555定时器的典型应用电路

555定时器得典型应用电路
单稳态触发器
555定时器构成单稳态触发器如图2221所示,该电路得触发信号在2脚输入,R与C就是外接定时电路。

单稳态电路得工作波形如图2222所示。

在未加入触发信号时,因u i=H,所以u o=L。

当加入触发信号时,u i=L,所以u o=H,7脚内部得放电管关断,电源经电阻R向电容C充电,u C按指数规律上升。

当u C上升到2V CC/3时,相当输入就是高电平,555定时器得输出u o=L。

同时7脚内部得放电管饱与导通就是时,电阻很小,电容C经放电管迅速放电。

从加入触发信号开始,到电容上得电压充到2V CC/3为止,单稳态触发器完成了一个工作周期。

输出脉冲高电平得宽度称为暂稳态时间,用t W表示。

图2221 单稳态触发器电路图
图2222 单稳态触发器得波形图
暂稳态时间得求取:
暂稳态时间得求取可以通过过渡过程公式,根据图2222可以用电容器C上得电压曲线确定三要素,初始值为u c(0)=0V,无穷大值u c(∞)=V CC,τ=RC,设暂稳态得时间为t w,当t= t w时,u c(t w)=2V CC/3时。

代入过渡过程公式[1p205]
几点需要注意得问题:
这里有三点需要注意,一就是触发输入信号得逻辑电平,在无触发时就是高电平,必须大于2V CC/3,低电平必须小于V CC/3,否则触发无效。

二就是触发信号得低电平宽度要窄,其低电平得宽度应小于单稳暂稳得时间。

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。

R得取值不能太小,若R太小,当放电管导通时,灌入放电管得电流太大,会损坏放电管。

图2223就是555定时器单稳态触发器得示波器波形图,从图中可以瞧出触发脉冲得低电平与高电平得位置,波形图右侧得一个小箭头为0电位。

图2223 555定时器单稳态触发器得示波器波形图[动画45]
多谐振荡器
555定时器构成多谐振荡器得电路如图2224所示,其工作波形如图2225所示。

与单稳态触发器比较,它就是利用电容器得充放电来代替外加触发信号,所以,电容器上得电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。

充电回路就是R A、R B与C,此时相当输入就是低电平,输出就是高电平;当电容器充电达到2V CC/3时,即输入达到高电平时,电路得状态发生翻转,输出为低电平,电容器开始放电。

当电容器放电达到2V CC/3时,电路得状态又开始翻转。

如此不断循环。

电容器之所以能够放电,就是由于有放电端7脚得作用,因7脚得状态与输出端一致,7脚为低电平电容器即放电。

图2224 多谐振荡器电路图图2225 多谐振荡器得波形
震荡周期得确定:
根据u c(t)得波形图可以确定振荡周期,T=T1+T2
先求T1,T1对应充电,时间常数τ1=(R A+R B)C,初始值为u c(0)= V CC/3,无穷大值u c(∞)=V CC,当t= T1时,u c(T
1)=2V CC/3,代入过渡过程公式,可得
T1=ln2(R A+R B)C≈0、7(R A+R B)C
求T2,T2对应放电,时间常数τ2=R B C,初始值为u c(0)=2V CC/3,无穷大值u c(∞) =0V,当t= T2时,u c(T2)=V CC/
3,代入过渡过程公式,可得T2=ln2R B C≈0、7R B C
振荡周期
T=T1+T2=≈0、693(R A+2R B)C
振荡频率
占空比
图2226就是555定时器多谐振荡器得示波器波形图,多谐振荡器得供电电压为5V。

图中上面得波形就是输出波形,幅度382、5mV,示波器探头有10倍衰减,实际幅度就是3、8V;下面得一个就是定时电容器上得波形,图中显示充放电波形得峰峰值就是1、625V,波谷距零线得距离大约也就是1、6~1、7V,正好就是5 55定时器得二个阈值得数值。

图2226 555定时器多谐振荡器得示波器波形图[动画46]
占空比可调得多谐振荡器:
对于图2224所示得多谐振荡器,因T1＞T2,它得占空比大于50%,要想使占空比可调,应如何办？当然应该从能调节充、放电通路上想办法。

图2227就是一种占空比可调得电路方案,该电路因加入了二极管,使电容器得充电与放电回路不同,可以调节电位器使充、放电时间常数相同。

如果调节电位器使R A=R B,可以获得5 0%得占空比。

读者不难瞧懂该电路得充、放电通路以及充、放电时间常数得大小。

图2227 占空比可调得多谐振荡器
密特触发器
555定时器构成施密特触发器得电路图如图2228所示,波形图如图2229所示。

施密特触发器得工作原理与多谐振荡器基本一致,无原则不同。

只不过多谐振荡器就是靠电容器得充放电去控制电路状态得翻转,而施密特触发器就是靠外加电压信号去控制电路状态得翻转。

所以,在施密特触发器中,外加信号得高电平必须大于2V CC/3,低电平必须小于V CC/3,否则电路不能翻转。

图2228 施密特触发器电路图图2229 施密特触发器得波形图由于施密特触发器采用外加信号,所以放电端7脚就空闲了出来。

利用7脚加上上拉电阻,就可以获得一个与输出端3脚一样得输出波形。

如果上拉电阻接得电源电压不同,7脚输出得高电平与3脚输出得高电平在数值上会有所不同。

施密特触发器得主要用于对输入波形得整形。

图22210表示得就是将三角波整形为方波,其它形状得输入波形也可以整形为方波。

图3、42就是施密特触发器得示波器波形图,从图中可以瞧出对应输出波形翻转得555定时器得二个阈值,一个就是对应输出下降沿得3、375 V,另一个就是对应输出上升沿得1、688V,施密特触发器得回差电压就是3、3751、688=1、688V。

