电路基础与集成电子技术-1定时器ppt课件

1、14.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理14.3.2 单稳态触发器单稳态触发器14.3.3 多谐振荡器多谐振荡器14.3.4 施密特触发器施密特触发器14.3 555定时器定时器 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。 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。14.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理1 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTDISVCCA1A21电阻分压器

2、电阻分压器比较器比较器触发器触发器反相器反相器图图14.3.1 555定时器电路框图定时器电路框图CC31VCC32V放电管放电管87654321GNDTLTHVCCRduo图图14.3.1 555定时器电路框图定时器电路框图图图 555定时器符号图定时器符号图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1 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV3 31 13 31 1VCCVCC4 4Rd11113 37 7OUTDISVCC1DISCV 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

3、。真值表的第一行真值表的第一行01 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTDISVCCA1A2CC32VCC31V0110导通1 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTDISVCCA1A2CC32VCC31V清零01 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTDISVCCA1A2CC32VCC31V1坚持坚持THTLRdOUTDISCC32VCC31VCC31VCC32VCC32VCC

4、31VLLHHH表 555 定时器功能表LH保持保持0 010110真值表的第二行真值表的第二行CC31VCC32V从第二行到第三行从第二行到第三行导通CC32VCC31V0真值表的第四行真值表的第四行CC31VCC32V10010101截止从第四行返回从第四行返回 第三行第三行CC32VCC31V00坚持坚持1截止回差现象-6 CV TH TL R OUT DIS 直流直流 L L L通通 悬空悬空 2VCC/3 VCC/3 H L L通通 交流交流 2VCC/3 VCC/3 H LH 通断通断 接地接地 2VCC/3 VCC/3 H H H断断 从从555定时器的功能表可以看出几个特点：定

5、时器的功能表可以看出几个特点：1. 有两个阈值电平，分别是电源电压的有两个阈值电平，分别是电源电压的1/3和和2/3；2. 输出从低到高，从高到低有回差；输出从低到高，从高到低有回差；3. 输出端和放电端的状态一致，要通都通，要断都断；输出端和放电端的状态一致，要通都通，要断都断；4. 输出与两触发端是反相关系。输出与两触发端是反相关系。 表表-6 555定时器功能表定时器功能表 双稳态触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的区别：双稳态触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的区别： 双稳 单稳 多谐 触发信号输出14.3.2 555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器555定时器构成的单稳态电路

6、如图定时器构成的单稳态电路如图14.3.2所示。所示。 初始状态下，没有触发，ui是高电平，所以输出是低电平。 当ui加上触发低电平时，输出将跳变到高电平，放电管关断。 放电管关断，电源将经过R向 C充电，uC按指数规律上升。 此时， ui已经撤消，变为高电平，所以当uC充电到上限阈值电平VCC2/3时，输出将跳变为低电平。完成一次单稳过程。 图14.3.2 单稳态触发器电路图 VCCuoRCC123456785555555iu CV TH TL R OUT DIS 直流 L L L通 悬空 2VCC/3 VCC/3 H L L通 交流 2VCC/3 VCC/3 H LH 通断 接地 2VCC

7、/3 VCC/3 H H H断14.3.2 单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器暂稳态时间的计算：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2 VCC /3的时间，根据三要素方程：-cccc)e()0()()(tuuutuRCRCt1 . 1ln3w 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。 tuituctuoOOOCC32VtWRC 为此需要确定三要素：为此需要确定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 当当t= tw

8、时，时，uC (tw) =2 VCC /3代入公式。于是可解出代入公式。于是可解出CC32VCC31V 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14.3.3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14.3.3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图0电位电位0电位电位14.3.3 多谐振荡器多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图14.3.4所示。所示。它是将两个触发端合并在一起，放电端接于两电阻之

9、间。它是将两个触发端合并在一起，放电端接于两电阻之间。 利用电容器的充放电来代替利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是数规律转换。充电回路是RA、RB和和C，此时相当输入是低电平，输，此时相当输入是低电平，输出是高电平；出是高电平； 图图14.3.4 多谐振荡器电多谐振荡器电路图路图 00uOtt2VCC/3tw1uC1VCC/3tw2 图图14.3.5 多谐振荡器波形多谐振荡器波形图图 多谐振荡器的有关波形如下其工作波形如图多谐振荡器的有关波形如下其工作波形如图14

10、.3.5所示所示 ： 电容器之所以能够放电，是由于有放电端电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。脚为低电平电容器即放电。 当电容器充电达到时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，当电容器充电达到时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到时，电路的状态又开始输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到时，电路的状态又开始翻转翻转, 如此不断循环。如此不断循环。 多谐振荡器参数的计算多谐振荡器参数的计算tuc ctuo oOOCC32VCC31Vtw

11、2%100%100)2(44.11)2(7 .0w11BABAw2w1TtTTDCRRTfCRRttT输出波形的振荡周期可用过输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：渡过程公式计算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 当当t= tw1时，时，uC (tw1) =2 VCC /3代入三要素代入三要素方程。于是可解出方程。于是可解出CRRt)0.7(BAw1 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、当、当t= tw2时，时，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出代入公式。

12、于是可解出CRtBw20.7tw1 对于图14.3.4所示的多谐振荡器，因T1T2，它的占空比大于50% ，占空比不可调节。图14.3.6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。VCC1uo1C123456785555555RARBC1D2D图图14.3.6 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 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。如VCC1和VCC2不同，可实现逻辑电平的转换。 5

13、55定时器构成施密特触发器的电路图如图定时器构成施密特触发器的电路图如图14.3.7所示所示,施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。波、锯齿波变为脉冲信号。uo2uiuo1VCC1RC123456785555555VCC2图图14.3.7 施密特触发器电路图施密特触发器电路图14.3.4 施密特触发器施密特触发器 施密特触发器的工作原施密特触发器的工作原理和多谐振荡器基本一致，理和多谐振荡器基本一致，无原则不同。只不过多谐振无原则不同。只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去荡器是靠电容器的充放电去控制电路状态的翻转，而施控制电路状态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状