1、掌握(zhngw)用 555 定時器構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器的方法。主要(zhyo)要求： 了解 555 定時器的電路結構，掌握其符號和功能。7.2 555 定時器及其應用 共三十三頁 常用(chn yn)的有施密特觸發器和單穩態觸發器。 脈沖信號產生與整形(zhng xng)的方法 獲取脈沖信號的方法 脈沖信號產生與整形電路的實現是一種多用途集成電路，只要外接少量阻容元件就可構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等，使用方便、靈活，應用廣泛。 用多諧振蕩器直接產生。 用整形電路對已有波形進行整形、變換。 施密特觸發器主要用以將緩慢變化或快速變化的非矩形脈沖變換成陡峭的矩

2、形脈沖。單穩態觸發器 主要用以將寬度不符合要求的脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。用門電路構成。 用專用的集成電路。 用 555 定時器構成。 共三十三頁555 定時器簡介(jin ji) 555 定時器是一種結構簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。它電源電壓(diny)范圍寬(雙極型 555 定時器為 5 16 V，CMOS 555 定時器為 3 18 V)，可提供與 TTL 及 CMOS 數字電路兼容的接口電平，還可輸出一定功率，驅動微電機、指示燈、揚聲器等。TTL 單定時器型號的最后 3 位數字為 555，雙定時器的為 556；CMOS 單定時器的最后 4 位數為 7555，雙定時器的

3、為 7556。 一、555 定時器的工作原理和邏輯功能共三十三頁555 定時器的電路結構(jigu)與符號 C1C2G3QQG1G2RSVR5 k5 k5 kUR1UR2GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS電路符號627153843OUT輸出端 8VCC電源端 4RD直接置0端 DIS7放電端 TH6閾值輸入端 TR2觸發輸入端 CO5控制電壓輸入端 GND1接地端 集電極開路(kil)輸出端UR1UR2構成電阻分壓器，為比較器 C1、C2 提供兩個參考電壓，UR1 = 2/3VCC，UR2 = 1/3VCC。 輸出緩沖器OUT = Q構成基本 RS 觸發器，決定電路輸出。 放電管，

4、其輸入為Q，輸出為開路集電極。Q構成電壓比較器，比較 TH 與 UR1 和TR 與 UR2 的大小。555 定時器的電路結構與符號 C1C2G3QQG1G2RSVR5 k5 k5 kUR1UR23OUT輸出端 8VCC電源端 4RD直接置0端 DIS7放電端 TH6閾值輸入端 TR2觸發輸入端 CO5控制電壓輸入端 GND1接地端 UR1UR2Q共三十三頁555 定時器的工作原理與邏輯(lu j)功能 101導通定時器 5G555 的功能表 不變不變1截止11導通01導通00V 狀態OUT = QRDTRTH輸 出 輸 入直接置 0 端 RD 低電平有效，優先級最高。不用時應使其為 1。共三十

5、三頁不變不變1截止11導通01導通00V 狀態OUT = QRDTRTH輸 出 輸 入定時器 5G555 的功能表 01導通0110555 定時器的工作原理與邏輯(lu j)功能共三十三頁555 定時器的工作(gngzu)原理與邏輯功能 不變不變1截止11導通01導通00V 狀態OUT = QRDTRTH輸 出 輸 入定時器 5G555 的功能表 10截止1001共三十三頁555 定時器的工作原理與邏輯(lu j)功能 不變不變1截止11導通01導通00V 狀態OUT = QRDTRTH輸 出 輸 入定時器 5G555 的功能表 11共三十三頁簡化(jinhu)功能表 不變不變1截止11導通0

6、1導通00V 狀態OUTRD輸 出 輸 入TRTH使用(shyng)要點 (1) RD 低電平有效,優先級最高， 不用時應接高電平。通常不用 CO 端，為了提高電路工作穩定性，將其通過 0.01 F 電容接地。(3) TR 低電平有效，TH 高電平 有效，因此，TH 加低電平、 TR 加高電平時為非有效電 平，電路狀態不變。(4)輸出 0 時，Q = 1，因此 V 導通；輸出 1 時， Q = 0，故 V 截止。(5)注意： TH 電平高低是與 2/3VCC 相比較，TR 電平高低是與 1/3VCC 相比較。若控制輸入端 CO 加輸入電壓 uCO ，則 UR1 = uCO UR2 = uCO/

