电子技术-555定时器-555定时器的功能图表示法及其应用.pdf

图 ! “#$ 的电路结构图 收稿日期： !“! # “$ # “% 作者简介： 赵从毅（$54*+*?;1*4 gh/ *3 ddd =1g90 h4i 1;j: h/+1h;1*4 %01h+ l4?1499014? m n43*0gh;1*4( .4561 741890:1;54*+*?9i ;59 g9;5*i r5 i9:01r9: ;59 364;1*4 *3 ddd =1g90 s1;5 ;59 gh/, t1061;: rh:9i *4 ddd ;1g90 r9*g9 i109;+918hr+9 h4i g*09 9h:9i, 56- 7)280： ddd =1g90e 364;1*4 gh/e /6+:9 ?9490h;*0e /6+:9 :5h/90 表示 ddd 定时器的功能， 传统的方法用的是功能表。用功能表分析 ddd 定时器构成的电路， 不够形 象直观。本文将功能表转换成图的形式（ 称功能图） 并将其用于分析基于 ddd 定时器的多谐振荡器、 施密 特触发器和单稳态触发器， 分析过程表明， 用功能图分析 ddd 定时器构成的电路， 不仅简单明了而且形 从功能图不难看到， 在 =v 端端实施触发可使 w7= 的状态发生翻转， 若在 =v 端实施触发该端所加电压 必须过 ! x c !， 若在= (y( 端实施触发该端所加电压必须过 $ x c !， w7= 的状态才能发生翻转， 因此 =v z ! x c ! 和= (y( z $ x c ! 是 ddd 定时器的两个触发点。 “i 象直观。功能图表示法很好地解决了功能表存在的问题。 $ ddd 定时器的功能图表示法 图 $ 为双极型 ddd 定时器 qtddd 的电路结构图， 其功能 表如表 $。将表 $ 画成图的形式如图 !。图中= (y( # =v 坐标 平面被分成 c 个区域： 左上区、 右上区和下区。在各区内标注 的“ 不变” 、 “” 和“$” 分别表示该区域内输出 w7= 的状态为保 持不变、 “” 状态和“ $” 状态。 表 $ qtddd 的功能表（z“$ ” b =y=vw7= $ x c ! “$” ! x c !不变 )$ x c !)! x c ! “” !“# “功能图表示法的应用 !用功能图分析施密特触发器的工作原理 将 $ 定时器的 %& 端与% ( 端连在一起作为输入端， 将 ()% 端作为输出端， 可得施密特反相器， 如图 *。 在功能图上， 按方程% ( + %& 作一直线， 如图 ,。 输入信号 !-改变时， 电路的工作点将沿此线的轨迹变动。 图 “ ./$ 的功能图 图 * $ 定时器构成的施密特反相图 图 , 施密特以相器工作点的运行轨迹 第 “ 期赵从毅0 $ 定时器的功能图表示法及其应用 若将 !-由 1 增至 !22， 则 ()% 在 !- + “ 3 *!22 处（“ 点） 由“ !” 翻转到“1” ， 由此可知， 该电路在上行时是通过 %& 端触发的， 其上行触发点!%4+ “ 3 * !22； 若将 !-由 !22 降到 1， 则 ()% 将在 !-+ ! 3 * !22 处（# 点） 由“1” 翻转到“!” ， 由此可知， 该电路在下行时是通过%( 端触发的， 其下行触发点!%5+ ! 3 * !22。 因!%4与!%5不等（ 即 具有回差特性） ， 且无论上行还是下行输出与输入均满足反相关系， 故该电路是一个施密特反相器， 回差电压 “! + !%45 !%5+ ! 3 * !22。 从图 , 还能看到， 上行时， 无论 #-如何变化， 只要不越过 “ 3 * !22， ()% 的状态就不会改变； 下行时， 无论 !-如何变化， 只要不越过 ! 3 *!22， ()% 的状态亦不会改变。这说明施密特触发器可用于去除在 !-的顶部和 底部叠加的干扰， 即可用于波形整形。 施密特触发器还可用于波形变换， 图 $ 表明用施密特反相器可将三角波变换为矩形波。 $用功能图分析多谐振荡器的工作原理 多谐振荡器有两个暂稳态， 两个暂稳态之间的转换用振荡器的内部信号实施触发。 在图 * 施密特反相器的基础上再加 . 积分电路便可构成多谐振荡器。