第三章集成定時電路

第三章集成定時電路第1頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月集成定時電路又稱為集成時基電路，它是一種將模擬電路和數(shù)字電路制作在同一硅片上的模擬集成電路。應(yīng)用：取代傳統(tǒng)的機械式延時器件，應(yīng)用在微計算機、電子定時器、電子控制、電子檢測、電子報警、電子樂器、信號產(chǎn)生及調(diào)制等方面。分類：分為定時器和定時器/計數(shù)器兩大類。

定時器以單定時“555”電路、雙定時“556”電路(內(nèi)含兩個獨立的“555”電路)、四定時“558/559”電路(內(nèi)含四個獨立的“555”電路)為主；

定時器/計數(shù)器以可編程定時電路為主。第2頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月概述一、脈沖信號脈沖是脈動和短促的意思，凡是具有不連續(xù)波形的信號均可稱為脈沖信號。廣義講，各種非正弦信號都是脈沖信號。(a)矩形波(b)方波(c)尖脈沖(d)鋸齒波第3頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月概述在數(shù)字系統(tǒng)中常常需要用到各種幅度、寬度以及具有陡峭邊沿的矩形脈沖信號，如觸發(fā)器的時鐘脈沖（CP）。獲取這些脈沖信號的方法通常有兩種：①脈沖產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生；②利用已有的周期信號整形、變換得到。脈沖整形、變換電路——單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器施密特觸發(fā)器；脈沖產(chǎn)生電路——多諧振蕩器；多用途的定時電路——555定時器。第4頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月概述二、脈沖信號的參數(shù)trtftWT0.9Um0.5Um0.1UmUm矩形脈沖信號的主要參數(shù)脈沖幅度脈沖周期脈沖寬度上升時間下降時間占空比D－－脈沖寬度與脈沖周期的比值，D＝tW/T。第5頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月概述三、脈沖產(chǎn)生電路的暫態(tài)分析脈沖波形產(chǎn)生與整形電路多是由RC充放電電路構(gòu)成的。①開關(guān)閉合的一瞬間，電容器上電壓不能突變，滿足開關(guān)定理UC(0+)=UC(0-)。②充電暫態(tài)過程結(jié)束后，流過電容器的電流iC(∞)為0，即電容器相當(dāng)于開路。tMU(t)UTtU(∞)0U(0+)CCCUC(t)SUCR第6頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月④令uC(tW)=UT，則從暫態(tài)過程的起始值UC(0+)變到UT所經(jīng)歷的時間tW（脈沖寬度）可用下式計算：③電路的時間常數(shù)τ=RC，τ決定了暫態(tài)時間的長短。根據(jù)三要素公式，可以得到電壓隨時間變化的方程為概述tWU(t)UTtU(∞)0U(0+)CCC第7頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)集成定時器555/556工作原理555定時器是一種多用途的數(shù)字-模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。555定時器產(chǎn)品型號繁多，但所有雙極型產(chǎn)品型號最后的3位數(shù)碼都是555，所有CMOS產(chǎn)品型號最后的4位數(shù)碼都是7555。它們的功能和外部引腳的排列完全相同。第8頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)555定時器的電路結(jié)構(gòu)一、雙極型555定時器TR＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放電端uu12348765地2oRDUCC放電端6UCO555uuu第9頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月高電平觸發(fā)端電壓控制端低電平觸發(fā)端放電端接地端復(fù)位端電源端輸出端555由比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管T三部分組成。vO5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q84356271+-C1+-C2vI1THvI2TR'vODDISCVCOG1G3G4VCC

R'D

vC2vC1VR2VR1第10頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月1555定時器TR＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放電端uu1.分壓器電壓控制端①5腳懸空時，，；②5腳外接控制電壓UCO時，。注：當(dāng)5腳不加控制電壓時，通常經(jīng)過一個0.01μF的電容接地，以抑制干擾。第11頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月1555定時器TR＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放電端uu2.電壓比較器U+≥U-時，Ci＝1；U+＜U-時，Ci＝0。

