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1、,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。,GND,图8-1-1 555定时器电路框图,图8-1-2 555定时器符号图,8.4.1 555定时器的工作原理,地,低触发端,高触发端,放电端,电源端,清零端,输出端,电压控制端,555,555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。,电阻分压器
2、,比较器,触发器,反相器,图8-1-1 555定时器电路框图,555,真值表的第一行,0,0,1,1,0,导通,清零,0,保持,保持,555,0,0,1,0,1,1,0,真值表的第二行,从第二行到第三行,导通,0,真值表的第四行,1,0,0,1,0,1,0,1,截止,从第四行返回 第三行,0,0,保持,保持,1,截止,回差现象,从555定时器的功能表可以看出：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。,
3、555,8.4.2 555定时器的典型应用电路,8.4.2.1 单稳态触发器,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,555,555单稳态触发器的工作波形如下：,注意：触发脉冲必须是窄脉冲，要比暂稳态的时间tw还要短。否则触发作用始终存在，输出将不会在uC达到2VCC/3时返回低电平。,图8-2-2 单稳态触发器的波形图,555,单稳态触发器暂稳态时间的计算：,根据uC的波形，由过渡过程公式即可计算出暂稳态时间tw，tw电容C从0V充电到2 VCC/3的时间，根据三要素方程：,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1
4、VCC/3，否则触发无效。,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,555,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。,图8-2-3 单稳态触发器构成反相器的波形图,555,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
5、小箭头为0电位。,图4.27 555定时器单稳态触发器的示波器波形图,555,8.4.2.2 555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。,图8-2-5 多谐振荡器的波形,图8-2-4 多谐振荡器电路图,555,多谐振荡器参数的计算,tw1,tw2,输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：,tw1：uC(0)=VCC/3 V、uC()=VCC、1=(RA+RB)C、当t=tw1时，uC(tw1)=2 VCC/3代入三要素方程。于是可解出,tw2：uC(0)=2VCC/3 V、uC()
6、=0V、1=RBC、当t=tw2时，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可解出,555,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1.61.7V，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,555,对于图8-2-7所示的多谐振荡器，因T1T2，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
7、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。,图8-2-7 占空比可调的多谐振荡器,555,振荡周期:,555定时器构成施密特触发器,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。,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。,图8-2-8 施密特触发器电路图,555,施密特触发器的输
8、出波形如下：,ui,0,0,uO,t,t,2VCC/3,1VCC/3,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8-2-8 施密特触发器电路图,555,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
9、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。,图8-2-10 施密特触发器的示波器波形图,555,8.2.4 555定时器构成压控振荡器(VCO),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8-2-11 压控振荡器电路图,555,555定时器构成的压控振荡器如图所示，波形图如图所示。,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。,555,压控振荡器参数的计算,tw1,tw2,输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：,tw1：uC(0)=u5/2、uC()=VCC、1=(RA+RB)C、当t=tw1时，uC(tw1)=u5代入三要素方程。于是可解出,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,振荡周期:,555,
