脉冲波形的变换与产生 数字电路知识点汇总

第八章 脉冲波形的变换与产生
555定时器及其应用 1.电路结构及工作原理 555定时器内部由分压器、 电压比较器、RS 锁存器（触发器）和 集电极开路的三极管T 等三部分组成， 其内部结构及示意图如图22a)、22b)
所示。

在图22b ）中，555定时器是 8引脚芯卡，放电三极管为外接电 路提供放电通路，在使用定时 器时，该三极管集电极 （第7脚）一般要接上拉电阻，
1C 为反相比较器，2C 为同相
比较器，比较器的基准电压由 电源电压CC V 及内部电阻分压 比决定，在控制CO V （第5脚）
3
V cc
触发输入VI2
阀值输入VI1
控制电压VCO 12345
6
7
8
GND 触发
输出
复位
控制电压
阀值放电V cc 555
图22b) 引脚图
悬空时，CC R V V 321=、CC R V V 31
2=;
如果第5脚外接控制电压， 则=1R V CO V 、2
1
2=
R V CO V ，d R 端（第4脚）是复位端，只要d R 端加上低电平，输出端（第3脚）立即被置成低电平，不受其它输入状态的影响，因此正常工作时必须使d R 端接高电平。

由图22a)，1G 和2G 组成的RS 触发器具有复位控制功能，可控制三极管T 的导通和截止。

由图22a)可知，
当1i V >1R V （即1i V >CC V 32
）时，比较器1C 输出0=R V
当2i V >2R V （即>2i V CC V 31
）时，比较器2C 输出1=S V
RS 触发器Q ＝0
3G 输出为高电平，三极管T 导通，输出为低电平（0=o V ）
当1i V <1R V （即1i V <CC V 32）,2i V CC V 31
<时，比较器1C 输出高电平，1=R V ，2
C 输出为低电平0=S V
基本RS 触发器Q ＝1，3G 输出为低电平，三极管T 截止，同时4G 输出为高
电平。

当1i V >1R V （即1i V >CC V 32
）时，比较器1C 输出0=R V
当2i V <2R V （即2i V CC V 3
1
<）时，比较器2C 输出0=S V
⇒1G 、2G 输出Q ＝1，1=Q 同进T 截止，4G 输出为高电平 这样，就得到了表２所示555功能表。

Rd V I1V I2V O T 的状态1
1110导通导通截止截止不变
不变
1100
2
3V cc 1
3V cc 2
3V cc 2
3V cc 2
3V cc
1
3V cc 1
3V cc 1
3V cc
表２ 555定时器功能表
2.应用
1）用555构成单稳态触发器 其连接图如图23所示。

若将其第2脚（2i V ）作为触发器信号的输入端，第8脚外接电阻R 是第7脚;第7脚与第1脚之间再接一个电容C ，则构成了单稳态触发器。

其工作原理如下：
电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过R 向C 充电，当C V 上
升到CC V 3
2
时，O V 为低电平，放电三极管和T 导通，电容C 放电，电路进入稳定
状态。

若触发输入端施加触发信号（CC i V V 3
1
<），触发器翻转，电路进入暂稳态，
O V 输出为高电平，且放电三极管T 截止，此后电容C 充电至=C V CC V 32
时，电
路又发生翻转，O V 为低电平，放电三极管导通，电容C 放电，电路恢复至稳定
O
V I2
V C 图23 用555定时器接成的单稳态触发器
t
t
t
V V
状态。

其工作波形如图24所示。

RC RC t w 1.13ln ==
2）用555构成施密特触发器
将555定时器的1i V 和2i V 两个输入端连在 一起作为信号输入端，即可得到施密特触发器， 如图25所示，施密特触发器能方便地将三角波、 正弦波变成方波。

由于555内部比较器1C 和2C 的参考 电压不同，因而基本RS 触发器的置0信号 和置1信号必然发生在输入信号的不同电平， 因此，输出电压o V 由高电平变为低电平和由 低电平变为高电平所对应的i V 值也不同，这样， 就形成了施密特触发器。

为提高比较器参考电压1R V 和2R V 的稳定性， 通常在CO V 端接有0.01F μ左右的滤波电容。

根据555定时器的结构和功能可知：
当输入电压0=i V 时，1=O V ，当i V 由0逐渐升高到CC V 3
2
时，O V 由1变为0；
当输入电压i V 从高于CC V 32开始下降直到CC V 3
1
，O V 由0变为1；
由此得到555构成的施密特触发器的正向阀值电压+T V ＝CC V 3
2
负向阀值电压-T V ＝CC V 31，回差电压-+-=∆T T T V V V ＝CC V 3
1
如果参考电压由外接的电压CO V 供给，则这时+T V ＝CO V ，-T V ＝CO V 2
1
I
图26
T V ∆＝CO V 21
，通过改变CO V 值可以调节回差电压的大小
3）用555构成多谐振荡器
由555构成的多谐振荡器及其工作波形如图27所示
a. 接通电源后，电容C 被充电，C V 上升，当C V 上升到CC V 32
时，触发器被复位，
同时放电三极管T 导通，此时O V 为低电平，电容C 通过2R 和T 放电，使C V 下降；
b. 当C V 下降到CC V 31
时，触发器又被置位，O V 翻转为高电平，电容器C 放电所
需的时间为RC C R t pL 7.02ln 2==
c. 当C 放电结束时，T 截止，CC V 通过1R 、2R 向电容器C 充电，C V 由CC V 3
1
上
升到CC V 3
2
所需的时间为C R R C R R t pH )(7.02l n )(2121+=+=
d. 当C V 上升到CC V 32
时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到
一个周期性的方波，其频率为C
R R t t f pH pL
)(43
.1121+=+=
在图16所示电路中，pH pL t t ≠，而且占空比固定不变，若将图16改成17所示电路，电路利用1D 、2D 单向导电性将电容器C 放电回路分开，再加上电位器调节，使构成了占空比可调 的多谐振荡器。

图中，CC V 通过A R 、1D 向电容C 充电，充电时间为pH t ＝0.7A R C
电容C 通过2D 、B R 及555中的放电三极管T 放电，放电时间为pL t ＝0.7B R C 因而振荡频率为C
R R t t f B A pH pL
)(43
.11+=+=
可见，这种振荡器输出波形占空比为%100(%)⨯+=B
A A
R R R q
+5V
t
t
2
3V 1
3V 图27。