脉冲产生与变换电路

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，
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。
②
UR2
A2 ＋ ＋ （S）
G2 Q
5 kW ⑦
100 W
③ OUT
①
图6.3 5G555定时器内部电路
放电 管
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，
若控制端S悬空或通过电容接地，则:
UR1 23UDD
UR2 13UDD
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。
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
若控制端S外加控制电压US则:
UR1=US
UR2
US 2
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:
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 ：
555定时器应用举例
UDD
R1
UDD R
D
R2
555 定 OUT
R
TH
时 器
TR
C
地
图6.1 晶体管简易测试仪
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
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。
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。
uo UDD
o
1 3
UDD
2 3
UDD
ui
图6.6 施密特触发器电压传输特性
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
能够自动返回到稳定状态。
1. 电路结构和工作波形
ui
＋UDD
UDD
tP
1 3
UDD
R
o
t
R
uC
D
84
7
2 3
UDD
TH
6 555 3
uo
TR
ui
2 15
o uo
t
C
C0 0.01 mF
UDD tW
(a)
o
t
(b)
图6.9 （a） 电路；（b） 输入输出波形
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
Q =0， 三极管截止，放电通路被截断。
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
RU
UTH
U TR
OUT
放电管T
0×
×
0
导通
1
>
2 3
U
DD
>
1 3
U
DD
0
导通
1
<
2 3
U
DD
>
1 3
U
DD
保持原状态不变
保持原状态不变
1
<
2 3
U
DD
<
1 3
U
DD
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
比 较 器
分 压 器
(高电平触发端) TH
(控制端) S
(低电平触发端) TR
(放电端) D
＋UODOD
R（外部复位端）
⑧
④
5 kW
⑥
UR1
－ ∞ （R）
A1 ＋ ＋
Uo1
&
Q
G1
⑤
触发 器
5 kW
－ ∞ Uo2
&
OUT 保持原
来状态 “0”不变。 当ui一旦处于Ui≤
1 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
的
ui值称为置位电平或下限阈值电压。
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
压用ΔUT表示，即ΔUT=UR1-UR2 。
(2) 幅度 u i
鉴别
U TH
o
t
uo
o
t
图6.7 利用施密特触发器进行幅度鉴别
(3) 脉冲 u i
干扰
整形
UTH
UTR
o
t
uo
o
t
图6.8 利用施密特触发器进行脉冲整形
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 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，
1
截止
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
TH 6 2
TR
UDD
84 3
15 C
uo OUT
6.4 施密特触发器
ui
2 3
UDD
1 3
UDD
o
t
uo
UDD
o
t
图6.5源自文库施密特触发器输入输出波形
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。
第6章 脉冲产生与变换电路
6.1 6.2 555定时器 6.3 555
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 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。
若控制端S悬空或通过电容接地, UR1=
2 3
U
DD
, UR2=
1 3 U DD
，则 ΔUT = UR1－UR2=
1 3 U DD
若控制端S外接控制电压US，UR1=US而UR2= ΔUT=UR112-UU RS2=
1 2
U
S
，
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ui处于0＜ui＜
1 3 U DD
OUT = “1”。
原当状u态i “1”不13 U变DD 。ui
2 3
U
DD
OUT 仍保持
当ui一旦处于ui≥
2 3
U
DD
区间时，根据555定时器功能
表6.1可知OUT 将由 “1”状态变为 “0”状态，此刻对应
的
Ui值称当为ui 复位13电U 平DD＜或u上i 限23阈U 值DD 电压。