(完整版)555定時(shí)器課件

1、5-2 555定時(shí)器的原理及應(yīng)用內(nèi)容：、555定時(shí)器的工作原理、555定時(shí)器的典型應(yīng)用 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（Monostable Trigger）多諧振蕩器（Astable Multivibrator）施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger）壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator）555定時(shí)器簡介：555定時(shí)器（時(shí)基電路）是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合集成電路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制；設(shè)計(jì)新穎、構(gòu)思奇巧，備受電子專業(yè)設(shè)計(jì)人員和電子愛好者青睞；它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和壓控振蕩器等多種應(yīng)用電路。典型封裝兩大類：

2、雙極型：555CMOS：7555 GND圖5-2-1 555定時(shí)器電路框圖圖5-2-2 555定時(shí)器符號(hào)圖5-2-1 555定時(shí)器的工作原理地低觸發(fā)端高觸發(fā)端放電端電源端清零端輸出端電壓控制端典型的雙列直插式封裝 555定時(shí)器主要由比較器、觸發(fā)器、反相器和由三個(gè)5k電阻組成的分壓器等部分構(gòu)成，電路如圖所示。電阻分壓器比較器觸發(fā)器反相器圖5-2-3 555定時(shí)器電路框圖真值表的第一行00110導(dǎo)通清零0保持保持0010110真值表的第二行從第二行到第三行導(dǎo)通0真值表的第四行10010101截止從第四行返回 第三行00保持保持1截止回差現(xiàn)象THTLRdOUTDISCC32VCC31VCC31VCC

3、32VCC32VCC31VLL通HHH斷表5-1 555定時(shí)器功能表通LH保持保持 從555定時(shí)器的功能表可以看出：555定時(shí)器有兩個(gè)閾值（Threshold）電平，分別是1/3VCC和2/3VCC；2. 輸出端為低電平時(shí)三極管TD導(dǎo)通， 7腳輸出低電平；輸出端為高電平時(shí)三極管TD截止， 如果7腳接一個(gè)上拉電阻， 7腳輸出為高電平。所以當(dāng)7腳接一個(gè)上拉電阻時(shí)，輸出狀態(tài)與3腳相同。 便于記憶：2腳- （低電平置位）；6腳R（高電平復(fù)位）；5-2-2 555定時(shí)器的典型應(yīng)用電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（Monostable Trigger） 圖5-2-4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖 圖5-2-5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形

4、圖 這里要注意R的取值不能太小。（為什么？）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(huì)損壞放電管。555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形如下：注意：觸發(fā)脈沖必須是窄脈沖，要比暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間tw還要短。（為什么？如果觸發(fā)脈沖比暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間長呢？）圖5-2-6 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形圖則觸發(fā)作用始終存在，輸出將不會(huì)在uC達(dá)到2VCC/3時(shí)返回低電平。如果在暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間內(nèi)加入新的觸發(fā)脈沖呢？則新的觸發(fā)脈沖不起作用，該電路為不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。那么，有沒有可以重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器呢？為此需要確定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 當(dāng)t= tw時(shí)，uC (tw) =2

5、VCC /3代入公式。于是可解出單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的計(jì)算 根據(jù)uC的波形，由過渡過程公式即可計(jì)算出暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw ， tw電容C從0V充電到2 VCC /3的時(shí)間，根據(jù)三要素方程： 注意:觸發(fā)輸入信號(hào)的邏輯電平，在無觸發(fā)時(shí)是高電平，必須大于2VCC/3,低電平必須小于1VCC/3，否則觸發(fā)無效。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間由RC確定！單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：VCCCC123567555R485可作為失落脈沖檢出電路，對(duì)機(jī)器的轉(zhuǎn)速或人體的心律（呼吸）進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)機(jī)器的轉(zhuǎn)速降到一定限度或人體的心律不齊時(shí)就發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該電路有何作用？失落脈沖報(bào)警！PNP管脈沖的定時(shí) ABuuio單穩(wěn)

