555定时器讲解

数字电路课件 参考书 1 康华光主编电子技术基础 数字部分 第四版 2 阎石主编数字电子技术基础 第四版 3 余孟尝主编数字电子技术基础简明教程 第二版 8 4555定时器 555定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路 它可以构成单稳态触发器 多谐振荡器 压控振荡器等多种应用电路 GND 图8 1 1555定时器电路框图 图8 1 2555定时器符号图 8 4 1555定时器的工作原理 地 低触发端 高触发端 放电端 电源端 清零端 输出端 电压控制端 555 555定时器主要由比较器 触发器 反相器和由三个5k 电阻组成的分压器等部分构成 电路如图所示 电阻分压器 比较器 触发器 反相器 图8 1 1555定时器电路框图 555 真值表的第一行 0 0 1 1 0 导通 清零 0 保持 保持 555 0 0 1 0 1 1 0 真值表的第二行 从第二行到第三行 导通 0 真值表的第四行 1 0 0 1 0 1 0 1 截止 从第四行返回第三行 0 0 保持 保持 1 截止 回差现象 从555定时器的功能表可以看出 555定时器有两个阈值电平 分别是1 3VCC和2 3VCC 2 输出端为低电平时三极管TD导通 7角输出低电平 输出端为高电平时三极管TD截止 如果7角接一个上拉电阻 7角输出为高电平 所以当7角接一个上拉电阻时 输出状态与3角相同 555 8 4 2555定时器的典型应用电路 8 4 2 1单稳态触发器 图8 2 1单稳态触发器电路图 图8 2 2单稳态触发器的波形图 555 555单稳态触发器的工作波形如下 注意 触发脉冲必须是窄脉冲 要比暂稳态的时间tw还要短 否则触发作用始终存在 输出将不会在uC达到2VCC 3时返回低电平 图8 2 2单稳态触发器的波形图 555 单稳态触发器暂稳态时间的计算 根据uC的波形 由过渡过程公式即可计算出暂稳态时间tw tw电容C从0V充电到2VCC 3的时间 根据三要素方程 注意 触发输入信号的逻辑电平 在无触发时是高电平 必须大于2VCC 3 低电平必须小于1VCC 3 否则触发无效 为此需要确定三要素 uC 0 0V uC VCC RC 当t tw时 uC tw 2VCC 3代入公式 于是可解出 555 单稳态触发器构成反相器 触发信号的低电平宽度要窄 其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间 否则当暂稳时间结束时 触发信号依然存在 输出与输入反相 此时单稳态触发器成为一个反相器 图8 2 3单稳态触发器构成反相器的波形图 555 这里要注意R的取值不能太小 若R太小 当放电管导通时 灌入放电管的电流太大 会损坏放电管 图4 27是555定时器单稳态触发器的示波器波形图 从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置 波形图右侧的一个小箭头为0电位 图4 27555定时器单稳态触发器的示波器波形图 555 8 4 2 2555定时器构成多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图22 2 4所示 它是将两个触发端2角和6角合并在一起 放电端7角接于两电阻之间 图8 2 5多谐振荡器的波形 图8 2 4多谐振荡器电路图 555 多谐振荡器参数的计算 tw1 tw2 输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算 tw1 uC 0 VCC 3V uC VCC 1 RA RB C 当t tw1时 uC tw1 2VCC 3代入三要素方程 于是可解出 tw2 uC 0 2VCC 3V uC 0V 1 RBC 当t tw2时 uC tw2 VCC 3代入公式 于是可解出 555 图8 2 6是555定时器多谐振荡器的示波器波形图 多谐振荡器的供电电压为5V 上面的一个是输出波形 幅度382 5mV 示波器探头有10倍衰减 实际幅度是3 8V 下面的一个是定时电容器上的波形 图中显示充放电波形的峰峰值是1 625V 波谷距零线的距离大约也是1 6 1 7V 正好是555定时器的二个阈值的数值 图8 2 6555定时器多谐振荡器的示波器波形图 555 对于图8 2 7所示的多谐振荡器 因T1 T2 它的占空比大于50 占空比不可调节 图4 31是一种占空比可调的电路 该电路因加入了二极管 使电容器的充电和放电回路不同 可以调节电位器使充 放电时间常数相同 如果RA RB 调节电位器可以获得50 的占空比 图8 2 7占空比可调的多谐振荡器 555 振荡周期 8 2 3555定时器构成施密特触发器 由于施密特触发器无须放电端 所以利用放电端与输出端状态相一致的特点 从放电端加一上拉电阻后 可以获得与3脚相同的输出 但上拉电阻可以单独接另外一组电源 以获得与3脚输出不同的逻辑电平 555定时器构成施密特触发器的电路图如图22 2 8所示 施密特触发器属于波形变换电路 该电路可以将正弦波 三角波 锯齿波变为脉冲信号 图8 2 8施密特触发器电路图 555 施密特触发器的输出波形如下 ui 0 0 uO t t 2VCC 3 1VCC 3 图8 2 9施密特触发器的波形图 施密特触发器的主要用于对输入波形的整形 图9 41表示的是将三角波整形为方波 其它形状的输入波形也可以整形为方波 动画4 7 图8 2 8施密特触发器电路图 555 图8 2 10是施密特触发器 电源电压5V 的示波器波形图 对应输出波形翻转的555定时器的二个阈值 一个是对应输出下降沿的3 375V 另一个是对应输出上升沿的1 688V 施密特触发器的回差电压是3 375 1 688 1 688V 在放电端7脚加一个上拉电阻 接10V电源 可以获得一个高 低电平与3脚输出不同 但波形的高 低电平宽度完全一样的第二个输出波形 这个波形可以用于不同逻辑电平的转换 图8 2 10施密特触发器的示波器波形图 555 8 2 4555定时器构成压控振荡器 VCO 一般的振荡器若要改变振荡频率必须改变选频网络的参数值 上述555定时器构成的振荡器 只要在5角加入控制电压 改变控制电压就可改变振荡器的频率 这样的振荡器就是电压控制振荡器 简称压控振荡器 用VCO表示 图8 2 11压控振荡器电路图 555 555定时器构成的压控振荡器如图8 2 11所示 波形图如图8 2 12所示 图8 2 11压控振荡器电路图 图8 2 12压控振荡器波形图 为了使u5的控制作用明显 u5应是一个低阻的信号源 因为555定时器内部的阈值是由三个5k 的电阻分压取得 u5的内阻大或串入较大的电阻 压控作用均不明显 555 压控振荡器参数的计算 tw1 tw2 输