555定時(shí)器的電路解析

555定時(shí)器一、結(jié)構(gòu)框圖（雙極型）555定時(shí)器的得名：內(nèi)部有3個(gè)5K歐姆的電阻分壓器，故得名。555定時(shí)器可產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩。對(duì)于比較器C1與C2，其輸入、輸出有如下關(guān)系：當(dāng)u+>u-時(shí)，輸出uo為高電平1。當(dāng)u+<u-時(shí)，輸出uo為低電平0。集電極開路的放電管V、輸出UO=0時(shí)，V導(dǎo)通，輸出UO=1時(shí)，V截止。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開關(guān)。1、模擬功能部件（1）、電阻分壓器

VCC經(jīng)３個(gè)５K歐姆的電阻分壓后，提供基準(zhǔn)電壓：當(dāng)不外接固定電壓C-V時(shí)，UR1=2/3VDD,UR2=VDD/3；當(dāng)外接固定電壓U時(shí)，UR1=U,UR2=U/2

（2）、電壓比較器C1和C2〈1〉TH≥2/3VDD

、≥VDD/3時(shí)，輸出uo1=1，uo2=0，Q=0=１。〈2〉TH＜2/3VDD

、＜VDD/3時(shí)，輸出uo1=0，uo2=1，Q=1=0?！?〉TH＜2/3VDD、≥VDD/3時(shí)，uo1=0，uo2=0，Q、狀態(tài)維持不變。（3）為直接置0端，低電平有效。（4）集電極開路的放電管V、輸出UO=0時(shí)，V導(dǎo)通，輸出UO=1時(shí)，V截止。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開關(guān)。二、邏輯功能

〈1〉TH≥2/3VDD

、≥VDD/3時(shí)，輸出uo1=1，uo2=0，Q=0=１。

〈2〉TH＜2/3VDD

、＜VDD/3時(shí)，輸出uo1=0，uo2=1，Q=1=0。555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器二、工作原理（一）、上升過程

1、UI＜1/3VDD時(shí)，U01=1、U02=0、Q=1、=0、UO=UOH。

2、1/3VDD＜UI＜2/3VDD時(shí)，由于TH＜2/3VDD

、≥VDD/3時(shí)，

Uo1=0、Uo2=0，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，UO=UOH。一、電路結(jié)構(gòu)將定時(shí)器5G555的TH輸入端和輸入端連在一起，作為觸發(fā)信號(hào)UI的輸入端，并從OUT端取出，便構(gòu)成了一個(gè)反相輸出的施密特觸發(fā)器。3、UI≥2/3VDD時(shí)，Uo1=0、Uo2=1、=0、Q=1，UO由UOH→UOL，即UO=0。當(dāng)UI上升到2/3VCC時(shí)，電路的輸出狀態(tài)發(fā)生躍變。

4、UI再增大時(shí)，對(duì)電路的輸出狀態(tài)沒有影響。

（二）、下降過程

1、UI由高電平逐漸下降，且1/3VDD＜UI＜2/3VDD時(shí)，Uo1=0、Uo2=0?；綬S觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即=0、Q=1，輸出UO=UOL

2、當(dāng)輸入U(xiǎn)I≤1/3VCC時(shí)，Uo1=1、Uo2=0、Q=1、=0，輸出UO由UOL→UOH。當(dāng)UI下降到1/3VCC時(shí)，電路輸出狀態(tài)又發(fā)生另一次躍變→UOH

→UOL

。（三）、回差電壓UT=UT+－UT-=1/3VCC（四）、電壓傳輸特性電路具有反相輸出特性施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1.波形變換——將緩慢變化的輸入信號(hào)（模擬信號(hào)），轉(zhuǎn)換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形（數(shù)字信號(hào)）。2.用作整形電路——把不規(guī)則的輸入信號(hào)整形成為矩形脈沖。輸入輸出VT+VT-

3.

用于脈沖鑒幅——從一系列幅度不同的脈沖信號(hào)中，選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。

工作特點(diǎn)：第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)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)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；第三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，將自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號(hào)無關(guān)。例：樓道的路燈。5.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)（一）電路組成及工作原理（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間

uI由0開始增大（uo=1

），三極管V截止，VDD經(jīng)R向C充電，定時(shí)開始。時(shí)間常數(shù)τ1=RC.在vDD上升到2/3VDD之前，R=0，S=0，uo=1。電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。(1)穩(wěn)態(tài)：uI為高電平，VDD通過R對(duì)C充電，使uC上升，當(dāng)uC上廾到2/3VDD時(shí)，觸發(fā)器置0，即Q=0，放電管V導(dǎo)通，電容通過放電管迅速放電。直到uC=0。一旦放電管V導(dǎo)通，C被旁路，無法再充電，這時(shí)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。這時(shí)時(shí)uI=1，R=0，S=0，uo為低電平。（2）觸發(fā)翻轉(zhuǎn)：當(dāng)輸入端加入負(fù)脈沖（寬度應(yīng)小于脈寬tpo）,即端<1/3VDD則S=1（R=0），觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)1態(tài)，輸出uo為高電平。Q=1，這時(shí)uI=0，R=0，S=1，uo=1。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器——有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。三.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（5）恢復(fù)過程——當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，C通過飽和導(dǎo)通的T放電，時(shí)間常數(shù)τ2=RCESC，由于RCES很小，所以放電很快。C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。（4）自動(dòng)返回時(shí)間——當(dāng)uC上升至2/3VDD時(shí)，uO變0，V導(dǎo)通放電，定時(shí)結(jié)束，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。uI=1，R=1，S=0，uo=0。