6、態(tài)電路&只有在tw時(shí)間內(nèi),與門才開門,信號(hào)A才能通過與門 脈沖的延時(shí)uo的下降沿比輸入觸發(fā)信號(hào)ui的下降沿延遲了tw。因此，利用uo下降沿去觸發(fā)其它電路(例如JK觸發(fā)器),比用ui下降沿觸發(fā)時(shí)延遲了tw時(shí)間,這就是單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)作用簡易曝光定時(shí)器思考：當(dāng)按一下開關(guān)AN以后，電路是如何工作的？電容放電555置位J吸合電燈HL亮電容充電到2/3VDD555復(fù)位J釋放電燈HL熄555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器（Astable Multivibrator） 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖5-2-9所示。它是將兩個(gè)觸發(fā)端2腳和6腳合并在一起，放電端7腳接于兩電阻之間。 圖5-2-10 多諧振

7、蕩器的波形 圖5-2-9 多諧振蕩器電路圖 tuctuoOO 多諧振蕩器參數(shù)的計(jì)算tuctuoOOtw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計(jì)算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 當(dāng)t= tw1時(shí)，uC (tw1) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、當(dāng)t= tw2時(shí)，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出占空比（Duration Ratio） 對(duì)于圖5-2-9所示的多諧振蕩器，因tw1 tw2 ，它的占空比大于

8、50% ，占空比不可調(diào)節(jié)。圖5-2-12是一種占空比可調(diào)的電路，該電路因加入了二極管，使電容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RA=RB，調(diào)節(jié)電位器可以獲得50%的占空比。圖5-2-12 占空比可調(diào)的多諧振蕩器C=充RtA振蕩周期:555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger） 由于施密特觸發(fā)器無須放電端，所以利用放電端與輸出端狀態(tài)相一致的特點(diǎn)，從放電端加一上拉電阻后，可以獲得與3腳相同的輸出。但上拉電阻可以單獨(dú)接另外一組電源，以獲得與3腳輸出不同的邏輯電平。555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖如圖5-2-13所示,施密特觸發(fā)器屬于波形變換電路，

9、該電路可以將正弦波、三角波、鋸齒波變?yōu)槊}沖信號(hào)。圖5-2-13 施密特觸發(fā)器電路圖施密特觸發(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(hào)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(hào)的高電平必須大于 ，低電平必須小于 ，否則電路不能翻轉(zhuǎn)。 施密特觸發(fā)器的輸出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3圖5-2-14 施密特觸發(fā)器的波形圖 施密特觸發(fā)器的主要用于對(duì)輸入波形的整形。圖5-2-14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5-2-13 施密特觸發(fā)器電路圖 圖5

10、-2-15是施密特觸發(fā)器（電源電壓5V）的示波器波形圖，對(duì)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(duì)應(yīng)輸出下降沿的3.375V，另一個(gè)是對(duì)應(yīng)輸出上升沿的1.688V，施密特觸發(fā)器的回差電壓是3.375-1.688=1.688V。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。圖5-2-15 施密特觸發(fā)器的示波器波形圖施密特觸發(fā)器的應(yīng)用波形的整形不規(guī)則的或者在信號(hào)傳送過程中受到干擾而變壞的波形經(jīng)過施密特電路，可以得到良好的波形。脈沖幅度鑒別利用施密特電路,可以從輸入幅度不等的

