1、6.2 多谐振荡器,6.2.2 用555集成定时器构成的多谐振荡器,555定时器是一种多用途的模拟、数字混合单片中规模集成电路。有双极型(如5G1555)，也有CMOS型(如CB7555)，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。,只要在其外部配接少量阻容元件，用555定时器就可以构成多谐振荡器 、单稳态触发器、施密特触发器电路。因而在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。,6.2.2.1 555定时器的结构及工作原理,1.分压器：由三个等值电阻构成,2.比较器：由电压比较器C1和C2构成,3.可直接复位的基本R-S触发器,4.放电开关管TN,高电平触发端,电压控制端,低电平触发端
2、,放电端,地,输出端,复位端,电源端,输出端,电压控制端,高电平触发端,低电平触发端,放电端,复位端,UCC,分压器,比较器,R-S触发器,放电管,地,VA,VB,Q,RD,SD,5K,5K,5K,TN,2,4,5,6,7,8,3,1,SD,比较结果,1/3 UCC,不允许,2/3 UCC,.,.,5K,5K,5K,VA,VB,UCC,RD,5,6,2,综上所述，555功能为：,当555复位端为低电平时：OUT为低电平，TN导通； 当555复位端为高电平时，OUT与TN状态如右表：,从555定时器的功能表可以看出： 当电压控制输入端（5号脚）悬空时，555定时器有两个阈值电平，分别是1/3 U
3、CC和2/3UCC；如果在电压控制端施加一个控制电压（其值在0UCC之间），比较器的参考电压发生变化，从而影响定时器的工作状态变化的阈值；当不用该端时，为防止干扰，一般通过一个0.01uF的电容接地。 2. 输出端为低电平时放电管TN导通， 7脚（D端）输出低电平；输出端为高电平时放电管TN截止， 如果 7 脚接一个上拉电阻， 7 脚输出为高电平。所以当7脚接一个上拉电阻时，输出状态与3脚相同。,6.2.2.2 用555集成定时器构成的多谐振荡器,多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态（持续短暂的高、低电平状态），它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号
4、，常用来做脉冲信号源。,555定时器构成的多谐振荡器如图6.2.6所示(p237)。,它是将两个触发端2脚和6脚合并在一起，与地之间接一电容C，两触发端电压受电容电压控制；放电端7脚接于两个电阻之间。,SD,UCC,Q,RD,.,.,.,5K,5K,5K,VA,VB,T,1,2,4,5,6,7,8,(复位端),(地),uO,接通电源,通电前 uC=0,1,2/3 UCC,C充电,C放电,1,1/3 UCC,接通电源,C充电,C放电,例：多谐振荡器构成水位监控报警电路,水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不发音；水位下降到探测器以下时，多谐振荡器开始工作，扬声器发出报警。,+,思考题,如图所示是
5、一个由555定时器构成的防盗报警电路，a、b两端被一细铜丝接通，此铜丝置于盗窃者必经之路，当盗窃者闯入室内将铜丝碰断后，扬声器即发出报警声。说明本报警电路的工作原理。,在数字系统中， 获得脉冲波形的方法主要有两种：一种是利用多谐振荡器直接产生；另一种是利用施密特触发器和单稳态触发器构成的整形电路对已有波形进行整形、变换得到。,6.3 单稳态触发器和施密特触发器,单稳态触发器只有一个稳定状态。在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下，电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。,6.3.1 由555定时器组成的单稳态触发器,暂稳态维持时间的长短取决于电路本
6、身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。,单稳态触发器的暂稳态通常是靠RC电路的充、放电过程来维持的,单稳态触发器被广泛用于脉冲整形、延时（产生滞后于触发脉冲的输出脉冲）以及定时（产生固定时间宽度的脉冲信号）等,?单稳态触发器的应用,1. 延时与定时,（1）延时: 图中，v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW。,（2）定时: 当v/O=1时，与门打开，vO= vF。当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平。与门打开的时间恒定不变，即单稳输出脉冲v/O的宽度tW。,2. 整形,单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和 宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输 出的
7、高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。,1,0,由555定时器组成的单稳态触发器,(地),uC,R1,+UCC,ui,UCC,Q,Q,RD,SD,5K,5K,5K,VA,VB,T,1,3,4,8,(复位端),uO,6,5,2,7,接通电源,2/3 UCC,1,0,Q=0,导通,稳定状态,2. 由555定时器组成的单稳态触发器,(地),uC,R1,+UCC,ui,UCC,Q,Q,RD,SD,5K,5K,5K,VA,VB,T,1,3,4,8,(复位端),uO,6,5,2,7,Q=1,截止,暂稳状态,0, 1/3 UCC,1,2. 由555定时器组成的单稳态触发器,(地),uc,R1,+UCC,ui
8、,UCC,Q,Q,RD,SD,5K,5K,5K,VA,VB,T,1,3,4,8,(复位端),uO,6,5,2,7,2/3 UCC,Q=1,1,1,稳定状态,R,T导通，C通过T放电,uC 0,接通电源,上升到2/3 UCC,RD=0,SD=1,因此暂稳态的长短 取决于RC时间常数,R,例：单稳态触发器构成短时用照明灯,若S未按下, 则 ui = 1,若S按下, 则 ui = 0,2. 施密特触发器属于“电平触发”型电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。,施密特触发器是具有电压滞后特性的数字传输门。 其特点如下：,一、施密特触发器的特性与原理,1. 输入电平的阈值电压由低到高为 ，由高到低为 ，且 ，形
9、成回差。,6.3.2 由555定时器构成的施密特触发器,施密特触发器的电压传输特性(如下),输入电压增加,输入电压减小,施密特触发器的输入输出波形图(如右),施密特触发器的图形符号(如图6.3.5-a p242)：,另一种传输特性的图形符号(如右图)：,将一周期性信号变换为矩形波，其输出脉冲宽度tW可通过改变进行调节UT。,二、施密特触发器应用,1. 波形变换,tw,t, = ,2. 信号整形,将不规则的信号波形整成矩形脉冲。,3. 幅度鉴别,施密特触发器的输出状态取决于输入信号的电压值，因此可用作幅度鉴别。如图示意从一系列幅度不同的脉冲信号中，选出那些幅度大于UT+的输入脉冲。,阴影部分电压
10、大于UT+,三、用555定时器构成的施密特触发器,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。,（1）当vI1/3VDD时，,R=0，S=1，Q=1，vO=1；,（2）当1/3VDD vI2/3VDD时，,R=0，S=0，Q=1，vO=1；,（3）当 vI2/3VDD时，,R=1，S=0，Q=0，vO=0；,（4）当1/3VDD vI2/3VDD时,R=0，S=0，Q=0，vO=0；,（5）当vI1/3VDD时，,R=0，S=1，Q=1，vO=1；, 原理分析, 主要参数,1. 阀值电平,VT+=2/3VDD,VT-=1/3VDD,2. 回差电压= VT+ VT-=1/3VDD,如图为一个根据环境亮度变化能自动开启、关断功能的照明灯控制电路，试说明其工作原理。,例6.3.2,