7、2，故 TH 和 TR 電平高低的比較值將變成 uCO 和 uCO/2。(2)TH 和 TR 均為高電平時輸出 0，均為低電平時輸出 1。共三十三頁二、用 555 定時器組成(z chn)施密特觸發器 0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當TH=TR=uI2/3VCC時電壓傳輸特性(txng)為反相輸出的滯回特性(txng)uIuO當TH=TR=uI1/3VCC時1/3VCC0當1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC時當uI1/3VCC時當uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC uI 1/3 VCC)。 當 uC 2/3 VCC 時，滿足TR = uI 1/3 VCC，TH = u

8、I 2/3 VCC,因此 uO 為低電平，V 導通，電容 C 經放電管 V 迅速放電完畢，uC 0 V。這時TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持低電平不變。因此，穩態時 uC 0 V，uO 為低電平。充電工作原理 導通放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH共三十三頁 2. 觸發(chf)進入暫穩態 (二)工作原理、工作波形(b xn)與參數估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC當輸入 uI 由高電平躍變為低電平(應 1/3 VCC )時，使 TR = UIL1/3 VCC而TH

9、= uC 0 V 2/3 VCC，因此 uO 躍變為高電平，進入暫穩態，這時放電管 V截止，VCC 又經 R 向 C 充電，uC 上升。UILUOH充電共三十三頁 3. 自動返回(fnhu)穩定狀態 (二)工作(gngzu)原理、工作(gngzu)波形與參數估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC 2. 觸發進入暫穩態 UIHUOL TH2/3 VCC放電V當輸入 uI 由高電平躍變為低電平(應 1/3 VCC)時，使 TR = UIL1/3 VCC 而TH = uC 0 V 1/3 VCC )，因此 uO 重新躍變為低電平。同時，放電管導通，C 經 V 迅速放電 u

10、C 0 V，放電完畢后，電路返回穩態。共三十三頁例 用上述單穩態電路輸出(shch)定時時間為1 s 的正脈沖，R = 27 k，試確定定時元件 C 的取值。 (二)工作原理(yunl)、工作波形與參數估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC輸出脈沖寬度 tW 即為暫穩態維持時間，主要取決于充放電元件 R、C。 該單穩態觸發器為不可重復觸發器，且要求輸入脈寬 tWI 小于輸出脈寬 tWO 。解：因為 tWO 1.1 RC故可取標稱值 33 F。估算公式 tWO 1.1 RC共三十三頁經過長距離傳輸后，脈沖信號(xnho)的邊沿會變差或波形上疊加某些干擾，利用整形可使其

11、變成符合要求的波形。 (三)單穩態觸發器應用(yngyng)舉例 2. 脈沖定時 1. 脈沖整形 因此，利用單穩態觸發器可以控制門開通與否以及開通多長時間。 uAuBuCuOG單穩態觸發器組成的定時電路和工作波形uAuCuBuOuC 門的定時時間即為單穩態觸發器的暫穩態持續時間。tW uC 為與門 G 開通與否的控制信號。 uC = 1，門 G 開通，信號 uB 通過門 G 輸出； uC = 0，門 G 關閉，uB 不能輸出。 共三十三頁若已知 Rext = 10 k，Cext = 1 F則可得 tW 0.7 RextCext = 7 msRI CX RX/CXQ+VCCuIRextCextQ

12、OuItOuOt脈沖展寬電路和工作波形3. 脈沖(michng)展寬 tW接成正脈沖觸發方式將窄脈沖展寬成寬度為 tW 的脈沖共三十三頁GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-+R2四、用 555 定時器組成(z chn)多諧振蕩器 (一)電路(dinl)結構 DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC-+R2共三十三頁(二)工作原理、工作波形(b xn)與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL充電UOHTH = TR = uC 很小接通 VCC 后，開始時 TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截

13、止，VCC 經 R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時電路處于暫穩態。 工作(gngzu)原理 共三十三頁(二)工作(gngzu)原理、工作(gngzu)波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLUOLTH = TR 2/3 VCC當 uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 時，uO 躍變為低電平，同時放電管 V 導通，C 經 R2 和 V 放電，uC 下降，電路進入暫穩態 。工作(gngzu)原理 接通 VCC 后，開始時 TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC經 R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時電路處于暫穩態。 放電共三

14、十三頁當 uC 下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 時， uO 重新躍變為高電平，同時放電管 V 截止，C 又被充電，uC 上升，電路又返回到暫穩態。(二)工作原理、工作波形與周期(zhuq)估算uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLTH=TR1/3VCC工作(gngzu)原理 當 uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC時，uO 躍變為低電平，同時放電管 V 導通，C 經 R2 和 V 放電，uC 下降，電路進入暫穩態 。接通 VCC 后，開始時 TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC 經 R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時電路

