《数字电子技术教程》课件项目六 555定时器的应用

1、? ?数字电子技术教程数字电子技术教程? ?课课件工程六件工程六 555555定时器的定时器的应用应用6.1 555定时器概述定时器概述 555定时器采用双列直插式封装形式，共有8个引脚，各引脚的功能分别为： 1端为接地端。 2端为低触发端。当C0端不外接参考电源时，此端电位低于VCC/3时，电压比较器C1输出低电平，反之输出高电平。 3端为输出端。 4端为复位端，此端输入低电平可使输出端为低电平。正常工作时应接高电平。 5端为电压控制端。此端外接一个参考电源时，可以改变上、下两比较器的参考电平的值，无输入时，UC0=2VCC/3。 6端为高触发端。当C0端不外接参考电源时，此端电位高于2VC

2、C/3时，电压比较器C1输出低电平，反之输出高电平。 7端为放电端。当V导通时，外电路电容上的电荷可以通过它释放，7端也可以作为集电极开路输出端。 8端为电源端。 6.2 555定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理 555定时器内部电路如图5-2所示, 一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四局部组成。 1.分压器 分压器由三个等值的5K电阻串联而成，将电源电压Vcc分为三等份，作用是为比较器提供两个参考电压UR1、UR2，假设控制端CO悬空或通过电容接地，那么: 假设控制端C0外加控制电压那么:123CCRVU23CCRVU1RCOUU22CORUU图5-2 555定时器内部电路

3、 2. 比较器比较器 比较器是由两个结构相同的集成运放比较器是由两个结构相同的集成运放C1、C2构成。构成。 C1用来比较参考电压用来比较参考电压UR1和高电平触发端电压和高电平触发端电压UTH；当；当UTH UR1，集成运放，集成运放C1输出输出UC1=0; 当当UTHUR1，集成运放，集成运放C1输出输出UC1=1。 C2用来比较参考电压用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压和低电平触发端电压 : 当当 UR2，集成运放集成运放C2输出输出UC2=1; 当当 UR2，集成运放，集成运放C2输出输出UC2=0。 3.根本根本RS触发器触发器 当当 =01时，时，Q=0， =1;当当 =10

4、时，时，Q=1， =0。 4.开关及输出开关及输出 放电开关由一个晶体三极管组成，其基极受根本放电开关由一个晶体三极管组成，其基极受根本RS触发器输出端触发器输出端Q控制。当控制。当Q=1时，三极管导通，放电端时，三极管导通，放电端V通过导通的三极管为外电路提通过导通的三极管为外电路提供放电的通路；当供放电的通路；当Q=0，三极管截止，放电通路被截断。输出缓冲器，三极管截止，放电通路被截断。输出缓冲器G3用于增大对负载的驱动能力和隔离负载对用于增大对负载的驱动能力和隔离负载对555集成电路的影响。集成电路的影响。 555定时器功能表如表定时器功能表如表5-1所示所示TRUTRUTRURSQRS

5、Q表5-1 555定时器功能表RTRU32Vcc3Vcc32Vcc3Vcc32Vcc3Vcc输 入输 出UTHOUT放电管V状态00与地导通1 0与地导通1 保持原状态保持原状态1 1与地断开6.3 555定时器的应用定时器的应用6.3.1 555电路构成施密特触发器电路构成施密特触发器 将555定时器的第2、6引脚连接到一起作为输入端即可构成施密特触发器，其第5脚通过电容接地防止外界信号对参考电压的干扰。 1. 工作原理工作原理 当输入电压当输入电压ui 时，电压比较器时，电压比较器C1和和C2的输出的输出uc11，uc20，根本，根本RS触发器置触发器置1，Q1、 0，这时输出，这时输出u

6、oUOH1。 当输入电压当输入电压ui上升到上升到 ui 时，时，uc11、uc21，根本，根本RS触发器保持原状态不变，即输出触发器保持原状态不变，即输出uoUOH1。 当输入电压当输入电压ui继续上升到继续上升到ui 时，时，uc10、uc21，RS触发器触发器置置0，Q0、 1，输出，输出uo由高电平翻转为低电平，即由高电平翻转为低电平，即uo0。 当输入电压当输入电压ui由以上逐渐下降到由以上逐渐下降到 ui 时，电压比较器的时，电压比较器的输出分别为输出分别为uc11、uc21。根本。根本RS触发器保持原状态不变。即触发器保持原状态不变。即Q0、 1，输出，输出uoUOL0。 当输入

