555定时器及其应用

第七章 脉冲波形的产生与整形电路 需 2 学时 审阅人 授课课题 7.5 555定时器及其应用 学时 2 授课时间 年 月 日 星期 第 节 教学目的与要求 １、掌握555定时器的功能 2、了解555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。 教学重点 555定时器的典型应用。 教学难点 555定时器的典型应用。 授课方法 讲授法 教具仪器 教案 教学过程、内容 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、授课提纲 组织教学 考勤 复习旧课 1、触发器的分类？ 讲授新课 第七章 脉冲波形的产生与整形电路 7.5 555定时器及其应用 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。 目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、 工作原理 数字放映机工作原理变压器基本工作原理叉车的结构和工作原理袋收尘器工作原理主动脉球囊反搏护理 以及外部引脚排列基本相同。 一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。 7.5.1． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构： （1）由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C1和C2： v+＞v－，vo=1； v+＜v－，vo=0。 （3）基本RS触发器； （4）放电三极管T及缓冲器G。 2．工作原理。 当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为 和 。 （1）当vI1> ，vI2> 时，比较器 C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端vO为低电平。 （2）当vI1< ，vI2< 时，比较器 C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管T截止，输出端vO为高电平。 （3）当vI1< ，vI2> 时，比较器 C1输出高电平，C2也输出高电平，即基本RS触发器R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 图1 555定时器的电气原理图和电路符号 (a)原理图 （b）电路符号 由于阈值输入端(vI1) 为高电平（> ）时，定时器输出低电平，因此也将该端称为高触发端（TH）。 因为触发输入端(vI2)为低电平（< ）时，定时器输出高电平，因此也将该端称为低触发端（TL）。 如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0～VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。 另外，RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平，即RD的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。 二．555定时器的功能 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 表1 555定时器功能表 阈值输入(vI1) 触发输入(vI2) 复位(RD) 输出(vO) 放电管T × × 0 0 导通 < < 1 1 截止 > > 1 0 导通 < > 1 不变 不变 7.5.2． 用555定时器构成的施密特触发器 施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 1. 电路组成及工作原理 图2 555定时器构成的施密特触发器 （1） vI =0V时，vo1输出高电平。 （2）当vI上升到 时，vo1输出低电平。当vI由 继续上升，vo1保持不变。 （3）当vI下降到 时，电路输出跳变为高电平。而且在vI继续下降到0V时，电路的这种状态不变。 图中，R、VCC2构成另一输出端vo2，其高电平可以通过改变VCC2进行调节。 2. 电压滞回特性和主要参数 电压滞回特性 图3 施密特触发器的电路符号和电压传输特性 主要静态参数 （1） 上限阈值电压VT+——vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。VT+= 。 （2）下限阈值电压VT———vI下降过程中， vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。VT—= 。 （3）回差电压ΔVT 回差电压又叫滞回电压，定义为 ΔVT= VT+－VT— = 若在电压控制端VIC（5脚）外加电压VS，则将有VT+=VS、VT—=VS/2、ΔVT= VS/2，而且当改变VS时，它们的值也随之改变。 7.5.3 用555定时器单稳态触发器 单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。 1. 电路组成及工作原理 （1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当电路无触发信号时，vI保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端vO保持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地”，电容电压vC为0V。 （2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，vO由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。 （3）暂稳态的维持时间 在暂稳态期间，555内放电三极管T截止，VCC经R向C充电。其充电回路为VCC→R→C→地，时间常数τ1=RC，电容电压vC由0V开始增大，在电容电压vC上升到阈值电压 之前，电路将保持暂稳态不变。 图4用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形 （4）自动返回（暂稳态结束）时间 当vC上升至阈值电压 时，输出电压vO由高电平跳变为低电平，555内放电三极管T由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C经放电三极管对地迅速放电，电压vC由 迅速降至0V（放电三极管的饱和压降），电路由暂稳态重新转入稳态。 （5）恢复过程 当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的三极管 T放电，时间常数τ2=RCESC，式中RCES是T的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此τ2之值亦非常小。经过（3～5）τ2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。 恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信号。 2. 主要参数估算 (1) 输出脉冲宽度tW 输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。由图4（b）所示电容电压vC的工作波形不难看出vC（0+）≈0V，vC（∞）=VCC，vC（tW）= ，代入RC过渡过程计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ，可得 EMBED Equation.3 上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件R、C的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节tW。 （2）恢复时间tre 一般取tre=（3～5）τ2，即认为经过3～5倍的时间常数电容就放电完毕。 （3）最高工作频率fmax 若输入触发信号vI是周期为T的连续脉冲时，为保证单稳态触发器能够正常工作，应满足下列条件： T > tW＋tre 即vI周期的最小值Tmin应为tW＋tre，即 Tmin= tW＋tre 因此，单稳态触发器的最高工作频率应为 需要指出的是，在图4所示电路中，输入触发信号vI的脉冲宽度（低电平的保持时间），必须小于电路输出vO的脉冲宽度（暂稳态维持时间tW），否则电路将不能正常工作。因为当单稳态触发器被触发翻转到暂稳态后，如果vI端的低电平一直保持不变，那么555定时器的输出端将一直保持高电平不变。 解决这一问题的一个简单方法，就是在电路的输入端加一个RC微分电路，即当vI为宽脉冲时，让vI经RC微分电路之后再接到vI2端。不过微分电路的电阻应接到VCC，以保证在vI下降沿未到来时，vI2端为高电平。 7.5.4用555定时器构成的多谐振荡器 多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器。 多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。 1. 电路组成及工作原理 图5 用施密特触发器构成的多谐振荡器 2. 振荡频率的估算 （1）电容充电时间T1。电容充电时，时间常数τ1=（R1+R2）C，起始值vC（0+）= ，终了值vC（∞）=VCC，转换值vC（T1）= ，带入RC过渡过程计算公式进行计算： （2） 电容放电时间T2 电容放电时，时间常数τ2=R2C，起始值vC（0+）= ，终了值vC（∞）=0，转换值vC（T2）= ，带入RC过渡过程计算公式进行计算： （3）电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C （4）电路振荡频率f （5）输出波形占空比q 定义：q=T1/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。 二． 占空比可调的多谐振荡器电路 在图8.3—1所示电路中，由于电容C的充电时间常数τ1=（R1+R2）C，放电时间常数τ2=R2C，所以T1总是大于T2，vO的波形不仅不可能对称，而且占空比q不易调节。利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器，如图6所示。 图6 占空比可调的多谐振荡器 由于二极管的引导作用，电容C的充电时间常数τ1=R1C，放电时间常数τ2=R2C。通过与上面相同的分析计算过程可得 T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比： 只要改变电位器滑动端的位置，就可以方便地调节占空比q，当R1=R2时，q=0.5，vO就成为对称的矩形波。 小结： 1．555定时器的功能 2、555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种灵活多变的应用电路。 作业： p.295 10. 15. � EMBED PBrush ��� PAGE 7 _1066194930.unknown _1066669105.unknown _1067317870.unknown _1075181559.unknown _1075181606.unknown _1075181449.unknown _1066669198.unknown _1066197096.unknown _1065099889.unknown _1065099905.unknown _1065099835.unknown