555定時器的電路

1、555定時器定時器一、結構框圖（雙極型）一、結構框圖（雙極型） 555定時器的得名：內部有定時器的得名：內部有3個個5K歐姆的電阻歐姆的電阻分壓器，故得名。分壓器，故得名。555定時器可產生精確的時間定時器可產生精確的時間延遲和振蕩。延遲和振蕩。對于比較器對于比較器C1與與C2，其，其輸入、輸出有如下關系：輸入、輸出有如下關系：當當u+u-時，輸出時，輸出 uo為為高電平高電平1。當當u+u-時，輸出時，輸出 uo為為低電平低電平0。集電極開路的放電管集電極開路的放電管V、輸出、輸出UO=0時，時，V導通，輸出導通，輸出UO=1時，時，V截止。截止。相當于一個受控電子開關。相當于一個受控電子開

2、關。 1 1、模擬功能部件、模擬功能部件 （1 1）、電阻分壓器）、電阻分壓器 V VCCCC經個經個K K歐姆的電阻分壓后，提供基準電壓：當不外接固定電壓歐姆的電阻分壓后，提供基準電壓：當不外接固定電壓C-VC-V時，時，U UR1R1=2/3V=2/3VDDDD , U , UR2R2= =VDD/3/3；當外接固定電壓；當外接固定電壓U U時，時，U UR1R1=U , U=U , UR2R2= =U/2/2 （2 2）、電壓比較器）、電壓比較器C1C1和和C2C21 1TH2/3VTH2/3VDDDD 、 VDD/3/3時，輸出時，輸出u uo1o1=1=1，u uo2o2=0=0，

3、Q=0 =Q=0 =。2TH 2/3VDD 、 VDD/3時，輸出時，輸出uo1=0，uo2=1， Q=1 =0 。3TH 2/3VDD 、 VDD/3時，時， uo1=0，uo2=0， Q、 狀態(tài)維持不變。狀態(tài)維持不變。 （3 3） 為直接置為直接置0端，低電平有效。端，低電平有效。 （4 4）集電極開路的放電管）集電極開路的放電管V V、輸出、輸出U UO O=0=0時，時，V V導通，輸出導通，輸出U UO O=1=1時，時，V V截止。截止。相當于一個受控電子開關。相當于一個受控電子開關。TRTRTRQQQR二、邏輯功能二、邏輯功能 1TH2/3VDD 、 VDD/3時，輸出時，輸出u

4、o1=1，uo2=0， Q=0 =。 2TH 2/3VDD 、 VDD/3時，輸出時，輸出uo1=0，uo2=1， Q=1 =0 。TRTRQQ555定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成施密特觸發(fā)器TRQ二、工作原理二、工作原理（一）、上升過程（一）、上升過程 1、UI1/3VDD時，時，U01=1、U02=0、Q=1、 =0、UO=UOH。 2、1/3VDDUI2/3VDD時，時， 由于由于 TH 2/3VDD 、 VDD/3時，時， Uo1=0、Uo2=0，基本，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變， UO=UOH。TRQ一、電路結構一、電路結構 將定時器將定時器5G555的的T

5、H輸入端和輸入端和 輸入端連在一起，作為觸發(fā)信號輸入端連在一起，作為觸發(fā)信號UI的輸入端，的輸入端，并從并從OUT端取出，便構成了一個反相輸出的施密特觸發(fā)器。端取出，便構成了一個反相輸出的施密特觸發(fā)器。TR3、UI2/3VDD時，時，Uo1=0、Uo2=1、 =0、Q=1，UO由由UOHUOL，即，即UO=0。當當UI上升到上升到2/3VCC時，電路的輸出狀態(tài)發(fā)生躍變。時，電路的輸出狀態(tài)發(fā)生躍變。 4 4、U UI I再增大時，對電路的輸出狀態(tài)沒有影響。再增大時，對電路的輸出狀態(tài)沒有影響。 Q （二）、下降過程（二）、下降過程 1、UI由高電平逐漸下降，且由高電平逐漸下降，且1/3VDDUI2

