rd
L
2 3
VCC
1 3
VCC
H
2 3
VCC
1 3
VCC
充 RAC
RA RB
48 7
555 3
D2
D1 6
5
21
放 RBC
C
VC C 1
uo1
C5
tw1 0.7RAC
tw2 0.7RBC
振荡周期:
图8-2-7 占空比可调的多谐振荡器 T tw1Байду номын сангаас tw2
8.2.3 555定时器构成施密特触发器
555定时器构成施密特触发器的电路图如图22-2-8所示,施密特触 发器属于波形变换电路，该电路可以将正弦波、三角波、锯齿波 变为脉冲信号。