閾值輸入端觸發(fā)輸入端3.基本RS觸發(fā)器RSQn+100不定01010111Qn異步清零端該端為低電平時，電路優(yōu)先復(fù)位，輸出端3腳為低電平。第12頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月補充：

觸發(fā)器能夠存儲一位二進(jìn)制信息的基本單元電路。

觸發(fā)器特點1.具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示邏輯0和邏輯1。2.在輸入信號作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸入信號取消后，能保持狀態(tài)不變。

觸發(fā)器分類按觸發(fā)方式分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。按邏輯功能分：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器。第13頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月RD、SD為1輸出不變基本RS觸發(fā)器1111與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器2.組成結(jié)構(gòu)1.邏輯符號輸出：Q，輸入：RD，SD

RD=1，SD=1：Q=0，Q=1

RD=1，SD=1：Q=1，Q=0&G1QRD&G2QSDQQRDSDRS&G1QRD&G2QSD兩個穩(wěn)定狀態(tài)：0110第14頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月RD

SD

QQ

0 1 01 1 0 10 0 0不定（X）

1 1不變

&G1QRD&G2QSD4.特征表10113.工作原理1000RD、SD同時變?yōu)?時，輸出不穩(wěn)定。

RD=0，SD=1：Q=1，Q=0置0

RD=1，SD=0：Q=0，Q=1置1

RD=0，SD=0：Q=1，Q=1，且不穩(wěn)定

RD=1，SD=1：Q，Q保持不變0101&G1QRD&G2QSD&G1QRD&G2QSD第15頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月Q：觸發(fā)器原端或1端。

RD：置0或復(fù)位端（低電平有效，邏輯符號上用圓圈表示。）SD：置1或置位端（低電平有效）Q：觸發(fā)器非端或0端通常將Q端狀態(tài)作為觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。

RD

SD

QQ

0 1 01 1 0 10 0 0不定（X）

1 1不變

4.特征表QQRDSDRS第16頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月1555定時器TR＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放電端uu4.放電三極管VT是一個集電極開路的放電三極管。當(dāng)uO＝0時，VT導(dǎo)通；當(dāng)uO＝1時，VT截止。

第17頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月二、555定時器的功能1555定時器TR＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放電端uu5腳不外接控制電壓。定時器的主要功能取決于兩個比較器輸出對RS觸發(fā)器和放電管VT狀態(tài)的控制。第18頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月1555定時器不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通0××0VTuOu2u6輸出輸入555定時器功能表5腳不接控制電壓，則，。TR＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放電端uu第19頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月從555定時器的功能表可以看出幾個特點：1.有兩個閾值電平，分別是電源電壓的1/3和2/3；2.輸出從低到高，從高到低有回差；3.輸出端和放電端的狀態(tài)一致，要通都通，要斷都斷；4.輸出與兩觸發(fā)端是反相關(guān)系。第20頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月二、CMOS型556定時器優(yōu)點:輸入阻抗高、電源電壓范圍寬、集成度高、功耗低、適于長延時等優(yōu)點。缺點：驅(qū)動能力較差包含兩個相同的互相獨立的定時單元，1-6腳和8-13腳分別為兩個定時單元的引出腳。其具體原理電路和工作原理見教材P92.ICM7556的主要參數(shù)見教材P93第21頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)集成定時器的基本工作方式單穩(wěn)態(tài)工作方式雙穩(wěn)態(tài)工作方式無穩(wěn)態(tài)工作方式第22頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的區(qū)別：雙穩(wěn)單穩(wěn)多諧觸發(fā)信號輸出555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第23頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖14.3.2所示。

初始狀態(tài)下，沒有觸發(fā)，ui是高電平，所以輸出是低電平。

當(dāng)ui加上觸發(fā)低電平時，輸出將跳變到高電平，放電管關(guān)斷。

放電管關(guān)斷，電源將經(jīng)過R向

C充電，uC按指數(shù)規(guī)律上升。

此時，ui已經(jīng)撤消，變?yōu)楦唠娖?，所以?dāng)uC充電到上限閾值電平（VCC2/3）時，輸出將跳變?yōu)榈碗娖?。完成一次單穩(wěn)過程。