6、/3VDD時，時，Uo1=0、Uo2=0?；净綬S觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即 =0、Q=1，輸出，輸出UO=UOL 2、當輸入、當輸入UI1/3VCC時，時，Uo1=1、Uo2=0、Q=1、 =0，輸出，輸出UO由由UOLUOH。 當當UI下降到下降到1/3VCC時，電路輸出狀態(tài)又發(fā)生另一次躍變時，電路輸出狀態(tài)又發(fā)生另一次躍變 UOH UOL 。（三）、回差電壓（三）、回差電壓 UT=UT+UT-=1/3VCC（四）、電壓傳輸特性（四）、電壓傳輸特性 電路具有反相輸出特性電路具有反相輸出特性QQ施密特觸發(fā)器的應用舉例施密特觸發(fā)器的應用舉例1. 波形變換波形變換將緩慢變

7、化的輸入信號（模擬信號），轉換成將緩慢變化的輸入信號（模擬信號），轉換成為符合為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形（數(shù)字信號）。系統(tǒng)要求的脈沖波形（數(shù)字信號）。2. 用作整形電路用作整形電路把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。正正弦弦波波振振蕩蕩器器1VO輸入輸入輸出輸出VT+VT- 3. 用于脈沖鑒幅用于脈沖鑒幅從一系列幅度不同的脈沖信號中，從一系列幅度不同的脈沖信號中，選出那些幅度大于選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。的輸入脈沖。 VIOV1ItVT-T+V0VOV0t工作特點： 第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)； 第二，在外加脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)

8、態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)； 第三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，將自動返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號無關。例：樓道的路燈 。用用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、電路結構一、電路結構（一）（一） 電路組成及工作原理電路組成及工作原理（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時間）暫穩(wěn)態(tài)的維持時間 uI由由0開始增大（開始增大（ uo=1 ），三極管），三極管V截止，截止，VDD經經R向向C充電，定時開始。時間常數(shù)充電，定時開始。時間常數(shù)1=RC.在在vDD上升到上升到2/3VDD之前，之前， R=0，S=0， uo=1。電路保持電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。暫穩(wěn)態(tài)不變。 (1)穩(wěn)態(tài)：穩(wěn)態(tài)

9、：uI為高電平，為高電平，VDD通過通過R對對C充電，使充電，使uC上升，當上升，當uC上廾到上廾到2/3 V VDDDD時，觸發(fā)器置時，觸發(fā)器置0，即，即Q=0，放電管，放電管V導通，電容通過放電管迅速放電。直到導通，電容通過放電管迅速放電。直到uC=0。一旦放電管。一旦放電管V導通，導通，C被旁路，無法再充電，這時電路處于穩(wěn)定狀被旁路，無法再充電，這時電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。這時時態(tài)。這時時uI=1，R=0，S=0， uo為低電平。為低電平。（2）觸發(fā)翻轉：當輸入端加入負脈沖（寬度應）觸發(fā)翻轉：當輸入端加入負脈沖（寬度應小于脈寬小于脈寬tpo）,即即 端端1/3VDD則則S=1（R=0），），觸

10、發(fā)器翻轉觸發(fā)器翻轉1態(tài)，輸出態(tài)，輸出uo為高電平。為高電平。Q=1，這時，這時uI=0，R=0，S=1， uo=1。TRTR單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉到有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，自動返回到穩(wěn)態(tài)。三三. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2Ov3CCOtVOtCvOItv（5）恢復過程）恢復過程當暫穩(wěn)態(tài)結束后，當暫穩(wěn)態(tài)結束后，C通過飽和導通的通過飽和導通的T放電，時間常數(shù)放電，時間常數(shù) 2= =RCESC，由于，由于RCES很小，所以放電很快。很小，

