合理使用电路基础知识以及集成电子运用应用技术定时器第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03 555定定时器主要由比器主要由比较器、触器、触发器、反相器和由三个器、反相器和由三个 5k 电阻阻组成的分成的分压器器等部分构成，等部分构成，电路如路如图所示。所示。 555定定时器是一种用途广泛的模器是一种用途广泛的模拟数字混合集成数字混合集成电路。路。它可以构成它可以构成单稳态触触发器、多器、多谐振振荡器、器、压控振控振荡器等多器等多种种应用用电路。路。14.3.1 555定定时器的工作原理器的工作原理第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03电阻分阻分压器器比比较器器触触发器器反相器反相器图14.3.1 555定定时器器电路框路框图放放电管管第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03GND图14.3.1 555定定时器器电路框路框图图 555定定时器符号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定定时器是一种用途广泛的模器是一种用途广泛的模拟数字混合集成数字混合集成电路。路。它可以构成它可以构成单稳态触触发器、多器、多谐振振荡器、器、压控振控振荡器等多种器等多种应用用电路。路。第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03真真值表的第一行表的第一行00110导通清零0保持保持0 010110真真值表的第二行表的第二行从第二行到第三行从第二行到第三行导通0真真值表的第四行表的第四行10010101截止从第四行返回从第四行返回 第三行第三行00保持保持1截止回差现象-6第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03 CV TH TL R OUT DIS 直流直流 L L L通通 悬空空 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定定时器的功能表可以看出几个特点：器的功能表可以看出几个特点：1. 有两个有两个阈值电平，分平，分别是是电源源电压的的1/3和和2/3；2. 输出从低到高，从高到低有回差；出从低到高，从高到低有回差；3. 输出端和放出端和放电端的状端的状态一致，要通都通，要断都断；一致，要通都通，要断都断；4. 输出与两触出与两触发端是反相关系。端是反相关系。 表表-6 555定定时器功能表器功能表 第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03双双稳态触触发器、器、单稳态触触发器和多器和多谐振振荡器的区器的区别： 双稳 单稳 多谐 触发信号输出14.3.2 555定定时器构成器构成单稳态触触发器器第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03555定定时器构成的器构成的单稳态电路如路如图14.3.2所示。所示。 初始状初始状态下，没有触下，没有触发，ui是是高高电平，所以平，所以输出是低出是低电平。平。 当当ui加上触加上触发低低电平平时，输出出将跳将跳变到高到高电平，放平，放电管关断。管关断。 放放电管关断，管关断，电源将源将经过R向向 C充充电，uC按指数按指数规律上升。律上升。 此此时， ui已已经撤消，撤消，变为高高电平，所以当平，所以当uC充充电到上到上限限阈值电平（平（VCC2/3）时，输出将跳出将跳变为低低电平。完成一次平。完成一次单稳过程。程。 图14.3.2 单稳态触触发器器电路路图 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 单稳态触触发器器 第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03单稳态触触发器器暂稳态时间的的计算：算： 根据根据uC的波形，由的波形，由过渡渡过程公式即可程公式即可计算算出出暂稳态时间tw ， tw电容容C从从0V充充电到到2 VCC /3的的时间，根据三要素方，根据三要素方程：程： 注意注意:触触发输入信号的入信号的逻辑电平，在无触平，在无触发时是高是高电平，必平，必须大于大于2VCC/3,低低电平必平必须小于小于1VCC/3，否，否则触触发无效。无效。 为此需要确定三要素：此需要确定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 当当t= tw时，uC (tw) =2 VCC /3代入公式。于是可解出代入公式。于是可解出第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03 这里要注意里要注意R的取的取值不能太小，若不能太小，若R太小，当放太小，当放电管管导通通时，灌入放，灌入放电管的管的电流太大，会流太大，会损坏放坏放电管。管。图14.3.3是是555定定时器器 单稳态触触发器的示波器波形器的示波器波形图，从，从图中可以看中可以看出触出触发脉冲的低脉冲的低电平和高平和高电平的位置，波形平的位置，波形图右右侧的一个的一个小箭小箭头为0电位位 。 图14.3.3 555定定时器器单稳态触触发器的示波器波形器的示波器波形图0电位位0电位位第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.0314.3.3 多多谐振振荡器器 555定定时器构成多器构成多谐振振荡器构成的多器构成的多谐振振荡器如器如图14.3.4所示。所示。它是将两个触它是将两个触发端合并在一起，放端合并在一起，放电端接于两端接于两电阻之阻之间。 利利用用电容容器器的的充充放放电来来代代替替外外加加触触发信信号号，所所以以，电容容器器上上的的电压信信号号应该在在两两个个阈值之之间按按指指数数规律律转换。充充电回回路路是是RA、RB和和C，此此时相相当当输入入是是低低电平平，输出是高出是高电平；平； 图14.3.4 多多谐振振荡器器电路路图 第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.0300uOtt2VCC/3tw1uC1VCC/3tw2 图14.3.5 多多谐振振荡器波形器波形图 多多谐振振荡器的有关波形如下其工作波形如器的有关波形如下其工作波形如图14.3.5所示所示 ： 电容器之所以能容器之所以能够放放电，是由于有放，是由于有放电端端7脚的作用，因脚的作用，因7脚的状脚的状态与与输出端一致，出端一致，7脚脚为低低电平平电容器即放容器即放电。 当当电容容器器充充电达达到到时，即即输入入达达到到高高电平平时，电路路的的状状态发生生翻翻转，输出出为低低电平平，电容容器器开开始始放放电。当当电容容器器放放电达达到到时，电路的状路的状态又开始翻又开始翻转, 如此不断循如此不断循环。第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03 多多谐振振荡器参数的器参数的计算算tuc ctuo oOOtw2输出波形的振出波形的振荡周期可用周期可用过渡渡过程公式程公式计算：算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 当当t= tw1时，uC (tw1) =2 VCC /3代代入三要素方程。于是可解出入三要素方程。于是可解出 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、当当t= tw2时，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出代入公式。于是可解出tw1第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03 由于施密特触由于施密特触发器无器无须放放电端，所以利用放端，所以利用放电端与端与输出端出端状状态相一致的特点，从放相一致的特点，从放电端加一上拉端加一上拉电阻后，可以阻后，可以获得与得与3脚相同的脚相同的输出。如出。如VCC1和和VCC2不同，可不同，可实现逻辑电平的平的转换。 555定定时器构成施密特触器构成施密特触发器的器的电路路图如如图14.3.7所示所示,施施密特触密特触发器属于波形器属于波形变换电路，路，该电路可以将正弦波、三角路可以将正弦波、三角波、波、锯齿波波变为脉冲信号。脉冲信号。图14.3.7 施密特触施密特触发器器电路路图14.3.4 施密特触施密特触发器器 施密特触施密特触发器的工作原器的工作原理和多理和多谐振振荡器基本一致，器基本一致，无原无原则不同。只不不同。只不过多多谐振振荡器是靠器是靠电容器的充放容器的充放电去去控制控制电路状路状态的翻的翻转，而施，而施密特触密特触发器是靠外加器是靠外加电压信信号去控制号去控制电路状路状态的翻的翻转。第第14章章 触触发器和器和时序序逻辑电路路 2010.03 施密特触施密特触发器的器的输出波形如下：出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3图14.3.8 施密特触施密特触发器的波形器的波形图 施密特触施密特触发器的主要用于器的主要用于对输入波形的整形。入波形的整形。图14.3.8表示的是将三角波整形表示的是将三角波整形为方波方波,其它形状的其它形状的输入波形也可以入波形也可以整形整形为方波。方波。