圖14.3.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖

⑤CV⑥TH②TL④R③OUT⑦DIS直流LLL通懸空＞2VCC/3＞VCC/3HLL通交流＜2VCC/3＞VCC/3HLH通斷接地＜2VCC/3＜VCC/3HHH斷一、

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

第24頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)時間的計算：

根據(jù)uC的波形，由過渡過程公式即可計算出暫穩(wěn)態(tài)時間tw，tw電容C從0V充電到2VCC/3的時間，根據(jù)三要素方程：

注意:觸發(fā)輸入信號的邏輯電平，在無觸發(fā)時是高電平，必須大于2VCC/3,低電平必須小于1VCC/3，否則觸發(fā)無效。

為此需要確定三要素：uC(0)=0V、uC(∞)=VCC、=RC，當(dāng)t=tw時，uC(tw)=2VCC/3代入公式。于是可解出第25頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月

這里要注意R的取值不能太小，若R太小，當(dāng)放電管導(dǎo)通時，灌入放電管的電流太大，會損壞放電管。圖14.3.3是555定時器單穩(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)的一個小箭頭為0電位。

圖14.3.3555定時器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的示波器波形圖0電位0電位第26頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月單穩(wěn)態(tài)工作方式的一些說明：由外界觸發(fā)自動返回穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)恢復(fù)期工作特性：①它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)；②在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，電路能自動返回穩(wěn)態(tài)；③暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持，其維持時間的長短取決于電路自身參數(shù)，與外界觸發(fā)脈沖無關(guān)。第27頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月③恢復(fù)期：

VT導(dǎo)通，電容C迅速放電，直到使uC≈0，電路又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。②暫穩(wěn)態(tài)：u2觸發(fā)脈沖下降沿到達(dá)時（），電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，uO＝1。當(dāng)時，uO＝0，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。幾個狀態(tài)：①穩(wěn)態(tài)：

無觸發(fā)信號時，uI為高電平。電容先充電后放電，當(dāng)uC＝0時，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)：uO＝0。U0=1時，放電管VT截止的，Vcc經(jīng)由R對C充電，Uc上升，但閾值比較為2Vcc/3第28頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月TuI13UCC0uo0tWTWuC023UCCtttUCC48762315uCCuouIRUCC0.01μF555波形圖1.電路對輸入觸發(fā)脈沖的寬度有一定要求，它必須小于tW。若輸入觸發(fā)脈沖寬度大于tW時，應(yīng)在u2輸入端加入微分電路。說明：第29頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輸出脈沖寬度tW

上式說明：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW僅決定于定時元件R、C的取值，且成正比關(guān)系，而與輸入觸發(fā)信號和電源電壓無關(guān)，因此調(diào)節(jié)R、C的大小，即可方便地改變tW。矩形脈沖的周期與輸入的觸發(fā)信號周期相同。第30頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.脈沖整形IutWOu單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把輸入的不規(guī)則脈沖信號uI，整形為具有一定幅度和一定寬度的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖uO。uO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tW決定于定時元件R和C。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的整形波形第31頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2.脈沖延時脈沖延時電路一般要用兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器完成。延時時間為tW1，它決定于第一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時元件R和C。11uIu0（tW1）(tW2）第32頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月3.定時由于單穩(wěn)觸發(fā)器可產(chǎn)生寬度為tW的矩形脈沖，利用這個矩形脈沖去控制某電路使它在tW的時間內(nèi)動作或不動作，這就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時作用。定時時間為tW，可通過調(diào)節(jié)定時元件R和C來調(diào)節(jié)定時時間。1&uIOuuO單穩(wěn)與門uFtWuIuOuFOu單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時波形第33頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月二、雙穩(wěn)態(tài)工作方式工作特性：①具有兩個穩(wěn)態(tài)；②屬于電平觸發(fā)，緩慢變化的信號也可以作為輸入信號，當(dāng)輸入信號達(dá)到某一特定值時，輸出電平就發(fā)生突變；③輸入信號從低電平上升時，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平，與輸入信號從高電平下降時對應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同。uo0U－U+uI電壓傳輸特性①輸入信號上升時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平U+