15、處于暫穩態。 共三十三頁(二)工作(gngzu)原理、工作(gngzu)波形與周期估算 電容(dinrng) C 如此循環充電和放電，使電路產生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL周期與占空比估算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C共三十三頁GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1C+R2RP1RP2例 指出右圖中控制揚聲器鳴響與否和調節音調高低的分別是哪個電位器？若原來無聲，如何(rh)調節才能鳴響？欲提高音調，又該如何(rh)調節？解：R1、R2、RP1 和

16、 C 共同構成定時元件，因此(ync)調節 RP1 可調節音調高低。欲提高音調，則應減小 RP1 ，因此觸頭應下移。RP2調節 RP2 可控制 RD 為 0 或 1，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚聲器鳴響與否。調節 RP2 使觸頭左移至適當位置，可使 RD = 1，使揚聲器鳴響。RP1共三十三頁外接元件和連線少，觸發(chf)方式靈活，既可用輸入脈沖的正躍變觸發(chf)，又可用負躍變觸發(chf)，使用十分方便，而且工作穩定性好。因此應用很廣泛。 (二)集成(j chn)單穩態觸發器 TTL 不可重復觸發型單穩態觸發器 CT74121 的邏輯符號 有 3 個觸發信號輸入端，TR-A和

17、TR-B 用負脈沖觸發， TR+ 用正脈沖觸發。 有 2 個互補輸出端TR+TR-BTR-AQQRI CX RX/CXRintCextRext/CextRI CX RX/CX不可重復觸發型單穩的限定符號 外接定時元件端 “”號表示非邏輯連接，即沒有任何邏輯信息的連接，例如外接 R、C 和 VCC 等。 共三十三頁如何(rh)使用 Rint、Cext 和 Rext / Cext 端？RI CX RX/CXTR+TR-BTR-AQQ懸空不接CextRextVCC一般接法tW 0.7 RextCext通常取：Rext = 2 40 k，Cext = 10 pF 10 F。當輸出脈寬很小時，可用內部電

18、阻 Rint = 2 k取代 Rext ，接法如下：RI CX RX/CXTR+TR-BTR-AQQCext+VCCtW 0.7 RintCext共三十三頁那么 CT74121 的觸發(chf)信號應如何加呢？通過對 CT74121 功能表的分析就可知道觸發端的(dund)用法。 欲負脈沖觸發，則將觸發脈沖從 TR-A 或 TR-B 加入，而 TR+ 接 1。 欲正脈沖觸發，則將觸發脈沖從 TR+ 加入，而 TR-A 和 TR-B 至少有一接 0。 可見，CT74121 可正脈沖觸發，也可負脈沖觸發。0011111101110010101010QQTR+TR-BTR-A輸 出輸 入CT7412

19、1 的功能表 負脈沖觸發應用舉例RI CX RX/CXTR+TR-BTR-AQQ+VCC+VCCQTR-B正脈沖觸發應用舉例RI CX RX/CXuO+VCCuIuIuO2. CT74121 邏輯功能的分析與應用 CT74121 的功能表 0011111101110010101010QQTR+TR-BTR-A輸 出輸 入共三十三頁本章(bn zhn)小結施密特觸發器和單穩態觸發器是兩種常用的整形電路，可將輸入的周期信號(xnho)整形成符合要求的同周期矩形脈沖。施密特觸發器具有回差特性，它有兩個穩態狀態，有兩個不同的觸發電平。施密特觸發器可將任意波形變換成矩形脈沖，輸出脈沖寬度取決于輸入信號的

20、波形和回差電壓的大小。施密特觸發器還可用來進行幅度鑒別、構成單穩態觸發器和多諧振蕩器等。實用中，常選用集成施密特觸發器或 采用555 定時器構成施密特觸發器。共三十三頁單穩態觸發器有一個穩定狀態和一個暫穩態。其輸出脈沖(michng)的寬度只取決于電路本身 R、C 定時元件的數值，與輸入信號沒有關系。輸入信號只起到觸發電路進入暫穩態的作用。改變 R、C 定時元件的數值可調節輸出脈沖的寬度。 單穩態觸發器可將輸入(shr)的觸發脈沖變換為寬度和幅度都符合要求的矩形脈沖，因此，常用于脈沖的定時、整形和展寬等。實用中，常選用集成單穩態觸發器或 采用 555 定時器構成單穩態觸發器。 共三十三頁在振蕩(zhndng)頻率穩定度要求很高的情況下，可采用石英晶體振蕩器。 多諧振蕩器沒有穩定狀態，只有兩個(lin )暫穩態。暫穩態間的相互轉換完全靠電路本身電容的充電和放電自動完成。因此，多諧振蕩器接通電源后就能輸出周期性的矩形脈沖。改變 R、C定時元件數值的大小，可調節振蕩頻率。 共三十三頁555 定時器是一