定时器的典型应用电路

1、555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时 电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发彳t号时，因 u u=H,所以 U Uo=Lo当加入触发信号时，u u=L,所以 u u0=H,7脚内部的放 电管关断，电源经电阻R向电容C充电，UC按指数规律上升。当比上升到 2VC1/3 时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出 u uo=Lo同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加 入触发信号开始，到电容上的电压充到2V VCJ3为止，单稳态触发器完成了一个

2、工作周期。输出脉冲高电平 的宽度称为暂稳态时间，用 t tw表示。 图22-2-1单稳态触发器电路图 图22-2-2单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要 素，初始值为 U Uc(0)=0V,无穷大值 U Uc(8)=V VCc,“RC“RC 设暂稳态的时间为 t tw,当 t=tt=tw时，U Uc(t tw)=2VCC/3 时。代入过渡过程公式1-p205 J /=49)+艮8)-/( ?_弛一型 几点需要注意的问题: 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于低

3、电平必须小于Vd3,否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时,触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波 形图右侧的一个小箭头为0电位。 43*11&C 22- 多谐振荡器 图22-2-3555定时器单稳态触发器的示波器波形图 动画4-5 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图 22-2-5所示

4、。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号, 所以，电容器上的电压信号 应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是 RA、R和C,此时相当输入是低电平，输出是高电平；当 电容器充电达到2VC1/3 时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。 当电容器放电达到2V73时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有 放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 9S.60V ZJ 震荡周期的确定： 根据 u uc(t t)的波形图可以确定振荡周期，T=T+TT=T+T 先求 T Ti,T Ti

5、对应充电，时间常数J=(R R+R R)C C 初始值为4(0)=V V/3,无穷大值跳(8)=Me,当 t t = =T Ti时，u uc(T Ti)=2V Vc1/3,代入过渡过程公式，可得 T Ti=ln2(R R+R)O(R R+R)C C J=RC初始值为 U Uc(0)=2VCC/3,无穷大值 u4u40000)=0V,当 t=Tt=T2时，u uc(T T2) =VCC/3,代入过渡过程公式，可得 T T2=ln2RCRC 振荡周期 T T=T Ti+T+T2=(R R+2R R)C C 振荡频率 11M4 占空比 图22-2-6是555定时器多谐振荡器的示波器波形图，多谐振荡器

6、的供电电压为5Vo图中上面的波 形是输出波形，幅度，示波器探头有10倍衰减，实际幅度是；下面的一个是定时电容器上的波形，图中显 示充放电波形的峰峰值是，波谷距零线的距离大约也是，正女?是555定时器的二个阈值的数值。图22-2-4多谐振荡器电路图 图22-2-5多谐振荡器的 波形 求 T T2,T T2对应放电，时间常数 xWQ%=%”Bx100% *2% 占空比可调的多谐振荡器： 对于图22-2-4所示的多谐振荡器，因 TiF,TiF,它的占空比大于50%要想使占空比可调，应如何办 当然应该从能调节充、放电通路上想办法。图22-2-7是一种占空比可调的电路方案，该电路因加入了二极 管，使电容

7、器的充电和放电回路不同，可以调节电位器使充、放电时间常数相同。如果调节电位器使 R R=R R 可以获得50%勺占空比。读者不难看懂该电路的充、放电通路以及充、放电时间常数的大小。 图22-2-7占空比可调的多谐振荡器 密特触发器 555定时器构成施密特触发器的电路图如图22-2-8所示，波形图如图22-2-9所示。施密特触发 器的工作原理和多谐振荡器基本一致，无原则不同。只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去控制电路状 态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状态的翻转。所以，在施密特触发器中，外加信 号的高电平必须大于2VC1/3,低电平必须小于VC3,否则电路不能翻转。 图22-