，稱為正向閾值電壓；②輸入信號下降時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平U－

，稱為負(fù)向閾值電壓；③差值ΔU＝U+－U-，稱為回差電壓。第34頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月反向輸出施密特觸發(fā)器一、555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號846210.01μF3UCCuIuo5555RSQ00110101不變110第35頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月綜之：①當(dāng)5腳不接控制電壓時，②當(dāng)5腳接控制電壓UCO時，比較電壓變?yōu)閁CO和（1/2）UCO，

uot00uI13UCC23UCCtU--U+uOHuOL2.工作原理(1)上升過程：①時，uO＝1；②時，uO保持不變；③時，輸出翻轉(zhuǎn)uO＝0。(2)下降過程：①時，uO＝0；②時，uO保持不變；③時，輸出翻轉(zhuǎn)uO＝1。5腳經(jīng)過0.01μF電容接地，則，。第36頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月二、應(yīng)用1.波形變換可以將邊沿變化緩慢的周期性信號變換成邊沿陡峭的矩形脈沖信號。第37頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月2.波形整形可以將不規(guī)則的波形整形為矩形波。若適當(dāng)增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力?；夭铍妷菏怯?腳接入的控制電壓UCO來控制的。uot0uot0uIt0U+U－U－'(a)(b)(c)第38頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月從一系列幅度不同的脈沖信號中選出幅度大于正向閾值電壓U+的輸入脈沖，即對幅度進(jìn)行鑒別。3.幅度鑒別uIU+U-t0uo0t同向輸出施密特觸發(fā)器第39頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月4.構(gòu)成多諧振蕩器工作原理：電容上初始電壓為零，即uI＝0，則uO＝1，并經(jīng)R向C充電，當(dāng)充至uI＝U+時，輸出翻轉(zhuǎn)uO＝0。電容C又經(jīng)R進(jìn)行放電，當(dāng)放電至uI＝U-時，輸出翻轉(zhuǎn)uO＝1。第40頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月三、無穩(wěn)態(tài)工作方式——自由多諧振蕩器多諧振蕩器是一種常用的脈沖信號產(chǎn)生電路。工作特性：①無穩(wěn)態(tài)，具有兩個暫穩(wěn)態(tài)；②自激振蕩器－－在接通電源后，不需外加觸發(fā)信號，便能自動產(chǎn)生矩形脈沖；③矩形波中除基波外，還含有豐富的高次諧波－－故稱為多諧振蕩器。自動觸發(fā)自動返回暫穩(wěn)態(tài)0暫穩(wěn)態(tài)1暫穩(wěn)態(tài)0第41頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器1.電路結(jié)構(gòu)48762315CUCCR1R2555uo0.01μFuC第42頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月uC13UCCuo0T123UCCttUCCT202.工作原理接通電源后，電容C來不及充電，uc＝0，則uO＝1(第一個暫穩(wěn)態(tài))，VT截止。這時Ucc經(jīng)R1和R2向C充電，當(dāng)充至uc＝2/3Ucc時，輸出翻轉(zhuǎn)uO＝0(第二個暫穩(wěn)態(tài))，VT導(dǎo)通；這時電容C經(jīng)R2和VT放電，當(dāng)降至uc＝1/3Ucc時，輸出翻轉(zhuǎn)uO＝1。第43頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月3.參數(shù)的估算①電容充電時間T1：②電容放電時間T2：③電路振蕩周期T：uC13UCCuo0T123UCCttUCCT20T第44頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月④電路振蕩頻率f：通過改變R、C的參數(shù)可改變振蕩周期和振蕩頻率。⑤輸出波形占空比D：若R2>>R1，則D≈1/2，即輸出為對稱方波。（D≥50％）第45頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月4.改進(jìn)電路－－占空比可調(diào)的多諧振蕩器利用二極管的單向?qū)щ娦?，把電容C充電和放電回路隔離開來，再加上一個可調(diào)電位器RW，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。①電容充電時間T1：