7、电压当输入电压ui继续下降到继续下降到ui 时，时，uc11、uc20，RS触发器触发器置置1，Q1、 0，uo由低电平跃到高电平由低电平跃到高电平UOH。 CCV31QQCCV31CCV32CCV32QCCV31CCV32QCCV31Q图6-4 施密特触发器电压变换 可见，当输入电压ui上升到ui 时，电路输出uo发生一次翻转，当ui下降到 时，uo又一次发生翻转，电路在输入电压上升和下降过程中的两次翻转所对应的输入电压不同，所以，电路的正向阈值电压UT+ ，负向阈值电压UT- 。 施密特触发器的回差电压UT为 ： UTUT+UT- 施密特触发器的电压传输特性如以下图5-5所示：CCV32C

8、CV31CCV32CCV31CCV32CCV31CCV31图6-5 施密特触发器的电压传输特性 2. 施密特触发器的典型应用施密特触发器的典型应用 1波形变换波形变换 将任何符合特定条件的输入信号变为对应的矩形波输出信号。将任何符合特定条件的输入信号变为对应的矩形波输出信号。图6-6 波形变换2幅度鉴别幅度鉴别 图6-7 幅度鉴别3脉冲整形。脉冲整形。 图6-8 脉冲整形6.3.2 555电路构成单稳态触发器电路构成单稳态触发器 1. 单稳态触发器特点单稳态触发器特点 单稳态触发器电路只存在一个稳定状态，其特点是：单稳态触发器电路只存在一个稳定状态，其特点是： 电路在无外加触发信号作用时，处于

9、一种稳定的工作状态，称之电路在无外加触发信号作用时，处于一种稳定的工作状态，称之为稳态；为稳态； 当输入端有外加触发脉冲信号作用时，输出状态立即发生跳变，当输入端有外加触发脉冲信号作用时，输出状态立即发生跳变，进入暂时稳定状态，称之为暂稳态，经过一段时间后，电路自动回到原进入暂时稳定状态，称之为暂稳态，经过一段时间后，电路自动回到原来的稳态。暂稳态时间长短与电路参数有关。来的稳态。暂稳态时间长短与电路参数有关。 由由555定时器组成单稳态触发器如图定时器组成单稳态触发器如图6-9所示，工作原理如下：所示，工作原理如下： 555定时器第定时器第2脚为触发信号脚为触发信号ui的输入端，在没有触发信

10、号作用时该的输入端，在没有触发信号作用时该脚为高电平。电路接通电源后有一个进入稳定状态的过程，即电源通过脚为高电平。电路接通电源后有一个进入稳定状态的过程，即电源通过电阻电阻R向电容向电容C充电，当电容充电，当电容C两端电压到达两端电压到达uc 时，即时，即UTH ，同时，由于，同时，由于ui为高电平，所以为高电平，所以 。 CCV31TRUCCV32CCV32 根据555定时器功能表可知，此时电路输出为低电平，放电管V导通，电容C通过放电管V放电使得UTH0 ，输出仍为低电平，电路处于稳定状态。 CCV32图6-9 555定时器组成单稳态触发器 当输入端ui有负脉冲触发信号时，第2脚 ，输出

11、翻转为高电平，放电管V截止，电源通过电阻R开始给电容C充电，电路进入暂稳态，当电容C两端电压到达uc 时，即UTH ，此时触发信号负脉冲已经撤消回到高电平，第2脚 ，输出又翻转为低电平，放电管V导通，电容C通过放电管V放电，电路回到稳定状态。其工作波形如图6-10所示： 单稳态触发器输出的脉冲宽度tW为暂稳态维持的时间，它实际上为电容C上的电压由0V充到 所需的时间，计算公式为：tWRCln31.1RC TRUCCV31CCV32CCV32TRUCCV31CCV32图6-10 工作波形图2. 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1脉冲整形脉冲整形 脉冲信号在经过长距离传输后其边沿会变差或在波形上叠加了脉冲信号在经过长距离传输后其边沿会变差或在波形上叠加了某些干扰。为了使这些脉冲信号变成符合要求的波形，这时可利用某些干扰。为了使这些脉冲信号变成符合要求的波形，这时可利用单稳态触发器进行整形。单稳态触发器进行整形。2定时定时 由于单稳态触发器可输出宽度和幅度符合要求的矩形脉冲，因由于单稳态触发器可输出宽度和幅度符合要求的矩形脉冲