定時(shí)器的典型應(yīng)用電路

1、555定時(shí)器的典型應(yīng)用電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖22-2-1所示，該電路的觸發(fā)信號在2腳輸入，R和C是外接定時(shí) 電路。單穩(wěn)態(tài)電路的工作波形如圖22-2-2所示。 在未加入觸發(fā)彳t號時(shí)，因 u u=H,所以 U Uo=Lo當(dāng)加入觸發(fā)信號時(shí)，u u=L,所以 u u0=H,7腳內(nèi)部的放 電管關(guān)斷，電源經(jīng)電阻R向電容C充電，UC按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)比上升到 2VC1/3 時(shí)，相當(dāng)輸入是高電平，5 55定時(shí)器的輸出 u uo=Lo同時(shí)7腳內(nèi)部的放電管飽和導(dǎo)通是時(shí)，電阻很小，電容C經(jīng)放電管迅速放電。從加 入觸發(fā)信號開始，到電容上的電壓充到2V VCJ3為止，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器完成了一個(gè)

2、工作周期。輸出脈沖高電平 的寬度稱為暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，用 t tw表示。 圖22-2-1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖 圖22-2-2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形圖 暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的求?。?暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的求取可以通過過渡過程公式，根據(jù)圖22-2-2可以用電容器C上的電壓曲線確定三要 素，初始值為 U Uc(0)=0V,無窮大值 U Uc(8)=V VCc,“RC“RC 設(shè)暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間為 t tw,當(dāng) t=tt=tw時(shí)，U Uc(t tw)=2VCC/3 時(shí)。代入過渡過程公式1-p205 J /=49)+艮8)-/( ?_弛一型 幾點(diǎn)需要注意的問題: 這里有三點(diǎn)需要注意，一是觸發(fā)輸入信號的邏輯電平，在無觸發(fā)時(shí)是高電平，必須大于低

3、電平必須小于Vd3,否則觸發(fā)無效。 二是觸發(fā)信號的低電平寬度要窄，其低電平的寬度應(yīng)小于單穩(wěn)暫穩(wěn)的時(shí)間。否則當(dāng)暫穩(wěn)時(shí)間結(jié)束時(shí),觸發(fā)信號依然存在，輸出與輸入反相。此時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器成為一個(gè)反相器。 R的取值不能太小，若R太小，當(dāng)放電管導(dǎo)通時(shí)，灌入放電管的電流太大，會損壞放電管。圖2-3是555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的示波器波形圖，從圖中可以看出觸發(fā)脈沖的低電平和高電平的位置，波 形圖右側(cè)的一個(gè)小箭頭為0電位。 43*11&C 22- 多諧振蕩器 圖22-2-3555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的示波器波形圖 動畫4-5 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的電路如圖22-2-4所示，其工作波形如圖 22-2-5所示

4、。 與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器比較，它是利用電容器的充放電來代替外加觸發(fā)信號, 所以，電容器上的電壓信號 應(yīng)該在兩個(gè)閾值之間按指數(shù)規(guī)律轉(zhuǎn)換。充電回路是 RA、R和C,此時(shí)相當(dāng)輸入是低電平，輸出是高電平；當(dāng) 電容器充電達(dá)到2VC1/3 時(shí)，即輸入達(dá)到高電平時(shí)，電路的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出為低電平，電容器開始放電。 當(dāng)電容器放電達(dá)到2V73時(shí)，電路的狀態(tài)又開始翻轉(zhuǎn)。如此不斷循環(huán)。電容器之所以能夠放電，是由于有 放電端7腳的作用，因7腳的狀態(tài)與輸出端一致，7腳為低電平電容器即放電。 9S.60V ZJ 震蕩周期的確定： 根據(jù) u uc(t t)的波形圖可以確定振蕩周期，T=T+TT=T+T 先求 T Ti,T Ti

5、對應(yīng)充電，時(shí)間常數(shù)J=(R R+R R)C C 初始值為4(0)=V V/3,無窮大值跳(8)=Me,當(dāng) t t = =T Ti時(shí)，u uc(T Ti)=2V Vc1/3,代入過渡過程公式，可得 T Ti=ln2(R R+R)O(R R+R)C C J=RC初始值為 U Uc(0)=2VCC/3,無窮大值 u4u40000)=0V,當(dāng) t=Tt=T2時(shí)，u uc(T T2) =VCC/3,代入過渡過程公式，可得 T T2=ln2RCRC 振蕩周期 T T=T Ti+T+T2=(R R+2R R)C C 振蕩頻率 11M4 占空比 圖22-2-6是555定時(shí)器多諧振蕩器的示波器波形圖，多諧振蕩器