11、一串脈沖中,去掉幅度較小的脈沖,保留幅度超過UT+的脈沖。光施密特觸發(fā)器RG為光敏電阻，光強(qiáng)時(shí)為低阻，2腳低電平，555置位，J不動(dòng)作；光弱時(shí)呈高阻，6腳為高電平，555復(fù)位，J吸合。RG是什么元件？電路是如何工作的？簡易燈光控制電路什么元件？光敏管：光弱時(shí)， C-E間電阻極大；光強(qiáng)時(shí)，電阻很小。思考：燈L什么時(shí)候亮？光強(qiáng)？光弱？作業(yè)：P1175.15.25.3555定時(shí)器構(gòu)成壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator) 一般的振蕩器若要改變振蕩頻率必須改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)值。上述555定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器，只要在5腳加入控制電壓。改變控制電壓就可改變振蕩器的頻率，這樣

12、的振蕩器就是電壓控制振蕩器，簡稱壓控振蕩器，用VCO表示。圖5-2-16 壓控振蕩器電路圖 555定時(shí)器構(gòu)成的壓控振蕩器如圖5-2-16所示，波形圖如圖5-2-17所示。 圖5-2-16 壓控振蕩器電路圖 tuctuoOO圖5-2-17 壓控振蕩器波形圖 為了使u5的控制作用明顯，u5應(yīng)是一個(gè)低阻的信號(hào)源。因?yàn)?55定時(shí)器內(nèi)部的閾值是由三個(gè)5k的電阻分壓取得，u5的內(nèi)阻大或串入較大的電阻，壓控作用均不明顯。低阻信號(hào)源 壓控振蕩器參數(shù)的計(jì)算tw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計(jì)算： tw1 ： uC (0) = u5 /2、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 當(dāng)t= t

13、w1時(shí)，uC (tw1) =u5代入三要素方程。于是可解出 tw2 ： uC (0) = u5、 uC () =0V、 1= RBC、當(dāng)t= tw2時(shí)，uC (tw2) = u5 /2代入公式。于是可解出tuctuoOO振蕩周期: 亮 的 時(shí)間: 亮 的 時(shí)間:例7.1.1： D/A轉(zhuǎn)換器1.列表達(dá)式：用疊加原理：D1單獨(dú)作用： V1=URR/(2R+R)=UR/3 Uo1= - V1RF/2R=-URRF/ (6R)D0單獨(dú)作用：V1=UR/6 Uo2= - V1RF/2R=-URRF/ (12R) Uo = Uo1 +Uo2 = - UR RF/R (D1/6+D0/12) = 5 (D1

14、 / 2+D0 / 4)2. 列狀態(tài)表例7.1.1： D/A轉(zhuǎn)換器1.列表達(dá)式：用疊加原理：D1單獨(dú)作用： V1=URR/(2R+R)=UR/3 Uo1= - V1RF/2R=-URRF/ (6R)D0單獨(dú)作用：V1=UR/6 Uo2= - V1RF/2R=-URRF/ (12R) Uo = Uo1 +Uo2 = - UR RF/R (D1/6+D0/12) = 5 (D1 / 2+D0 / 4)2. 列狀態(tài)表例7.1.2： D/A轉(zhuǎn)換器與運(yùn)算放大器1、 D/A轉(zhuǎn)換器 Uo1=- 10(1/10+1/20+1/80+1/100)2、運(yùn)算放大器 Uo3=Uo1(R2+R2)/R2=2Uo1 Uo= - Uo3R4/R2例7.1.1： D/A轉(zhuǎn)換器1.列表達(dá)式：用疊加原理：D1單獨(dú)作用： V1=URR/(2R+R)=UR/3 Uo1= - V1RF/2R=-URRF/ (6R)D0單獨(dú)作用：V1=UR/6 Uo2= - V1RF/2R=-URRF/ (12R) Uo = Uo1 +Uo2 = - UR RF/R (D1/6+D0/12) = 5 (D1 / 2+D0 / 4)2. 列狀態(tài)表例7.1.2： D/A轉(zhuǎn)換器與運(yùn)算放大器1、 D/A轉(zhuǎn)換器 Uo1=- 10(1/10+1/20+1/80+1/100)2、運(yùn)算放大器 Uo3=Uo1(R2+R2)/R2=2Uo1 Uo= - U