1、5-2 555定時器的原理及應用內容：、555定時器的工作原理、555定時器的典型應用 單穩態觸發器（Monostable Trigger）多諧振蕩器（Astable Multivibrator）施密特觸發器（Schmitt Trigger）壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator）555定時器簡介：555定時器（時基電路）是一種用途廣泛的模擬數字混合集成電路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制；設計新穎、構思奇巧，備受電子專業設計人員和電子愛好者青睞；它可以構成單穩態觸發器、多諧振蕩器、施密特觸發器和壓控振蕩器等多種應用電路。典型封裝兩大類：

2、雙極型：555CMOS：7555 GND圖5-2-1 555定時器電路框圖圖5-2-2 555定時器符號圖5-2-1 555定時器的工作原理地低觸發端高觸發端放電端電源端清零端輸出端電壓控制端典型的雙列直插式封裝 555定時器主要由比較器、觸發器、反相器和由三個5k電阻組成的分壓器等部分構成，電路如圖所示。電阻分壓器比較器觸發器反相器圖5-2-3 555定時器電路框圖真值表的第一行00110導通清零0保持保持0010110真值表的第二行從第二行到第三行導通0真值表的第四行10010101截止從第四行返回 第三行00保持保持1截止回差現象THTLRdOUTDISCC32VCC31VCC31VCC

3、32VCC32VCC31VLL通HHH斷表5-1 555定時器功能表通LH保持保持 從555定時器的功能表可以看出：555定時器有兩個閾值（Threshold）電平，分別是1/3VCC和2/3VCC；2. 輸出端為低電平時三極管TD導通， 7腳輸出低電平；輸出端為高電平時三極管TD截止， 如果7腳接一個上拉電阻， 7腳輸出為高電平。所以當7腳接一個上拉電阻時，輸出狀態與3腳相同。 便于記憶：2腳- （低電平置位）；6腳R（高電平復位）；5-2-2 555定時器的典型應用電路 單穩態觸發器（Monostable Trigger） 圖5-2-4 單穩態觸發器電路圖 圖5-2-5 單穩態觸發器的波形

4、圖 這里要注意R的取值不能太小。（為什么？）若R太小，當放電管導通時，灌入放電管的電流太大，會損壞放電管。555單穩態觸發器的工作波形如下：注意：觸發脈沖必須是窄脈沖，要比暫穩態的時間tw還要短。（為什么？如果觸發脈沖比暫穩態時間長呢？）圖5-2-6 單穩態觸發器的波形圖則觸發作用始終存在，輸出將不會在uC達到2VCC/3時返回低電平。如果在暫穩態持續時間內加入新的觸發脈沖呢？則新的觸發脈沖不起作用，該電路為不可重復觸發的單穩態觸發器。那么，有沒有可以重復觸發的單穩態觸發器呢？為此需要確定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 當t= tw時，uC (tw) =2

5、VCC /3代入公式。于是可解出單穩態觸發器暫穩態時間的計算 根據uC的波形，由過渡過程公式即可計算出暫穩態時間tw ， tw電容C從0V充電到2 VCC /3的時間，根據三要素方程： 注意:觸發輸入信號的邏輯電平，在無觸發時是高電平，必須大于2VCC/3,低電平必須小于1VCC/3，否則觸發無效。 暫穩態的持續時間由RC確定！單穩態觸發器的應用可重復觸發的單穩態觸發器：VCCCC123567555R485可作為失落脈沖檢出電路，對機器的轉速或人體的心律（呼吸）進行監視，當機器的轉速降到一定限度或人體的心律不齊時就發出報警信號。該電路有何作用？失落脈沖報警！PNP管脈沖的定時 ABuuio單穩

6、態電路&只有在tw時間內,與門才開門,信號A才能通過與門 脈沖的延時uo的下降沿比輸入觸發信號ui的下降沿延遲了tw。因此，利用uo下降沿去觸發其它電路(例如JK觸發器),比用ui下降沿觸發時延遲了tw時間,這就是單穩態電路的延時作用簡易曝光定時器思考：當按一下開關AN以后，電路是如何工作的？電容放電555置位J吸合電燈HL亮電容充電到2/3VDD555復位J釋放電燈HL熄555定時器構成多諧振蕩器（Astable Multivibrator） 555定時器構成多諧振蕩器構成的多諧振蕩器如圖5-2-9所示。它是將兩個觸發端2腳和6腳合并在一起，放電端7腳接于兩電阻之間。 圖5-2-10 多諧振

7、蕩器的波形 圖5-2-9 多諧振蕩器電路圖 tuctuoOO 多諧振蕩器參數的計算tuctuoOOtw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 當t= tw1時，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、當t= tw2時，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出占空比（Duration Ratio） 對于圖5-2-9所示的多諧振蕩器，因tw1 tw2 ，它的占空比大于

8、50% ，占空比不可調節。圖5-2-12是一種占空比可調的電路，該電路因加入了二極管，使電容器的充電和放電回路不同，可以調節電位器使充、放電時間常數相同。如果RA=RB，調節電位器可以獲得50%的占空比。圖5-2-12 占空比可調的多諧振蕩器C=充RtA振蕩周期:555定時器構成施密特觸發器（Schmitt Trigger） 由于施密特觸發器無須放電端，所以利用放電端與輸出端狀態相一致的特點，從放電端加一上拉電阻后，可以獲得與3腳相同的輸出。但上拉電阻可以單獨接另外一組電源，以獲得與3腳輸出不同的邏輯電平。555定時器構成施密特觸發器的電路圖如圖5-2-13所示,施密特觸發器屬于波形變換電路，