6、的供電電壓為5Vo圖中上面的波 形是輸出波形，幅度，示波器探頭有10倍衰減，實(shí)際幅度是；下面的一個(gè)是定時(shí)電容器上的波形，圖中顯 示充放電波形的峰峰值是，波谷距零線的距離大約也是，正女?是555定時(shí)器的二個(gè)閾值的數(shù)值。圖22-2-4多諧振蕩器電路圖 圖22-2-5多諧振蕩器的 波形 求 T T2,T T2對應(yīng)放電，時(shí)間常數(shù) xWQ%=%”Bx100% *2% 占空比可調(diào)的多諧振蕩器： 對于圖22-2-4所示的多諧振蕩器，因 TiF,TiF,它的占空比大于50%要想使占空比可調(diào)，應(yīng)如何辦 當(dāng)然應(yīng)該從能調(diào)節(jié)充、放電通路上想辦法。圖22-2-7是一種占空比可調(diào)的電路方案，該電路因加入了二極 管，使電容

7、器的充電和放電回路不同，可以調(diào)節(jié)電位器使充、放電時(shí)間常數(shù)相同。如果調(diào)節(jié)電位器使 R R=R R 可以獲得50%勺占空比。讀者不難看懂該電路的充、放電通路以及充、放電時(shí)間常數(shù)的大小。 圖22-2-7占空比可調(diào)的多諧振蕩器 密特觸發(fā)器 555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖如圖22-2-8所示，波形圖如圖22-2-9所示。施密特觸發(fā) 器的工作原理和多諧振蕩器基本一致，無原則不同。只不過多諧振蕩器是靠電容器的充放電去控制電路狀 態(tài)的翻轉(zhuǎn)，而施密特觸發(fā)器是靠外加電壓信號去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。所以，在施密特觸發(fā)器中，外加信 號的高電平必須大于2VC1/3,低電平必須小于VC3,否則電路不能翻轉(zhuǎn)。 圖22-

8、2-6555定時(shí)器多諧振蕩器的示波器波形圖動畫4-6 圖22-2-8施密特觸發(fā)器電路圖 圖22-2-9施密特觸發(fā)器的波 形圖 所以放電端7腳就空閑了出來。利用7腳加上上拉電阻，就可以 獲得一個(gè)與輸出端3腳一樣的輸出波形。如果上拉電阻接的電源電壓不同，7腳輸出的高電平與3腳輸出 的高電平在數(shù)值上會有所不同。 施密特觸發(fā)器的主要用于對輸入波形的整形。圖22-2-10表示的是將三角波整形為方波，其它形狀 的輸入波形也可以整形為方波。圖是施密特觸發(fā)器的示波器波形圖，從圖中可以看出對應(yīng)輸出波形翻轉(zhuǎn)的 555定時(shí)器的二個(gè)閾值，一個(gè)是對應(yīng)輸出下降沿的V,另一個(gè)是對應(yīng)輸出上升沿的，施密特觸發(fā)器的回差 電壓是。

9、從圖示波形可以看出，與理論值一致（電源電壓5V）o在放電端7腳加一個(gè)上拉電阻，接10V電 源，可以獲得一個(gè)高、低電平與3腳輸出不同，但波形的高、低電平寬度完全一樣的第二個(gè)輸出波形，這個(gè)波形可以用于不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。當(dāng)輸入信號的幅度太小時(shí)，施密特觸發(fā)器將不能工作。 圖22-2-10施密特觸發(fā)器的示波器波形圖 壓控振蕩器 一般的振蕩器改變振蕩頻率，是通過改變諧振回路或選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)實(shí)現(xiàn)的。壓控振蕩器是通過 改變一個(gè)控制電壓來實(shí)現(xiàn)對振蕩器頻率的改變，因此壓控振蕩器特別適合用于控制電路之中。利用555定 時(shí)器的5腳，可以方便實(shí)現(xiàn)這一功能。由于555定時(shí)器是一種低價(jià)格通用型的電路，其壓控非線性較大，

10、性能較差，只能滿足一般技術(shù)水平的需要。如果需要高的性能指標(biāo)，可采用專用的壓控振蕩器芯片，如AD 650等。AD650將在第10章中介紹。555定時(shí)器構(gòu)成的壓才$振蕩器如圖22-2-11所示，波形圖如圖22-2-1 2所示。 555定時(shí)器做壓控振蕩器，其工作原理與多諧振蕩器無本質(zhì)不同。在壓控振蕩器中，實(shí)質(zhì)上是通過 5腳加入一個(gè)控制電壓小， U U5的加入使555定時(shí)器的閾值隨之改變 （參閱圖22-2-12） ,從而可以改變多諧振蕩器的振蕩頻率。為了使 U U5的控制作用明顯，U U5應(yīng)是一個(gè)低阻的信號源。因?yàn)?55定時(shí)器內(nèi)部的閾值是由三個(gè)5kW的電阻分壓取得，U U5的內(nèi)阻大或串入較大的電阻，壓

