555定时器的电路

3. TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用
74121是一种不可重复触发的单稳态触发器，它既可采用上升沿触发， 又可采用下降沿触发，其内部还设有定时电阻Rint(约为2kΩ )。 外接定时元 件引脚 内部电 阻引脚
74121电路的功能表
74121的电路符号
功能： （1）触发方式：
（2）定时元件接法：
（2）触发翻转：当输入端加入负脉冲（宽度应 小于脉宽tpo）,即 TR 端<1/3VDD则S=1（R=0）， 触发器翻转1态，输出uo为高电平。Q=1，这时
uI=0，R=0，S=1， uo=1。
（3）暂稳态的维持时间 uI由0开始增大（ uo=1 ），三极管V截止，VDD 经R向C充电，定时开始。时间常数τ1=RC.在vDD 上升到2/3VDD之前， R=0，S=0， uo=1。电路保持 暂稳态不变。
tW2=R2CIn2≈0.7R2C
所以，多谐振荡器的振荡周期T为： T=tW1+tW2≈0.7(R1+2R2)C
三、占空比可调的多谐振荡器
右 图所示为脉冲占空比可调的多谐
振荡器。在放电管V截止时，电源VCC
经R1和VD1对电容C充电；当V导通时， C经VD2、R2和放电管V放电。调节电位 器RW可改变R1和R2的比值。因此，也
二、工作原理
1、接通电源VCC后，VCC经电阻R1和R2对电容C充电，其电压 UC由0按指数规律上升。
当UC≥2/3VCC时，电压比较器C1和C2的输出分别为UC1=0、 UC2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q=1
输出UO跃到低电平
UOL。与此同时，
放电管V导通， 电容C经电阻 R1和R2放电管 V放电，电路 进入暂稳态。
图(a)：外接电阻 R=Rext（1.4~40kΩ）。
图(b)：用内部电阻 R＝Rint (约为2kΩ)。
74121应用电路 输出脉冲uO的宽度：tw ≈ 0.7RCext 外接电容Cext一般取值范围为10 pF～10μF，在要求不高 的情况下最大值可达1000μF。
4.单稳态触发器的应用 单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。 （1）. 脉冲延时 如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。
设触发信号的时间间隔为T，为了使单稳态触发器能够正 常工作，应当满足T＞tw +tre的条件，即Tmin= tw +tre。因此，单 稳态触发器的最高工作频率为 fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre）
3. 对输入触发脉冲宽度的要求 在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的 宽度 tw1 应小于输出脉冲的宽度 tw ，即 tw1 ＜ tw ，否则电 路不能正常工作。 如出现 tw1 ＞ tw 的情况时，可在触发信号源 uI 和 G1 输入端之间接入一个RC微分电路。
改变了输出脉冲的占空比。
施密特触发器的应用举例
1. 波形变换——将缓慢变化的输入信号（模拟信号），转换成 为符合TTL系统要求的脉冲波形（数字信号）。
正弦波振荡器 1 V O
2. 用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。
输入
VT+ VT-
输出
3. 用于脉冲鉴幅 ——从一系列幅度不同的脉冲信号中，
选出那些幅度大于VT+的输入脉冲。
5.2.2
集成单稳态触发器及其应用
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简 单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小， 而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单 稳态触发器。 1. 输入脉冲触发方式 上升沿触发 下降沿触发
2. 不可重复触发型与可重复触发型
图（a）为 不可重复型触 发单稳态触发 图（b） 为可重复触
二、逻辑功能
Q１。 〈1〉TH≥2/3VDD 、TR ≥VDD/3时，输出uo1=1，uo2=0， Q=0 = 〈2〉TH ＜ 2/3VDD 、 TR ＜ VDD/3时，输出uo1=0，uo2=1， Q=1 Q =0 。
555定时器组成施密特触发器
一、电路结构
将定时器5G555的TH输入端和 TR 输入端连在一起，作为触发信号UI的输入端， 并从OUT端取出，便构成了一个反相输出的施密特触发器。
（4）自动返回时间——当uC上升至2/3VDD时，uO变0，V导通放电，定时结束，暂稳 态结束。uI=1，R=1，S=0， uo=0。
（ 5 ）恢复过程 —— 当暂稳态结束后， C 通过饱和导通的 T放电，时间常数 τ2=RCESC ，由于 RCES 很小，所以放电很快。 C 放电完毕，恢复过程结束。
（二）、下降过程 1、UI由高电平逐渐下降，且1/3VDD＜UI＜2/3VDD时，Uo1=0、Uo2=0。 基本RS触发器保持原状态不变。即 Q =0、Q=1，输出UO=UOL 2、当输入UI≤1/3VCC时，Uo1=1、Uo2=0、Q=1、 Q =0，输出UO由UOL→UOH。 当UI下降到1/3VCC时，电路输出状态又发生另一次跃变→ UOH → UOL 。 （三）、回差电压 UT=UT+－UT-=1/3VCC 电路具有反相输出特性 （四）、电压传输特性
TR
Q
二、工作原理 （一）、上升过程 1、UI＜1/3VDD时，U01=1、U02=0、Q=1、 Q =0、UO=UOH。 TR ≥VDD/3时， Uo1=0、 2、1/3VDD＜UI＜2/3VDD时， 由于 TH ＜ 2/3VDD 、 Uo2=0，基本RS触发器保持原状态不变， UO=UOH。
3、UI≥2/3VDD时，Uo1=0、Uo2=1、 Q=0、Q=1，UO由UOH→UOL，即UO=0。 当UI上升到2/3VCC时，电路的输出状态发生跃变。 4、UI再增大时，对电路的输出状态没有影响。
T
t
用集成门电路构成的单稳态触发器
1. 电路组成及工作原理 暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。 由于图示电路的RC电路接成微分电路形式， 故该电路又称为微分型单稳态触发器。
集成门电路构成的单稳态触发器
