1、,第 9 章 脉冲信号的产生与整形,555 定时器及其应用,本章小结,掌握用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态 触发器和多谐振荡器的方法。,主要要求：,了解 555 定时器的电路结构，掌握其符号和功能。,9.4 555 定时器及其应用,555 定时器简介,555 定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。它电源电压范围宽(双极型 555 定时器为 5 16 V，CMOS 555 定时器为 3 18 V)，可提供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平，还可输出一定功率，驱动微电机、指示灯、扬声器等。TTL 单定时器型号的最后 3 位数字为 555，双定时器的为 5
2、56；CMOS 单定时器的最后 4 位数为 7555，双定时器的为 7556。,一、555 定时器的工作原理和逻辑功能,555 定时器的电路结构与符号,集电极开路输出端,构成电阻分压器，为比较器 C1、C2 提供两个参考电压，UR1 = 2/3VCC，UR2 = 1/3VCC。,输出缓冲器OUT = Q,构成基本 RS 触发器，决定电路输出。,555 定时器的工作原理与逻辑功能,定时器 5G555 的功能表,定时器 5G555 的功能表,555 定时器的工作原理与逻辑功能,555 定时器的工作原理与逻辑功能,定时器 5G555 的功能表,555 定时器的工作原理与逻辑功能,定时器 5G555
3、的功能表,简化功能表,使用要点,通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性，将其通过 0.01 F 电容接地。,二、用 555 定时器组成施密特触发器,电压传输特性为反相输出的滞回特性,UT+ = 2/3 VCC UT- = 1/3 VCC UT = UT+ - UT- = 1/3 VCC,例 试对应输入波形画出下图中输出波形。,+12V,解：,UT+ = 2/3 VCC = 8 V,UT- = 1/3 VCC = 4 V,因此可画出输出波形为,电路构成反相输出的施密特触发器,三、用555 定时器组成单稳态触发器,(一)电路结构,R、C 为定时元件,(二)工作原理、工作波形与参数估算,1. 稳
4、定状态,接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电，使 uC 上升。,该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时，uI = UIH (应 1/3 VCC)。,工作原理,导通,2. 触发进入暂稳态,(二)工作原理、工作波形与参数估算,3. 自动返回稳定状态,(二)工作原理、工作波形与参数估算,2. 触发进入暂稳态,这时 uI 必须已恢复为高电平,例 用上述单稳态电路输出定时时间为1 s 的正脉冲，R = 27 k，试确定定时元件 C 的取值。,(二)工作原理、工作波形与参数估算,输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件 R、C。,该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽 tW
5、I 小于输出脉宽 tWO 。,解：,因为 tWO 1.1 RC,故可取标称值 33 F。,估算公式 tWO 1.1 RC,四、用 555 定时器组成多谐振荡器,(一)电路结构,(二)工作原理、工作波形与周期估算,UOH,工作原理,(二)工作原理、工作波形与周期估算,UOL,工作原理,(二)工作原理、工作波形与周期估算,工作原理,(二)工作原理、工作波形与周期估算,电容 C 如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。,周期与占空比估算,tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2C T = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C,例 指出右图中控制扬声器鸣响与否
6、和调节音调高低的分别是哪个电位器？若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调，又该如何调节？,解：,R1、R2、RP1 和 C 共同构成定时元件，因此调节 RP1 可调节音调高低。,欲提高音调，则应减小 RP1 ，因此触头应下移。,RP2,RP1,触摸定时开关电路设计,图中555定时器构成的单稳态触发器，只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在低电平触发端(管脚2)加入一个负脉冲，电路进入暂稳态，输出高电平，灯泡发光，当暂稳态时间结束后，恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。,双音门铃电路设计分析,当按钮开关AN按下时，开关闭合，VCC经Dz向充
7、电，P点(4脚)电位迅速充至VCC ，复位解除，电路起振。由于D1将R3旁路，故充电时间常数为(R1+R2)C1，放电时间常数为R2C1，多谐振荡器产生高频振荡，喇叭发出高音。当按钮开关AN松开时，开关断开，由于电容C4储存的电荷经R4放电要维持一段时间，在P点电位降至复位电平之前，电路将继续维持振荡。但此时Vcc经R3、R2、R1向C充电，充电时间常数增加为(R3 + R2 + R1)C1，放电时间常数仍为R2C1,多谐振荡器产生低频振荡，喇叭发出低音。当电容持续放电，使P点电位降至555的复位电平以下时，多谐振荡器停止振荡，喇叭停止发声。 调节高频、低频振荡相关参数，可以改变高、低音发声频
8、率以及低音维持时间。,题9-6,图P9-3所示为555定时器构成的单稳态触发器。,已知,V、,试求输出脉冲宽度,并画出,的波形。,题9-7,图P9-4所示为,已知,V、,试求,题9-7,图P9-4所示为,已知,V、,试求,555 定时器是一种多用途的集成电路。只需外接 少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态 触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其 它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、 灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度， 因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许 多领域都有着广泛的应用。,除 555 单定时器外，还有双定时器 556、 四定时器 558 等。,本章小结,555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为,