T1＝0.7R1C②電容放電時間T2：

T2＝0.7R2C④輸出波形占空比D：③電路振蕩周期T：

T＝T1+T2＝0.7(R1+R2)C若R1=R2，則D=50%。847623UCCR1R2555RWuo0.01μFCVD2VD151第46頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月5.555定時器構(gòu)成的振蕩器應(yīng)用實例－－模擬聲響發(fā)生器將振蕩器A的輸出電壓uo1，接到振蕩器B中555定時器的復(fù)位端（4腳）。當(dāng)uo1為高電平時振蕩器B振蕩，當(dāng)uo1為低電平時555定時器復(fù)位，振蕩器B停止振蕩。這樣，揚聲器便發(fā)出“嗚…嗚”的間歇聲響。84762351555A0.01μFCR1AR2A847623155550.01μFCR1BR2BRduo18Ωuo25μFUCCuo1uo2(a)(b)B第47頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)頻率為諧振頻率f0時，石英晶體的等效阻抗最小，信號最容易通過，而其它頻率信號均被衰減掉。－－晶體的選頻特性極好。為了提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度，往往使用石英晶體多諧振蕩器。二、石英晶體多諧振蕩器555構(gòu)成的多諧振蕩器的特點：①優(yōu)點：工作可靠，調(diào)節(jié)方便。②缺點：振蕩頻率不能太高，一般不超過幾百千赫；受電源波動、溫度變化等影響，頻率穩(wěn)定性較差。f0只與晶體的材料、幾何形狀和尺寸大小有關(guān)，而與電路中的R、C數(shù)值無關(guān)。－－輸出頻率穩(wěn)態(tài)性很高。X0f0f石英晶體的圖形符號和電抗頻率特性石英晶體的固有頻率或諧振頻率第48頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月石英晶體振蕩器①電阻R1、R2的作用：保證兩個反相器在靜態(tài)時都能工作在線性放大區(qū)。對TTL反相器，常取R＝0.7kΩ～2kΩ，而對于CMOS門，則常取R＝10MΩ；②C1是耦合電容；③C2的作用：抑制高次諧波。電路的振蕩頻率等于石英晶體的諧振頻率f0。11RRC1f0G1G2C2第49頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月秒脈沖發(fā)生器①CMOS石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生f=32768Hz的基準(zhǔn)信號；②經(jīng)T′觸發(fā)器構(gòu)成的15級異步計數(shù)器分頻后，便可得到穩(wěn)定度極高的秒脈沖信號。③這種秒脈沖發(fā)生器可做為各種計時系統(tǒng)的基準(zhǔn)信號源。第50頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成定時器555/556的應(yīng)用一、定時電路工作方式：單穩(wěn)態(tài)方式(一)短時定時電路利用集成定時器的暫穩(wěn)態(tài)作為定時時間(輸出為高電平)。閾值電壓，觸發(fā)電平。電路工作過程如下：第51頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月曝光定時器48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打開,則ui=1

;若S合上,則ui=0。0t0t0tuiuCTuo2VCC/3TW第52頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月TH>2VCC/3,TR>VCC/3

555輸出為低電平

按鈕S處于打開狀態(tài)時：uo=0,555內(nèi)的三極管V導(dǎo)通,

電容CT被短路放電0tui0tuCT2VCC/30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第53頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月0tui0tuCT2VCC/30tuo按一下S,TR<VCC/3

,已有TH<2VCC/3,故uo=1,555內(nèi)的三極管V截止,CT將被充電,……只要uCT尚未充至2VCC/3,uo的狀態(tài)就不會變化。48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第54頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月一旦uCT>2VCC/3,且已

有

TR>VCC/3,uo=0;555內(nèi)的晶體管V也由截止變成導(dǎo)通,電容CT迅速放電而變成0V。0tui0tuCT2VCC/30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第55頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月可以看出:按鈕每按動一次,uo便輸出一個正脈沖,其寬度TW由RTCT決定。0tui0tuCT2VCC/30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第56頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月按一下按鈕