前已述及，施密特反相器在 %& 端和% ( 端的 “ 次触发均由外部信号 !-实施， 图 $ 还表明， 若 !-在 %& 端和% ( 端连续不断地轮流进行触发， 则在 ()% 端将连续不断地输出矩形脉冲。 显然， 若能对施密特反相器进行改造， 将外部信号触发变为内部信 号触发， 并像图 $ 那样连续不断地在 %& 端和% ( 端轮流进行触发， 便可得多谐振荡器。 实现以上想法， 只需在 图 * 电路的输出端加 . 积分电路， 将矩形波变换成三角波， 再将积分电路的输出接至 !-端即可， 如图 6。 由 于 !-端的三角波是电路自己产生的， 因此， !- 端实施的是内部信号触发， 图 6 便是一个多谐振荡器。 从功能图上看， 图 6 电路工作点的运行轨迹如图 7， 工作点上行至 “ 点， 越过 %& + “ 3 * !22 进入右上区 时， $ 定时器被触发， ()% 由 “!” 翻转到 “1” ， 电容 . 放电使工作点下行， 从右上区返回左上区； 下行至 # 点， 越过% ( + ! 3 *!22 进入下区时， $ 定时器被触发， ()% 由“1” 翻转到“!” ， . 便充电使工作点上行， 从下区 返回左上区8 上行至 “ 点如此 ()% 不停地翻转， 振荡。 图 $ 用施密特以相器将三角波变换为矩形波 图 6 $ 定时器构成的施密特反相器 图 7 多谐振荡器工作点的运行轨迹 安 徽 工 业 大 学 学 报!“! 年 #$“ %& 端接 () 积分电路将影响其带载能力， 注意到在 * 定时器内， 放电管部分构成一个 %) 反相器， 其 输出端（! 端） 具有与 %& 端相同的逻辑， 因此可将 () 积分电路改为接 ! 端， 改接后的电路如图 +。 图中 “ # 为 %) 反相器的上拉电阻， (!) 构成积分电路。 !用功能图分析单稳态触发器的工作原理 单稳态触发器具有一个稳态和一个暂稳态， 电路由稳态翻转至暂稳态用外部信号触发， 由暂稳态翻转至 稳态， 用电路内部信号触发。 对图 + 多谐振荡器， 在 , 端和 ( 端实施的均为内部信号触发， 若将其中的一个改为外部信号触发， 即 可获得单稳态触发器。 图 - 是将 ( 端的内部信号触发改为用外部信号 “.触发的单稳态触发器。 显然， ( 端的触发将使单稳由 稳态进入暂稳态， , 端的触发将使单稳由暂稳态进入稳态。由于在图 / 中， 多谐振荡器在 ( 端实施的是下 行触发， 触发后， %& 由“” 翻转至“#” ， 因此， 将多谐振荡器改造成单稳后， 单稳在稳态时必定工作在功能图 的左上区， 且该区 %& 的状态为“” ， 此外， 稳态时 !.应为高电平， !.的触发边沿为下降沿。 假定稳态时电路工作在 # 点（ 图 #“ 所示） ， 则 #$ 段为单稳的触发翻转阶段， $%、 %! 和 !& 段为单稳的 暂稳阶段（) 充电） ， 过 & 点进入右上区为自动返回阶段， 从右上区过 & 点至 # 点为恢复阶段（ ) 放电） ， 单稳 输出为正脉冲。 从图 #“ 还可看出： 在暂稳结束之前， 若 !.仍未返回到高电平， 则电路将无法 用 , 端的内部触发来脱离暂稳态，因此要使单稳能正常工作，!.应在暂稳结束 前返回至高电平； 此外， 在稳态， 若 !.有波动， 只要 !.的大小不低于 # 0 $ 11， %& 的状态便不会改变； 在暂稳态， 若 !.有波动， 不论 !.的大小是否越过 # 0 $11， 均 不会引起 %& 状态的改变， 由此可知， 单稳可用于去除在 !.的顶部和底部叠加的 干扰， 即可用于波形整形。 在恢复阶段不应对单稳实施触发，否则将造成单稳在暂稳态停留时间 （ 即输 出脉宽） 与外部触发信号有关， 使单稳工作不正常。 显然， 恢复时间越短， 上述要求 越易满足， 将图 - 中的 “!短路（ 如图 #） ， 可得最短的恢复时间， 此图即实用的单 稳态触发器。 将 , 端的内部信号触发改为外部信号触发的单稳态触发器（ 电路图略） ， 对其作类似分析， 可得： 稳态 时， 电路工作在左上区， %& 的状态为“# ” ， ! .在稳态时为低电平， 上升沿触发， 单稳输出为负脉冲。 $结束语 几个应用实例表明， 用功能图表示法分析用 * 定时器构成的电路具有直观、 形象和便于掌握等优点。 功能图表示法比功能表具有更好的实用性。 本文虽以双极型