电路基础与集成电子技术-143555定时器课件

1、14.3.1 555定时器的工作原理14.3.2 单稳态触发器14.3.3 多谐振荡器14.3.4 施密特触发器14.3 555定时器14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03 555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14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03电阻分压器比较器触发器反相器图14.3.1 555定时器电路框图放电管14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03GND图14.3

2、.1 555定时器电路框图图 555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 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章 触发器和时序逻辑电路 2010.03真值表的第一行00110导通清零0保持保持0010110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10010101截止从第四行返回 第三行00保持保持1截止回差现象-614章 触发器和时序逻辑电路 2010.03 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、3 VCC/3 H LH 通断 接地 2VCC/3 VCC/3 H H H断 从555定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1/3和2/3；2. 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；4. 输出与两触发端是反相关系。 表-6 555定时器功能表 14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03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14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03555定时器构成的单稳态电路如图14.3.2所示。 初始状态下，没有触

4、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 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/3 VCC/3 H H H断14.3.2 单稳态触发器 14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03单稳态触发器暂稳态时

5、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： 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) =2 VCC /3代入公式。于是可解出14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03 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

6、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0电位14章 触发器和时序逻辑电路 2010.0314.3.3 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14.3.4所示。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数规律转换。充电回路是RA、RB和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平； 图14.3.4 多谐振荡器电路图 14章 触发器和时序逻辑电路 2010.0300uOtt2VCC/3tw1u

7、C1VCC/3tw2 图14.3.5 多谐振荡器波形图 多谐振荡器的有关波形如下其工作波形如图14.3.5所示 ： 电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7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，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, 如此不断循环。14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03 多谐振荡器参数的计算tuctuoOOtw2输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 当t

8、= tw1时，uC (tw1) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、当t= tw2时，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出tw114章 触发器和时序逻辑电路 2010.03 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。图14.3.6 占空比可调的多谐振荡器14章 触发器和时序逻辑电路 2010.03 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。 555定时器构成施密特触发器的电路图如图14.3.7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14.3.7 施密特触发器电路图14.3.4 施密特触发器 施密特触发器的工作原理和多谐振荡器基本一致，无原则不同。只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去控制电路状态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状态的翻转。14章 触发器和时序逻辑电路