9、該電路可以將正弦波、三角波、鋸齒波變為脈沖信號。圖5-2-13 施密特觸發器電路圖施密特觸發器的工作原理和多諧振蕩器基本一致，無原則不同。只不過多諧振蕩器是靠電容器的充放電去控制電路狀態的翻轉，而施密特觸發器是靠外加電壓信號去控制電路狀態的翻轉。所以，在施密特觸發器中，外加信號的高電平必須大于 ，低電平必須小于 ，否則電路不能翻轉。 施密特觸發器的輸出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3圖5-2-14 施密特觸發器的波形圖 施密特觸發器的主要用于對輸入波形的整形。圖5-2-14表示的是將三角波整形為方波,其它形狀的輸入波形也可以整形為方波。圖5-2-13 施密特觸發器電路圖 圖5

10、-2-15是施密特觸發器（電源電壓5V）的示波器波形圖，對應輸出波形翻轉的555定時器的二個閾值，一個是對應輸出下降沿的3.375V，另一個是對應輸出上升沿的1.688V，施密特觸發器的回差電壓是3.375-1.688=1.688V。在放電端7腳加一個上拉電阻，接10V電源，可以獲得一個高、低電平與3腳輸出不同，但波形的高、低電平寬度完全一樣的第二個輸出波形，這個波形可以用于不同邏輯電平的轉換。圖5-2-15 施密特觸發器的示波器波形圖施密特觸發器的應用波形的整形不規則的或者在信號傳送過程中受到干擾而變壞的波形經過施密特電路，可以得到良好的波形。脈沖幅度鑒別利用施密特電路,可以從輸入幅度不等的

11、一串脈沖中,去掉幅度較小的脈沖,保留幅度超過UT+的脈沖。光施密特觸發器RG為光敏電阻，光強時為低阻，2腳低電平，555置位，J不動作；光弱時呈高阻，6腳為高電平，555復位，J吸合。RG是什么元件？電路是如何工作的？簡易燈光控制電路什么元件？光敏管：光弱時， C-E間電阻極大；光強時，電阻很小。思考：燈L什么時候亮？光強？光弱？作業：P1175.15.25.3555定時器構成壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator) 一般的振蕩器若要改變振蕩頻率必須改變選頻網絡的參數值。上述555定時器構成的振蕩器，只要在5腳加入控制電壓。改變控制電壓就可改變振蕩器的頻率，這樣

12、的振蕩器就是電壓控制振蕩器，簡稱壓控振蕩器，用VCO表示。圖5-2-16 壓控振蕩器電路圖 555定時器構成的壓控振蕩器如圖5-2-16所示，波形圖如圖5-2-17所示。 圖5-2-16 壓控振蕩器電路圖 tuctuoOO圖5-2-17 壓控振蕩器波形圖 為了使u5的控制作用明顯，u5應是一個低阻的信號源。因為555定時器內部的閾值是由三個5k的電阻分壓取得，u5的內阻大或串入較大的電阻，壓控作用均不明顯。低阻信號源 壓控振蕩器參數的計算tw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算： tw1 ： uC (0) = u5 /2、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 當t= t

13、w1時，uC (tw1) =u5代入三要素方程。于是可解出 tw2 ： uC (0) = u5、 uC () =0V、 1= RBC、當t= tw2時，uC (tw2) = u5 /2代入公式。于是可解出tuctuoOO振蕩周期: 亮 的 時間: 亮 的 時間:例7.1.1： D/A轉換器1.列表達式：用疊加原理：D1單獨作用： V1=URR/(2R+R)=UR/3 Uo1= - V1RF/2R=-URRF/ (6R)D0單獨作用：V1=UR/6 Uo2= - V1RF/2R=-URRF/ (12R) Uo = Uo1 +Uo2 = - UR RF/R (D1/6+D0/12) = 5 (D1

14、 / 2+D0 / 4)2. 列狀態表例7.1.1： D/A轉換器1.列表達式：用疊加原理：D1單獨作用： V1=URR/(2R+R)=UR/3 Uo1= - V1RF/2R=-URRF/ (6R)D0單獨作用：V1=UR/6 Uo2= - V1RF/2R=-URRF/ (12R) Uo = Uo1 +Uo2 = - UR RF/R (D1/6+D0/12) = 5 (D1 / 2+D0 / 4)2. 列狀態表例7.1.2： D/A轉換器與運算放大器1、 D/A轉換器 Uo1=- 10(1/10+1/20+1/80+1/100)2、運算放大器 Uo3=Uo1(R2+R2)/R2=2Uo1 Uo= - Uo3R4/R2例7.1.1： D/A轉換器1.列表達式：用疊加原理：D1單獨作用： V1=URR/(2R+R)=UR/3 Uo1= - V1RF/2R=-URRF/ (6R)D0單獨作用：V1=UR/6 Uo2= - V1RF/2R=-URRF/ (12R) Uo = Uo1 +Uo2 = - UR RF/R (D1/6+D0/12) = 5 (D1 / 2+D0 / 4)2. 列狀態表例7.1.2： D/A轉換器與運算放大器1、 D/A轉換器 Uo1=- 10(1/10+1/20+1/80+1/100)2、運算放大器 Uo3=Uo1(R2+R2)/R2=2Uo1 Uo= - U