8.1555集成(jíchénɡ)定時器

555集成定時器是一種將模擬和數字電路集成于一體的電子器件,通過外加(wàijiā)少量的阻容元件,能構成多種用途的電路。

555集成定時器的型號(xínghào)較多，但所有雙極型產品型號(xínghào)后的3位數字都是555，CMOS產品型號最后的4位數字都是7555。而且，它們的功能和外部引腳的排列完全相同。

為了提高集成度,隨后又生產了雙定時器產品556（雙極型）和7556（CMOS型）。

第一頁，共四十三頁。8.1.1555定時器的電路(diànlù)結構1.分壓器2.比較(bǐjiào)器3.RS鎖存器4.三極管放電(fàngdiàn)開關5.輸出緩沖器組成：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQOUT5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD第二頁，共四十三頁。8.1.2定時器的邏輯(luójí)功能1）Vi1>2/3VCC

Vi2>1/3VCC

2）Vi1<2/3VCC

Vi2<1/3VCC

3）Vi1<2/3VCC

Vi2>1/3VCC當RD=1時：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD*Q的高低確定TD

管是否導通。Vo=0Vo=1

Vo不變第三頁，共四十三頁。稱TH為高電平觸發端；TR低電平觸發端。555定時器功能表00導通10VCCVCC導通1VCCVCC不變不變11VCCVCC截止RDVi1(TH)Vi2(TR)VO(OUT)TD(放電管)第四頁，共四十三頁。

特點：555定時器能在很寬的電源(diànyuán)電壓范圍內工作，并可承受較大的負載電流。雙極型555定時器的電源電壓范圍為5~16V，最大的負載電流達200mA。CMOS型7555定時器的電源電壓范圍為3~18V，但最大負載電流在4mA以下。第五頁，共四十三頁。思考題：555定時器按下圖連接，輸入如圖所示，試畫出定時器輸出(shūchū)的波形（設初始狀態為0）并說明相當于何器件Vo8462153555VCCVi1Vi210t0t0tVOVi1Vi2第六頁，共四十三頁。8.2施密特觸發器施密特觸發器(SchmittTrigger)邏輯符號及電壓傳輸(chuánshū)特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo同相輸出施密特觸發電路VT+稱作為上觸發電平(diànpínɡ)或正向閾值電壓;VT-稱作為(zuòwéi)下觸發電平或負向閾值電壓;第七頁，共四十三頁。ViVo反相輸出施密特觸發電路VoVoHVoLVT-VT+Vi0特點(tèdiǎn)：1）有兩個穩定狀態VOH和VOL,但穩態要靠輸入電平(diànpínɡ)來維持；2）具有滯回電壓傳輸特性.當輸入信號高于VT+時,電路處于一個穩定狀態;當輸入信號低于VT-時,電路處于另一個穩定狀態;當輸入信號處于兩觸發(chùfā)電平之間時,其輸出保持原狀態不變。第八頁，共四十三頁。8.2.1用555定時器構成施密特觸發(chùfā)電路1.電路(diànlù)組成Vo8462153555VCCViVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTD··Vi第九頁，共四十三頁。2.工作(gōngzuò)原理當Vi<1/3VCC時,VO=VOH;2)當1/3VCC<Vi<2/3VCC時,VO

保持(bǎochí),VO=VOH;3)當Vi>2/3VCC時,VO=VOL.首先分析輸入電壓Vi由0逐漸(zhújiàn)升高的過程VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTD··Vi第十頁，共四十三頁。4)當1/3VCC<Vi<2/3VCC時,VO

保持(bǎochí),VO=VOL;5)當Vi<1/3VCC時,VO=VOH.其次分析(fēnxī)輸入電壓Vi從2/3VCC逐漸開始下降的過程VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTD··Vi第十一頁，共四十三頁。Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCΔVT=VT+

－VT-=1/3VCC第十二頁，共四十三頁。8.2.2集成(jíchénɡ)施密特觸發電路由于(yóuyú)施密特觸發電路的應用非常廣泛，集成施密特觸發電路的種類較多，有施密特非門74HC/HCT14、CC40106，施密特與非門74HC/HCT132、CC4093等。

CC40106閾值電壓數值(shùzí)表

第十三頁，共四十三頁。8.2.3施密特觸發電路(diànlù)的應用1.波形(bōxínɡ)變換ViVo帶反相器VitVOtVT+VT-00可以把邊沿(biānyán)變化緩慢的周期性信號變換為同頻率的矩形脈沖.第十四頁，共四十三頁。2.脈沖(màichōng)整形ViVo帶反相器VitVOtVT+VT-00可以適當(shìdàng)調節施密特觸發器的回差電壓,得到整齊的矩形脈沖.第十五頁，共四十三頁。3.幅度(fúdù)鑒別ViVo帶反相器VitVOtVT+VT-00可以通過調整電路的VT+和VT-,將輸入信號中幅度超過VT+的脈沖選出,幅度較小的脈沖消除,所以(suǒyǐ)具有幅度鑒別能力.第十六頁，共四十三頁。8.3單穩態觸發(chùfā)電路單穩態觸發電路(diànlù)特點:電路有一個穩定狀態,一個暫穩定狀態.在沒有外界觸發信號作用時,電路處于穩定狀態;在外界信號作用下,電路由穩態轉換為暫穩態,經過一段時間,電路自動返回到穩定狀態.單穩態觸發電路常用于脈沖(màichōng)的整形、定時和延時。第十七頁，共四十三頁。8.3.1由555定時器構成(gòuchéng)的單穩態觸發電路1.電路(diànlù)組成8462153555VCCVoVi7RCC?

?

?

VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ第十八頁，共四十三頁。VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ未加入負觸發脈沖,當

Vi為高電平１并穩定一段時間后，Q端一定為1(Q為0),Vo為低電平的穩定狀態;2.工作(gōngzuò)原理1)穩態第十九頁，共四十三頁。VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ當Vi來一個較短的負脈沖后,Q端改變狀態,Vo由低電平跳變為高電平,電路進入(jìnrù)暫穩態.

而后經過一段時間后

(這時Vi已返回1),Q自動返回到0的狀態,即電路恢復到原來的穩態Vo為低電平.2)暫穩態第二十頁，共四十三頁。3.工作(gōngzuò)波形圖VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μVitVCt00VOt02/3VCCtwtw第二十一頁，共四十三頁。4.輸出(shūchū)脈沖寬度估算輸出脈沖(màichōng)寬度tw:就是暫穩期的持續時間,它等于電容電壓Vc從0上升到2/3Vcc所需時間tw=RC×Ln

Vcc-0Vcc-2/3Vcc=RC×Ln3≈1.1RC*Vi的負脈沖(màichōng)寬度要小于tw

*輸出脈沖寬度僅取決于外接定時元件R和C的數值,而與電源電壓無關VitVCt00VOt02/3VCCtwtw第二十二頁，共四十三頁。8.3.2用施密特觸發(chùfā)電路構成單穩態觸發電路ViVoCRVR1.電路(diànlù)結構2.工作(gōngzuò)原理1)穩態時,輸入Vi=0,VR=0時,輸出Vo=VOH;2)暫穩態:當幅度為VDD(>VT+)的正觸發脈沖加到電路輸入端時,電路狀態翻轉,Vo=VOL,進入暫穩態.隨著對電容C的充電,VR按指數規律下降,當下降到略低于VT-時,電路狀態再次翻轉,返回到原來的穩態,輸出Vo=VOH.VitVRt00VOt0VT+twVT-第二十三頁，共四十三頁。ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脈沖(màichōng)寬度應大于twtw=RCln(VDD/VT-)3.工作(gōngzuò)波形圖輸出脈沖寬度tw:VR從初始值VDD下降到VT-所需要(xūyào)的時間第二十四頁，共四十三頁。8.3.3集成(jíchénɡ)單穩態觸發電路根據電路工作特性不同，集成單穩態觸發電路分為(fēnwéi)不可重復觸發和可重復觸發兩種。

(a)不可重復觸發單穩態觸發電路(diànlù)工作波形

(b)可重復觸發單穩態觸發電路工作波形第二十五頁，共四十三頁。1&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表

A1A2BQQ0×101×0101××00111×01111110××074121是不可(bùkě)重復觸發單穩態觸發電路1．不可(bùkě)重復觸發單穩態觸發電路

第二十六頁，共四十三頁。1&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC兩種連接(liánjiē)方法：tw≈0.7RextCext第二十七頁，共四十三頁。2．可重復觸發(chùfā)單穩態觸發(chùfā)電路

74122是一種(yīzhǒnɡ)可重復觸發單穩態觸發電路

第二十八頁，共四十三頁。74122功能表

74122的定時(dìnɡshí)電阻、電容連接方式與74121相同，但輸出脈沖寬度tw為：tw≈0.32RCext

需要注意的是，74122是可重復的觸發單穩態觸發電路，只要在輸出脈沖結束(jiéshù)之前，重新輸入觸發信號，就可以方便地延長輸出脈沖的持續時間。

第二十九頁，共四十三頁。8.3.4單穩態觸發(chùfā)電路的應用1.脈沖(màichōng)整形ViV0tt001&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo第三十頁，共四十三頁。2.脈沖(màichōng)的延時1&≥1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&≥1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCC第三十一頁，共四十三頁。t0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo1&≥1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&≥1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCC第三十二頁，共四十三頁。3.脈沖(màichōng)的定時1&≥1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一個(yīɡè)測頻的例子第三十三頁，共四十三頁。8.4多諧振蕩器

能自行產生具有一定頻率(pínlǜ)和一定脈寬的矩形脈沖的電路.

多諧振蕩器沒有穩態,有兩個暫穩態.且兩暫穩態之間的相互轉換都不需要外加觸發信號,而是靠電路(diànlù)本身完成的.第三十四頁，共四十三頁。8.4.1用555定時器構成(gòuchéng)多諧振蕩器VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf?

?

?

?

R21.電路(diànlù)組成第三十五頁，共四十三頁。VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln22.工作(gōngzuò)原理占空比:正脈寬T1與周期T之比T1R1+R2q=

T=R1+2R2第三十六頁，共四十三頁。Q=0,TD截止,VCC→R1→R2→C充電,VC按指數規律上升;2)當VC略大于2/3VCC，輸出(shūchū)Vo

由1轉換為0；4)

當VC降至略低于1/3VCC，輸出(shūchū)Vo

由0轉換為1。3)Q=1,TD導通,C→R2→TD放電，VC按指數規律下降；第三十七頁，共四十三頁。①555構成振蕩器電路簡單,頻率(pínlǜ)易于調節靈敏度較高;②上述電路(diànlù)占空比q=T1/T衡大于0.5,調節不方便.③555構成振蕩器頻率振蕩低(一般(yībān)不超過幾百KHz),且頻率穩定度不高.3.電路特點第三十八頁，共四十三頁。4.改進(gǎijìn)電路VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CRwT1=R1Cln2T2=R2Cln2占空比:T1R1q=

T=R1+R2當R1=R2時,q=1/2當R1>R2時,q>1/2當R1<R2時,q<1/2第三十九頁，共四十三頁。8