11、控作用均不明顯。由于施密特觸發(fā)器采用外加信號, 555時(shí)基電路構(gòu)成的脈寬調(diào)制電路 作者：來源：1730次 喇g,由$5與時(shí)基電踏枸成的脈寬潮制電路 圖示出簡單的膿寬調(diào)制電部及其波形“時(shí)鐘輸入由555的引腳2加入，調(diào)制輸 入電壓/由引御5輸入.因此，輸出電用口%脈中的寬度即與調(diào)制信號成正比改變。的數(shù)值,可以改變輸出電壓的波醪. 555時(shí)基電路構(gòu)成的脈沖位置調(diào)制電路 圖22-2-11壓控振蕩器電路圖 2-2-12壓控振蕩器的波形圖 |馬 作者：來源: 1470次 NE/SES55 T=0.Smi/crn 山壺中,由555時(shí)基電路構(gòu)成府脈沖位置調(diào)制電路 圖示出簡單的脈沖位置調(diào)制電路及其波形,輸出電壓

12、口”的位置受調(diào)制輸入信號UE的控制.由555構(gòu)成非穩(wěn)態(tài)自由振蕩電路.門報(bào)電壓和時(shí)間延遲受以控制而改變.因此輸出脈中的位置也受調(diào)制信號的控制而隨之改變. 555555 定時(shí)器 555555 定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字一一模擬混合集成電路，可以方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。雙極型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為 555,555,CMOCMO 型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為 75557555。 一、555555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能 555555 定時(shí)器有兩個(gè)比較器 C1C1 和 C2C2 各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻 R R 組成的分壓器上， 比較器的輸出接到 RSRS 觸發(fā)器上。此外還有輸出級和放

13、電管，輸出級的驅(qū)動電流可達(dá) 200mA200mA 電路圖如圖。 1=Q.】rtn/匚m 圖 555555 定時(shí)器 比較器 C1C1 和 C2C2 的參考電壓分別為 UR1UR1 和 UR2UR2 根據(jù) C1C1 和 C2C2 的另一個(gè)輸入端一一觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出 RSRS 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)，RSRS 觸發(fā)器被強(qiáng)制復(fù)位。若 無需復(fù)位操作，復(fù)位端應(yīng)接高電平。 由于三個(gè)電阻等值，所以當(dāng)沒有控制電壓輸入時(shí)， UA=Zfe?TJB-Hec33 當(dāng)控制電壓外接時(shí)，如外接5,則 UA=-VC 25 二口c 為防止干擾，控制電壓端懸空時(shí)，應(yīng)接一濾波電容到地。555555 定時(shí)器的

14、邏輯功能如圖。 表6.5.I555定時(shí)翳的功能表 輸入 輸出 * % % 41 T口狀態(tài) 0 X X 低 導(dǎo)通 1 2VCC/3 Vcc/3 低1 導(dǎo)通 1 Vcc/3 不變 不變 1 2vccra 2VCCJ3 UAVCC!u2UAVCC!過 R2R2 對 C2C2 充電， 當(dāng) u6URu0u6URu0 為低電平， C2C2 通過放電管 T T 放電， u0u0 不變， 電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 觸發(fā)后， u2vUAu0u2vUAu0a電路連接b崎入軸出波理 變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；由于放電管截 止，C2C2 又被充電，當(dāng) u6UB,u0u6UB,u0 翻回到低電平，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。u0u0 的輸出脈

15、寬為 圖用 555555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器負(fù)脈沖觸發(fā)，輸出脈沖的寬度等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間。即 上升至 2VCC/32VCC/3 所需時(shí)間： fv=RCln3 V一二 -CCqCT7 tWtW 等于電容電壓在充電過程中從 0 0 3.3.用 555555 定時(shí)器接成多諧振蕩器 1 1 ）電路結(jié)構(gòu) a電跖連接 b各點(diǎn)應(yīng)并 （a a）電路圖；（b b）波形圖 2 2）工作原理 多諧振蕩器只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。假設(shè)當(dāng)電源接通后，電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)，電容 C C 上電壓 ，、-， UCUC 各低于 3 3s s, ,UoUo 輸出局電平，V1V1 截止，電源 UCCUCC 通過 R1R1、R2R2 給電

16、容 C C 充電。隨著充電 1 12 2 ，一一-U，一.-、 的進(jìn)行 UCUC 逐漸增局，但只要 3333,輸出電壓 UoUo 就一直保持局電平不變， 2222 二U_U 這就是第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)電容 C C 上的電壓 UCUC 略微超過耳 B 時(shí)（即 U6U6 和 U2U2 均大于等于 5 5B B 時(shí)），RSRS 觸發(fā)器置 0,0,使輸出電壓 UoUo 從原來的高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，即 Uo=0,VUo=0,V1 1 導(dǎo)通飽和， 2 21 此時(shí)電容 C C 通過 R2R2 和 V1V1 放電。隨著電容 C C 放電，UCUC 下降，但只要 38383 3, ,UoUo 就一直保持低電平不變，這就是第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng) UCUC 下降到略微低于 3 3 時(shí)，RSRS 觸發(fā)器置 1,1,電路輸出又變?yōu)?Uo=1,V1Uo=1,V1 截止，電容 C C 再次充電，又重復(fù)上述過程，電路輸出便得到周期性的矩形脈沖。其工作波形如圖圖（b b）所示。 3 3）振蕩周期 T T 的計(jì)算 多諧振蕩器的振蕩周期為兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間, 電容 C C 的充電時(shí)間 T1T1 和