主要參數(shù)估算（3）最高工作頻率fmax

vI周期的最小值：

Tmin=tW＋tre

最高工作頻率:TTW(1)輸出脈沖寬度Tw（2）恢復(fù)時(shí)間tre

tre=（3～5）τ2

用集成門電路構(gòu)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(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使電路迅速變?yōu)镚1導(dǎo)通、G2截止的狀態(tài)，此時(shí)，電路處于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。（2）外加觸發(fā)信號(hào)，電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)uI從0變1時(shí)，uO1則從1變?yōu)?（有1出0），經(jīng)過電容C耦合，使uI2產(chǎn)生負(fù)跳變，G2輸出uO由0變1

；uO的正跳變反饋到G1輸入端，從而導(dǎo)致如下正反饋過程：（1）

輸入信號(hào)uI為0時(shí)，電路處于穩(wěn)態(tài)。

uI2=VDD(高電平1)，uO=UOL=0，uO1＝UOH=VDD（全0出1）。（3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。

在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R對(duì)C充電，使uI2上升。當(dāng)uI2上升達(dá)到G2的UTH時(shí)（此時(shí)uI=0

），電路會(huì)發(fā)生如下正反饋過程：使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，uO1=UOH（全0出1）。

uO=UOL。從暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C將通過電阻R放電，使電容上的電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的初始值。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形2.

主要參數(shù)

（1）輸出脈沖寬度tw

輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間。tw≈0.7RC（2）

恢復(fù)時(shí)間tre

暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時(shí)間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時(shí)間tre為（3—5)倍放電時(shí)間常數(shù)（通常放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于RC）。設(shè)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)滿足T＞tw+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(shí)，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1＜tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1＞tw的情況時(shí)，可在觸發(fā)信號(hào)源uI和G1輸入端之間接入一個(gè)RC微分電路。3.

對(duì)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）5.2.2

集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應(yīng)用用集成門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雖然電路簡(jiǎn)單，但輸出脈沖寬度的穩(wěn)定性較差，調(diào)節(jié)范圍小，而且觸發(fā)方式單一。因此實(shí)際應(yīng)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(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型

圖（a）為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸發(fā)，對(duì)原暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間沒有影響，輸出脈沖寬度tw仍從第一次觸發(fā)開始計(jì)算。

圖（b）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸出脈沖寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的基礎(chǔ)上再展寬tw。

因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)能比較方便地得到持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的輸出脈沖寬度。3.TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路74121的功能及其應(yīng)用

74121是一種不可重復(fù)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(nèi)部還設(shè)有定時(shí)電阻Rint(約為2kΩ)。74121電路的功能表

74121的電路符號(hào)外接定時(shí)元件引腳內(nèi)部電阻引腳功能：

（1）觸發(fā)方式：

74121應(yīng)用電路（2）定時(shí)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10pF～10μF，在要求不高的情況下最大值可達(dá)1000μF。圖(a)：外接電阻R=Rext（1.4~40kΩ）。圖(b)：用內(nèi)部電阻R＝Rint(約為2kΩ)。4.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用

（1）.脈沖延時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時(shí)和延時(shí)。單穩(wěn)電路的延時(shí)作用

如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間，可利用單穩(wěn)電路來實(shí)現(xiàn)。uO的下降沿比uI的下降沿延遲了tw的時(shí)間。（2）.脈沖定時(shí)

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。

脈沖定時(shí)7.4.4用555定時(shí)器組成多諧振蕩器一、電路結(jié)構(gòu)將放電管V集電極經(jīng)R1接到VCC上，便組成了一個(gè)反相器。其輸出DIS端對(duì)地接R2、C積分電路，積分電容C再接TH和TR端便組成了如圖5.5.7所示的多諧振蕩器。R1、R2和C為定時(shí)元件。二、工作原理

1、接通電源VCC后，VCC經(jīng)電阻R1和R2對(duì)電容C充電，其電壓UC由0按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)UC≥2/3VCC時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出分別為UC1=0、UC2=1，基本RS觸發(fā)器被置0，Q=0、Q=1輸出UO躍到低電平UOL。與此同時(shí)，放電管V導(dǎo)通，電容C經(jīng)電阻R1和R2放電管V放電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。2、隨著電容C的放電，UC隨之下降當(dāng)UC下降到UC≤2/3VCC時(shí)，則電壓比較器C1和C2的輸出為UC1=1、UC2=0，基本RS觸發(fā)器被置1，Q=1、Q=0，輸出UO由低電平UOL躍到高