S未按uo0J的線圈不通電J的觸點不動作紅燈白燈亮滅1通電閉合亮滅白燈亮的時間即為曝光時間TWTW=1.1RTCT48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSuoJJ~紅白D1D2第57頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月由上式看出，RT用于調(diào)節(jié)CT充電時間常數(shù)，改變延時時間，即微調(diào)曝光時間。改變CT的大小，可以改變延時時間的倍率，即曝光時間的倍率調(diào)整。第58頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月其中Ｍ為觸摸金屬片（或?qū)Ь€）。無觸發(fā)脈沖輸入時，555的輸出Vｏ為“０”，發(fā)光二極管Ｄ不亮。當(dāng)用手觸摸金屬片Ｍ時，相當(dāng)于②端輸入一負(fù)脈沖，555的內(nèi)部比較器Ａ２翻轉(zhuǎn)，使輸出Vｏ變?yōu)楦唠娖健埃薄?，發(fā)光二極管亮，直至電容Ｃ上的電壓充到VＣ＝2VＣＣ/３為止。發(fā)光二極管亮的時間TW＝1.1ＲＣ＝1.1s。用于觸摸報警、觸摸報時、觸摸控制等。電路輸出信號的高低電平與數(shù)字邏輯電平兼容。圖中，Ｃ１為高頻濾波電容，以保持２ＶＣＣ／３的基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定，一般取０．０１μＦ。Ｃ２用來濾除電源電流跳變引入的高頻干擾，一般?。埃埃宝蹋啤埃宝蹋频?9頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)輸入信號ｖｉ為一列脈沖串，第一個負(fù)脈沖觸發(fā)２端后，輸出ｖｏ變?yōu)楦唠娖?，電容Ｃ開始充電，如果，由于ｖＣ未達(dá)到２ＶＣＣ／３，ｖｏ將一直保持為高電平，Ｔ截止。這段時間內(nèi)，輸入負(fù)脈沖不起作用。當(dāng)ｖＣ達(dá)到２ＶＣＣ／３時，輸出ｖｏ很快變?yōu)榈碗娖?，下一個負(fù)脈沖來到，輸出又上跳為高電平，電容Ｃ又開始充電，如此周而復(fù)始。輸出脈沖的延遲時間為：輸出脈沖的周期為分頻系數(shù)Ｎ主要由延遲時間ｔｐ決定，由于ＲＣ時間常數(shù)可以取得很大，故可獲得很大的分頻系數(shù)。第60頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月第61頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月S1:起動按鈕S2:停車按鈕微電機起動停車控制電路4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555RD第62頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月

僅按下起動按鈕S1

,則TR<VCC/3;未按S2,

當(dāng)然TH<2VCC/3,故uo=1,電機轉(zhuǎn)動。

即使放開S1

,TR>VCC/3,TH<2VCC/3,uo保持為1,電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