（1） 输入信号uI为0时，电路处 于稳态。 uI2=VDD(高电平1)，uO=UOL =0， uO1＝UOH =VDD（全0出1）。 （2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。 当uI从0变1时，uO1则从1变为0（有1出0），经过电容C耦合， 使uI2产生负跳变，G2输出uO 由0变1 ；uO的正跳变反馈到G1输 入端，从而导致如下正反馈过程： 使电路迅速变为G1导通、 G2截止的状态，此时，电路 处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。 然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。
一、结构框图（双极型）
555定时器
555定时器的得名：内部有3个5K欧姆的电阻 分压器，故得名。555定时器可产生精确的时间 延迟和振荡。
对于比较器C1与C2， 其输入、输出有如下关 系： 当u+>u-时，输出 uo为 高电平1。 当u+<u-时，输出 uo为 低电平0。 集电极开路的放电管V、输出 UO=0时，V导通，输出UO=1 时，V截止。 相当于一个受控电子开关。
uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。
单稳电路的延时作用
（2）. 脉冲定时
单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲， 利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间 内动作(或者不动作)。
脉冲定时
7.4.4 用555定时器组成多谐振荡器
一、电路结构
将放电管V集电极经R1接到VCC上，便组成了一个反相器。其输出DIS端对地接 R2、C积分电路，积分电容C再接TH和TR端便组成了如图5.5.7所示的多谐振荡器。 R1、R2和C为定时元件。
发型单稳态
触发器 该电路在 触发进入暂
器
该电路在触 发进入暂稳态 期间如再次受 到触发，对原 暂稳态时间没 有影响，输出 脉 冲 宽 度 tw 仍 从第一次触发 开始计算。
稳态期间如
再次被触发， 则输出脉冲 宽度可在此 前暂稳态时 间的基础上 再展宽tw。
因此，采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得到持续时间更长 的输出脉冲宽度。
由图可得多谐振荡器的振荡周期T为
T=tW1+tW2 tW1为电容C上的电压由1/3VCC下降到 2/3VCC所需的时间，充电回路的时间常数 为(R1+R2)C 。 tW1可用下式估算： tW1=(R1+R2)CIn2≈0.7(R1+R2)C tW2为电容上的电压由2/3VCC下降到 1/3VCC所需的时间，放电回路的时间常数 为R2C 。 tW2 可用下式估算：
vI
O
t
2V 3 CC
O
vC
t
vO
O
t
主要参数估算
(1) 输出脉冲宽度Tw
vI
（2）恢复时间tre
tre=（3～5）τ2
O
t
（3）最高工作频率fmax vI周期的最小值： Tmin= tW＋tre 最高工作频率:
2 V 3 CC
vC
O
t
vO
TW
O
f max
1 1 Tmin tW t re
1、模拟功能部件 （1）、电阻分压器 VCC经３个５K欧姆的电阻分压后，提供基准电压：当不外接固定电压C-V时， UR1=2/3VDD , UR2=VDD/3；当外接固定电压U时，UR1=U , UR2=U/2 （2）、电压比较器C1和C2 〈1〉TH≥2/3VDD 、TR ≥VDD/3时，输出uo1=1，uo2=0， Q=0
（3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。
在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上升达 到G2的UTH时（此时uI=0 ），电路会发生如下正反馈过程：
使电路迅速由暂稳态返 回稳态，uO1=UOH （全0出1）。 uO= UOL。
从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电， 使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
单稳态触发器工作波形
2. 主要参数
（1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。 tw ≈0.7RC （2） 恢复时间tre 暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状态。
一般，恢复时间tre为（3—5)倍放电时间常数（通常放电时间
常数远小于RC）。
（3）最高工作频率fmax（或最小工作周期Tmin）
用555定时器组成单稳态触发器
一、电路结构
三. 单稳态触发器 （一） 电路组成及工作原理
TR
单稳态触发器——有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态翻转到 暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。
(1)稳态：uI为高电平，VDD通过R对C充电，使uC上升，当uC上廾到2/3 VDD 时，触发器置0，即Q=0，放电管V导通，电容通过放电管迅速放电。直到 uC=0。一旦放电管V导通，C被旁路，无法再充电，这时电路处于稳定状 态。这时时uI=1，R=0，S=0， uo为低电平。
2、随着电容C的放电，UC随之下降
当UC下降到UC≤2/3VCC时，则电压比较器C1和C2的输出为 UC1=1、UC2=0，基本RS触发器被置1，Q=1、Q=0，输出UO由 低电平UOL跃到高电平UOH，同时，放电管V截止，电源VCC又经 电阻R1和R2对电容C充电，电路又返回到前一个暂稳态。 3、这样，电容C 上的电压UC将在 2/3VCC和1/3VCC之间 来回充电和放电，从 而使电路产生了振荡， 输出矩形脉冲。
VI 1 V O
VI VT+ VT-
V O
0
t
0
t源自文库
5.2
工作特点：
单稳态触发器
第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转
到暂稳态；
第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳 态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与外加触发信号无关。 例：楼道的路灯 。
Q =１。
〈2〉TH ＜ 2/3VDD 、 TR ＜ VDD/3时，输出uo1=0，uo2=1， Q=1 Q =0 。
TR ≥VDD/3时， uo1=0，uo2=0， Q、 Q状态维持不变。 〈3〉TH ＜ 2/3VDD 、
（3） R 为直接置0端，低电平有效。 （4）集电极开路的放电管V、输出UO=0时，V导通，输出UO=1时，V截止。 相当于一个受控电子开关。