11、所以放電很快。C放電完畢，恢復過程結束。放電完畢，恢復過程結束。（4）自動返回時間）自動返回時間當當uC上升至上升至2/3VDD時，時，uO變變0，V導通放電，定時結束，暫穩(wěn)導通放電，定時結束，暫穩(wěn)態(tài)結束。態(tài)結束。uI=1，R=1，S=0， uo=0。2Ov3CCOtVOtCvOItv 主要參數(shù)估算主要參數(shù)估算reWttTf 11minmax（3）最高工作頻率）最高工作頻率fmax vI周期的最小值：周期的最小值： Tmin= tWtre 最高工作頻率最高工作頻率:TTW(1) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度Tw（2 2）恢復時間）恢復時間t tre re tre=（35）2 用集成門電路構成的單穩(wěn)

12、態(tài)觸發(fā)器用集成門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 電路組成及工作原理 暫穩(wěn)態(tài)是靠RC電路的充放電過程來維持的。由于圖示電路的RC電路接成微分電路形式，故該電路又稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 集成門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 使電路迅速變?yōu)槭闺娐费杆僮優(yōu)镚 G1 1導通、導通、G G2 2截止的狀態(tài)，此時，電路截止的狀態(tài)，此時，電路處于處于u uO1O1=U=UOLOL、u uO O= =u uO2O2=U=UOHOH的狀態(tài)。的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。 （2 2）外加觸發(fā)信號，電路翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。）外加觸發(fā)信號，電路翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。當當u u

13、I I從從0 0變變1 1時，時，u uO1O1則從則從1 1變?yōu)樽優(yōu)? 0（有有1 1出出0 0），經過電容），經過電容C C耦合，耦合，使使u uI2I2產生負跳變，產生負跳變，G G2 2輸出輸出u uO O 由由0 0變變1 1 ；u uO O的正跳變反饋到的正跳變反饋到G G1 1輸入輸入端，從而導致如下正反饋過程：端，從而導致如下正反饋過程： （1 1） 輸入信號輸入信號u uI I為為0 0時，電路處時，電路處于穩(wěn)態(tài)。于穩(wěn)態(tài)。 u uI2I2=V=VDDDD( (高電平高電平1 1) )，u uO O=U=UOLOL =0 =0，u uO1O1U UOH OH =V=VDDDD（

14、全全0 0出出1 1）。）。 （3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)。 在暫穩(wěn)態(tài)期間，在暫穩(wěn)態(tài)期間，V VDDDD經經R R對對C C充電，使充電，使u uI2I2上升。當上升。當u uI2I2上升達上升達到到G G2 2的的U UTHTH時（此時時（此時uI=0 ），電路會發(fā)生如下正反饋過程：），電路會發(fā)生如下正反饋過程： 使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，回穩(wěn)態(tài)，u uO1O1=U=UOH OH （全全0 0出出1 1）。）。 u uO O= U= UOLOL。從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C C將通過電阻將通過電阻R R放電，放電，使電容上

15、的電壓恢復到穩(wěn)態(tài)時的初始值。使電容上的電壓恢復到穩(wěn)態(tài)時的初始值。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形 2.主要參數(shù) （1 1）輸出脈沖寬度）輸出脈沖寬度t tw w 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度t tw w，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間。，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間。 t tw w 0.7RC0.7RC （2 2） 恢復時間恢復時間t trere 暫穩(wěn)態(tài)結束后，電路需要一段時間恢復到初始狀態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)結束后，電路需要一段時間恢復到初始狀態(tài)。一般，恢復時間一般，恢復時間t trere為（為（35)35)倍放電時間常數(shù)（通常放電時間倍放電時間常數(shù)（通常放電時間常數(shù)遠小于常數(shù)遠小于RCRC）。）。 設觸發(fā)信號的時間間隔為T，為了使單

16、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應當滿足Ttw +tre的條件，即Tmin= tw +tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為 fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre） 在使用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1tw的情況時，可在觸發(fā)信號源uI和G1輸入端之間接入一個RC微分電路。 3.對輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求對輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求 （3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）5.2.25.2.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應用 用集成門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雖然電路簡