从图示波形可以瞧出,与理论值一致(电源电压5V)。

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,但波形得高、低电平宽度完全一样得第二个输出波形,这个波形可以用于不同逻辑电平得转换。

当输入信号得幅度太小时,施密特触发器将不能工作。

图22210 施密特触发器得示波器波形图
压控振荡器
一般得振荡器改变振荡频率,就是通过改变谐振回路或选频网络得参数实现得。

压控振荡器就是通过改变一个控制电压来实现对振荡器频率得改变,因此压控振荡器特别适合用于控制电路之中。

利用555定时器得5脚,可以方便实现这一功能。

由于555定时器就是一种低价格通用型得电路,其压控非线性较大,性能较差,只能满足一般技术水平得需要。

如果需要高得性能指标,可采用专用得压控振荡器芯片,如AD650等。

A D650将在第10章中介绍。

555定时器构成得压控振荡器如图22211所示,波形图如图22212所示。

555定时器做压控振荡器,其工作原理与多谐振荡器无本质不同。

在压控振荡器中,实质上就是通过5脚加入一个控制电压u5,u5得加入使555定时器得阈值随之改变(参阅图22212),从而可以改变多谐振荡器得振荡频率。

为了使u5得控制作用明显,u5应就是一个低阻得信号源。

因为555定时器内部得阈值就是由三个5kW得电阻分压取得,u5得内阻大或串入较大得电阻,压控作用均不明显。

图22211 压控振荡器电路图图22212 压控振荡器得波形图
555时基电路构成得脉宽调制电路
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555时基电路构成得脉冲位置调制电路
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8、5 555定时器
555定时器就是一种多用途得数字——模拟混合集成电路,可以方便得构成施密特触发器,单稳态触发器与多谐振荡器。

双极型产品型号最后数码为555,CMOS型产品型号最后数码为7555。

一、 555定时器得电路结构与功能
555定时器有两个比较器 C1与 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成得分压器上,比较器得输出接到RS触发器上。

此外还有输出级与放电管,输出级得驱动电流可达200mA。

电路图如图8、5、1。

图8、5、1 555定时器
比较器C1与C2得参考电压分别为UR1与UR2,根据C1与C2得另一个输入端——触发输入与阈值输入,可判断出RS触发器得输出状态。

当复位端为低电平时,RS触发器被强制复位。

若无需复位操作,复位端应接高电平。

由于三个电阻等值,所以当没有控制电压输入时,
当控制电压外接时,如外接 ,则
为防止干扰,控制电压端悬空时,应接一滤波电容到地。

555定时器得逻辑功能如图8、5、1。

二、555定时器得应用
1. 用555定时器接成施密特触发器
图6、5、2 用555定时器接成得施密特触发器01mF为滤波电容,提高VR1与VR2得稳定性。

C1与C2得参考电压不同,因而基本RS触发器得置0信号与置1信号必然发生在输入信号VI 得不同电平。

回差电压▽VT=VT+—VT=VCC/3
2. 用555定时器接成单稳态触发器
如图8、5、3,a为电路连接,b为各点波形。

图6、5、3中R2、C2为单稳态定时电路;R1、C1为输入微分电路;C3为滤波电容,典型值为0、01μF。

无触发时,u2＞UA,VCC通过R2对C2充电,当u6＞UB,u0为低电平,C2通过放电管T放电,u0不变,电路进入稳态。

触发后,u2＜UA,u0变为高电平,电路进入暂稳态;由于放电管截止,C2又被充电,当u6＞UB,u0翻回到低电平,暂稳态结束。

u0得输出脉宽为
负脉冲触发,输出脉冲得宽度等于暂稳态得持续时间。

即tW等于电容电压在充电过程中从0上升至2VCC/3所需时间:
3. 用555定时器接成多谐振荡器
1)电路结构
图 8、5、6 用 555 定时器构成得多谐振荡器
(a) 电路图; (b) 波形图
2)工作原理
多谐振荡器只有两个暂稳态。

假设当电源接通后,电路处于某一暂稳态,电容C上电压UC 略低于 ,Uo输出高电平,V1截止,电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。

随着充电得进行UC逐
渐增高,但只要 , 输出电压Uo就一直保持高电平不变,这就就是第一个暂稳态。

当电容C上得电压UC略微超过时(即U6与U2均大于等于时), RS触发器置 0,使输出电压Uo从原来得高电平翻转到低电平,即Uo=0,V1导通饱与,此时电容C通过R2与V1放电。

随着电容C放电,UC 下降,但只要 , Uo就一直保持低电平不变,这就就是第二个暂稳态。

当UC下降到略微低于时,RS触发器置 1,电路输出又变为Uo=1,V1截止,电容C再次充电,又重复上述过程,电路输出便得到周期性得矩形脉冲。

其工作波形如图图 8、5、6 (b)所示。

3)振荡周期T得计算
多谐振荡器得振荡周期为两个暂稳态得持续时间,T=T1+T2。

由图图 8、5、6 (b)UC得波形求得电容C得充电时间T1与放电时间Ｔ2各为
因而,振荡周期
占空比
则占空比q 始终大与50%
例8、5、1 试用CB555定时器设计一个多谐振荡器,要求振荡周期为1秒,输出脉冲幅度大于3v而小于5v,输出脉冲得占空比q=2/3
解:电路参数与结构如图8、5、7所示。

图8、5、7 例8、5、1设计得多谐振荡器。