如果僅按下按鈕S2

,TH>2VCC/3,未按S1,當(dāng)然TR>VCC/3,這時uo=0,電機停止運行。

如果松開S2,電機仍不轉(zhuǎn)動。4816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機555uoTHTR大于大于小于小于小于大于保持uo01VCC/32VCC/3VCC/32VCC/32VCC/3VCC/3閾值端觸發(fā)端第63頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月二、波形發(fā)生器與調(diào)制器工作方式：無穩(wěn)態(tài)方式(多諧振蕩)功能：組成方波、三角波、鋸齒波等各種波形發(fā)生器。(一)方波發(fā)生器占空系數(shù)可調(diào)發(fā)生器第64頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月第65頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)數(shù)控脈沖發(fā)生器又稱為數(shù)字/頻率轉(zhuǎn)換器(DFC),具有用數(shù)字信號控制振蕩器的振蕩頻率，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成頻率信號的功能。如左圖所示，由555,10位D/A轉(zhuǎn)換器5G7520、5G28(F3410)構(gòu)成。在該電路中，定時器的閾值電壓為Vth1=-Vcc/3,觸發(fā)電平Vth2=-2Vcc/3。5G7520將輸入的N位數(shù)字信號D轉(zhuǎn)換成數(shù)值大小與D成正比的輸出電流io2，并經(jīng)運放A和三極管T對定時電容CT充電，當(dāng)電容電壓升至閾值電壓時，定時器輸出低電平，CT放電，當(dāng)電容電壓降至觸發(fā)電平時，定時器輸出高電平，CT充電，周而復(fù)始形成振蕩。CT的充電速率和5G7520的輸出電流的大小成正比。而該輸出電流的大小又與輸入的數(shù)字量D成正比，因此振蕩頻率受到數(shù)字信號控制，實現(xiàn)D/F轉(zhuǎn)換。第66頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)數(shù)控脈沖發(fā)生器在該電路中，Rw調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓VR，以調(diào)整振蕩頻率范圍，增大Rw的值，VR降低，5G7520輸出電流io2滿量程值減小，振蕩頻率降低，反之頻率升高。運放A和三極管T作用：1.提供CT充電電流2.使5G7520D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端2引腳維持低電平。第67頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)三角波發(fā)生器由ICM7556構(gòu)成。如左圖，T1、D1、R1、Dz1以及T2、D2、R2、Dz2構(gòu)成兩個開關(guān)電源，為定時電容CT提供充放電電流。T3受定時器輸出端電壓控制，它用于控制兩個開關(guān)電源的工作狀態(tài)。工作過程：當(dāng)定時器輸出為高電平時，T3導(dǎo)通，其集電極電壓近似為零，所以T2(NPN)截止，T1(PNP)導(dǎo)通,CT充電，電壓上升，當(dāng)CT電壓升至大于、等于閾值電平的時候，輸出電平降為低電平。T3截止，其集電極電壓為高電平，T1截止，T2導(dǎo)通，CT放電，電壓下降，當(dāng)電容電壓降至小于、等于觸發(fā)電平時，定時器輸出又變?yōu)楦唠娖剑珻T再充電，循環(huán)往復(fù)，在輸出端便可獲得如圖所示信號。第68頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(四)鋸齒波發(fā)生器由NE555構(gòu)成。如左圖，NE555工作在無穩(wěn)態(tài)方式，閾值電平約為3.3V，觸發(fā)電平約為1.67V。T為射極輸出器，C2和R1構(gòu)成自舉電路，(R1+R2)>>R3、R5。工作過程：555置位時，+VCC通過R1、R2、R3對CT充電，B點電壓和射極輸出器輸出電壓Vo隨之上升，同時因為自舉耦合電容C2的影響，A點電壓也隨CT的充電而上升，當(dāng)Vct上升到閾值電平大小時，NE555變?yōu)閺?fù)位狀態(tài)，CT經(jīng)R3及555內(nèi)部的三極管迅速放電，輸出端得到如圖所示鋸齒波。第69頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(五)脈沖調(diào)制器1.脈寬調(diào)制器當(dāng)5端懸空時，閾值電平Vth1=2Vcc/3,觸發(fā)電平Vth2=Vcc/3；當(dāng)5端加入控制電壓時（調(diào)制信號），使得閾值電平Vth1和觸發(fā)電平Vth2發(fā)生改變，即改變定時電容CT充放電的速率。由于充電速率變，即只改變放電速率，Vth1隨調(diào)制信號改變，使得輸出正脈沖寬度隨之改變（555復(fù)位時間隨之改變）第70頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月(五)脈沖調(diào)制器2.脈位調(diào)制器當(dāng)5端加入控制電壓時（調(diào)制信號），使得閾值電平Vth1和觸發(fā)電平Vth2發(fā)生改變，即改變定時電容CT充放電的速率隨之改變，最終使得555輸出端3的輸出正向脈沖的位置和寬度均發(fā)生改變，實現(xiàn)雙重調(diào)制。第71頁，課件共80頁，創(chuàng)作于2023年2月1．救護車鈴聲模擬電路圖中，IC1555組成頻率為1Hz的振蕩電路，IC2555組成高頻振蕩器，其振蕩頻率被頻率為1Hz的振蕩器調(diào)制，即當(dāng)IC1的③腳輸出高電平時，IC2振蕩器的振蕩頻率低；當(dāng)IC1