(精品)电路基础与集成电子技术-14.3 555定时器.ppt

14.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理14.3.2 单稳态触发器单稳态触发器14.3.3 多谐振荡器多谐振荡器14.3.4 施密特触发器施密特触发器14.3 555定时器定时器第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 555定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个 5k 电阻组成的分压器电阻组成的分压器等部分构成，电路如图所示。等部分构成，电路如图所示。555定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。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。种应用电路。14.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03电阻分压器电阻分压器比较器比较器触发器触发器反相器反相器图图14.3.1 555定时器电路框图定时器电路框图放电管放电管第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03GND图图14.3.1 555定时器电路框图定时器电路框图图图 555定时器符号图定时器符号图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定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。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。应用电路。第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03真值表的第一行真值表的第一行00110导通清零0保持保持0 010110真值表的第二行真值表的第二行从第二行到第三行从第二行到第三行导通0真值表的第四行真值表的第四行10010101截止从第四行返回从第四行返回 第三行第三行00保持保持1截止回差现象-6第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 CV TH TL R OUT DIS 直流直流 L L L通通 悬空悬空 2VCC/3 VCC/3 H L L通通 交流交流 2VCC/3 VCC/3 H LH 通断通断 接地接地 2VCC/3 VCC/3 H H H断断 从从555定时器的功能表可以看出几个特点：定时器的功能表可以看出几个特点：1.有两个阈值电平，分别是电源电压的有两个阈值电平，分别是电源电压的1/3和和2/3；2.输出从低到高，从高到低有回差；输出从低到高，从高到低有回差；3.输出端和放电端的状态一致，要通都通，要断都断；输出端和放电端的状态一致，要通都通，要断都断；4.输出与两触发端是反相关系。输出与两触发端是反相关系。表表-6 555定时器功能表定时器功能表 第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03双稳态触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的区别：双稳态触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的区别：双稳 单稳 多谐 触发信号输出14.3.2 555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03555定时器构成的单稳态电路如图定时器构成的单稳态电路如图14.3.2所示。所示。初始状态下，没有触发，初始状态下，没有触发，ui是是高电平，所以输出是低电平。高电平，所以输出是低电平。当当ui加上触发低电平时，输出加上触发低电平时，输出将跳变到高电平，放电管关断。将跳变到高电平，放电管关断。放电管关断，电源将经过放电管关断，电源将经过R向向 C充电，充电，uC按指数规律上升。按指数规律上升。此时，此时，ui已经撤消，变为高电平，所以当已经撤消，变为高电平，所以当uC充电到上充电到上限阈值电平限阈值电平（VCC2/3）时，输出将跳变为低电平。完成一次时，输出将跳变为低电平。完成一次单稳过程。单稳过程。图图14.3.2 单稳态触发器电路图单稳态触发器电路图 CV TH TL R OUT DIS 直流 L L L通 悬空 2VCC/3 VCC/3 H L L通 交流 2VCC/3 VCC/3 H LH 通断 接地 2VCC/3 VCC/3 H H H断14.3.2 单稳态触发器单稳态触发器 第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03单稳态触发器暂稳态时间的计算：单稳态触发器暂稳态时间的计算：根据根据uC的波形，由的波形，由过渡过程公式即可计算过渡过程公式即可计算出暂稳态时间出暂稳态时间tw，tw电电容容C从从0V充电到充电到2 VCC/3的时间，根据三要素的时间，根据三要素方程：方程：注意注意: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,低电平必须小于低电平必须小于1VCC/3，否则触发无效。否则触发无效。为此需要确定三要素：为此需要确定三要素：uC(0)=0V、uC()=VCC、=RC，当当t=tw时，时，uC(tw)=2 VCC/3代入公式。于是可解出代入公式。于是可解出第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 这里要注意这里要注意R的取值不能太小，若的取值不能太小，若R太小，当放电管导太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图14.3.3是是555定时器定时器 单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看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，波形图右侧的一个出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为小箭头为0电位电位。图图14.3.3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图定时器单稳态触发器的示波器波形图0电位电位0电位电位第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.0314.3.3 多谐振荡器多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图14.3.4所示。所示。它是将两个触发端合并在一起，放电端接于两电阻之间。它是将两个触发端合并在一起，放电端接于两电阻之间。利利用用电电容容器器的的充充放放电电来来代代替替外外加加触触发发信信号号，所所以以，电电容容器器上上的的电电压压信信号号应应该该在在两两个个阈阈值值之之间间按按指指数数规规律律转转换换。充充电电回回路路是是RA、RB和和C，此此时时相相当当输输入入是是低低电电平平，输输出是高电平；出是高电平；图图14.3.4 多谐振荡器电路图多谐振荡器电路图 第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.0300uOtt2VCC/3tw1uC1VCC/3tw2 图图14.3.5 多谐振荡器波形图多谐振荡器波形图 多谐振荡器的有关波形如下其工作波形如图多谐振荡器的有关波形如下其工作波形如图14.3.5所示所示：电容器之所以能够放电，是由于有放电端电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。脚为低电平电容器即放电。当当电电容容器器充充电电达达到到时时，即即输输入入达达到到高高电电平平时时，电电路路的的状状态态发发生生翻翻转转，输输出出为为低低电电平平，电电容容器器开开始始放放电电。当当电电容容器器放放电电达达到时，电路的状态又开始翻转到时，电路的状态又开始翻转,如此不断循环。如此不断循环。第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 多谐振荡器参数的计算多谐振荡器参数的计算tuc ctuo oOOtw2输出波形的振荡周期可用过输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：渡过程公式计算：tw1：uC(0)=VCC/3 V、uC()=VCC、1=(RA+RB)C、当当t=tw1时，时，uC(tw1)=2 VCC/3代代入三要素方程入三要素方程。于是可解出于是可解出 tw2：uC(0)=2VCC/3 V、uC()=0V、1=RBC、当当t=tw2时，时，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可代入公式。于是可解出解出tw1第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 对对于于图图14.3.4所所示示的的多多谐谐振振荡荡器器，因因T1T2，它它的的占占空空比比大大于于50%，占占空空比比不不可可调调节节。图图14.3.6是是一一种种占占空空比比可可调调的的电电路路，该该电电路路因因加加入入了了二二极极管管，使使电电容容器器的的充充电电和和放放电电回回路路不不同同，可可以以调调节节电电位位器器使使充充、放放电电时时间间常常数数相相同同。如果如果RA=RB，调节电位器可以获得调节电位器可以获得50%的占空比。的占空比。图图14.3.6 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 由于施密特触发器无须放电端，所以利用放电端与输出端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。如脚相同的输出。如VCC1和和VCC2不同，可实现逻辑电平的转换。不同，可实现逻辑电平的转换。555定时器构成施密特触发器的电路图如图定时器构成施密特触发器的电路图如图14.3.7所示所示,施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波、锯齿波变为脉冲信号。图图14.3.7 施密特触发器电路图施密特触发器电路图14.3.4 施密特触发器施密特触发器 施密特触发器的工作原施密特触发器的工作原理和多谐振荡器基本一致，理和多谐振荡器基本一致，无原则不同。只不过多谐振无原则不同。只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去荡器是靠电容器的充放电去控制电路状态的翻转，而施控制电路状态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状态的翻转。号去控制电路状态的翻转。第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03 施密特触发器的输出波形如下：施密特触发器的输出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3图图14.3.8 施密特触发器的波形图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。图施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图14.3.8表示的是将三角波整形为方波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其它形状的输入波形也可以整形为方波。整形为方波。第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 2010.03