17、單，但輸出脈沖寬度的穩(wěn)定性較差，調節(jié)范圍小，而且觸發(fā)方式單一。因此實際應用中常采用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 1. 輸入脈沖觸發(fā)方式 上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) 2. 不可重復觸發(fā)型與可重復觸發(fā)型 圖 （圖 （ a ） 為） 為不可重復型觸不可重復型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器該電路在觸該電路在觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次受期間如再次受到觸發(fā)，對原到觸發(fā)，對原暫穩(wěn)態(tài)時間沒暫穩(wěn)態(tài)時間沒有影響，輸出有影響，輸出脈沖寬度脈沖寬度tw仍仍從第一次觸發(fā)從第一次觸發(fā)開始計算開始計算。 圖 （圖 （ b ）為可重復觸為可重復觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器 該電路在該電路在觸發(fā)進入暫觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)期間如穩(wěn)態(tài)期

18、間如再次被觸發(fā)，再次被觸發(fā)，則輸出脈沖則輸出脈沖寬度可在此寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時前暫穩(wěn)態(tài)時間間的基礎上的基礎上再展寬再展寬tw。 因此，采用可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時能比較方便地得到持續(xù)時間更長的因此，采用可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時能比較方便地得到持續(xù)時間更長的輸出脈沖寬度。輸出脈沖寬度。3. TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路74121的功能及其應用7412174121是一種不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，是一種不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采用下降沿觸發(fā)，其內部還設有定時電阻又可采用下降沿觸發(fā)，其內部還設有定時電阻R Rintint( (約為約為2k)2k)。

19、74121電路的功能表 74121的電路符號 外接定時元件引腳 內部電阻引腳 功能： （1）觸發(fā)方式： 74121應用電路應用電路（2）定時元件接法： 輸出脈沖uO的寬度：tw 0.7RCext外接電容Cext一般取值范圍為10 pF10F，在要求不高的情況下最大值可達1000F。圖圖(a)：外接電阻：外接電阻R=Rext（1.440k）。）。圖圖(b)：用內部電阻：用內部電阻RRint (約為約為2k)。4.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用 （1）. 脈沖延時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應用是整形、定時和延時。 單穩(wěn)電路的延時作用 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來實現(xiàn)。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下

20、降沿延遲了的下降沿延遲了tw的時間。的時間。 （2）.脈沖定時 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時間內動作(或者不動作)。 脈沖定時7.4.4 用用555定時器組成多諧振蕩器定時器組成多諧振蕩器一、電路結構一、電路結構 將放電管將放電管V集電極經集電極經R1接到接到VCC上，便組成了一個反相器。其輸出上，便組成了一個反相器。其輸出DIS端對地接端對地接R2、C積分電路，積分電容積分電路，積分電容C再接再接TH和和TR端便組成了如圖端便組成了如圖5.5.7所示的多諧振蕩器。所示的多諧振蕩器。R1、R2和和C為定時元件。為定時元件。二、工作原理

21、二、工作原理 1、接通電源、接通電源VCC后，后，VCC經電阻經電阻R1和和R2對電容對電容C充電，其電壓充電，其電壓UC由由0按指數(shù)規(guī)律上升。按指數(shù)規(guī)律上升。當當UC2/3VCC時，電壓比較器時，電壓比較器C1和和C2的輸出分別為的輸出分別為UC1=0、UC2=1，基本，基本RS觸發(fā)器被置觸發(fā)器被置0，Q=0、Q=1輸出輸出UO躍到低電平躍到低電平UOL。與此同時，。與此同時，放電管放電管V導通，導通，電容電容C經電阻經電阻R1和和R2放電管放電管V放電，電路放電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。進入暫穩(wěn)態(tài)。 2、隨著電容、隨著電容C的放電，的放電，UC隨之下降隨之下降 當當UC下降到下降到UC2/3VCC時，則電壓比較器時，則電壓比較器C1和和C2的輸出為的輸出為UC1=1、UC2=0，基本，基本RS觸發(fā)器被置觸發(fā)器被置1，Q=1、Q=0，輸出，輸出UO由由低電平低電平UOL躍到高電平躍到高電平UOH，同時，放電管，同