8、2-6555定时器多谐振荡器的示波器波形图动画4-6 图22-2-8施密特触发器电路图 图22-2-9施密特触发器的波 形图 所以放电端7脚就空闲了出来。利用7脚加上上拉电阻，就可以 获得一个与输出端3脚一样的输出波形。如果上拉电阻接的电源电压不同，7脚输出的高电平与3脚输出 的高电平在数值上会有所不同。 施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图22-2-10表示的是将三角波整形为方波，其它形状 的输入波形也可以整形为方波。图是施密特触发器的示波器波形图，从图中可以看出对应输出波形翻转的 555定时器的二个阈值，一个是对应输出下降沿的V,另一个是对应输出上升沿的，施密特触发器的回差 电压是。

9、从图示波形可以看出，与理论值一致（电源电压5V）o在放电端7脚加一个上拉电阻，接10V电 源，可以获得一个高、低电平与3脚输出不同，但波形的高、低电平宽度完全一样的第二个输出波形，这个波形可以用于不同逻辑电平的转换。当输入信号的幅度太小时，施密特触发器将不能工作。 图22-2-10施密特触发器的示波器波形图 压控振荡器 一般的振荡器改变振荡频率，是通过改变谐振回路或选频网络的参数实现的。压控振荡器是通过 改变一个控制电压来实现对振荡器频率的改变，因此压控振荡器特别适合用于控制电路之中。利用555定 时器的5脚，可以方便实现这一功能。由于555定时器是一种低价格通用型的电路，其压控非线性较大，

10、性能较差，只能满足一般技术水平的需要。如果需要高的性能指标，可采用专用的压控振荡器芯片，如AD 650等。AD650将在第10章中介绍。555定时器构成的压才$振荡器如图22-2-11所示，波形图如图22-2-1 2所示。 555定时器做压控振荡器，其工作原理与多谐振荡器无本质不同。在压控振荡器中，实质上是通过 5脚加入一个控制电压小， U U5的加入使555定时器的阈值随之改变 （参阅图22-2-12） ,从而可以改变多谐振荡器的振荡频率。为了使 U U5的控制作用明显，U U5应是一个低阻的信号源。因为555定时器内部的阈值是由三个5kW的电阻分压取得，U U5的内阻大或串入较大的电阻，压

11、控作用均不明显。由于施密特触发器采用外加信号, 555时基电路构成的脉宽调制电路 作者：来源：1730次 喇g,由$5与时基电踏枸成的脉宽潮制电路 图示出简单的脓宽调制电部及其波形“时钟输入由555的引脚2加入，调制输 入电压/由引御5输入.因此，输出电用口%脉中的宽度即与调制信号成正比改变。的数值,可以改变输出电压的波醪. 555时基电路构成的脉冲位置调制电路 图22-2-11压控振荡器电路图 2-2-12压控振荡器的波形图 |马 作者：来源: 1470次 NE/SES55 T=0.Smi/crn 山壶中,由555时基电路构成府脉冲位置调制电路 图示出简单的脉冲位置调制电路及其波形,输出电压

12、口”的位置受调制输入信号UE的控制.由555构成非稳态自由振荡电路.门报电压和时间延迟受以控制而改变.因此输出脉中的位置也受调制信号的控制而随之改变. 555555 定时器 555555 定时器是一种多用途的数字一一模拟混合集成电路，可以方便的构成施密特触发器，单 稳态触发器和多谐振荡器。双极型产品型号最后数码为 555,555,CMOCMO 型产品型号最后数码为 75557555。 一、555555 定时器的电路结构与功能 555555 定时器有两个比较器 C1C1 和 C2C2 各有一个输入端连接到三个电阻 R R 组成的分压器上， 比较器的输出接到 RSRS 触发器上。此外还有输出级和放

13、电管，输出级的驱动电流可达 200mA200mA 电路图如图。 1=Q.】rtn/匚m 图 555555 定时器 比较器 C1C1 和 C2C2 的参考电压分别为 UR1UR1 和 UR2UR2 根据 C1C1 和 C2C2 的另一个输入端一一触发输入和阈值输入，可判断出 RSRS 触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RSRS 触发器被强制复位。若 无需复位操作，复位端应接高电平。 由于三个电阻等值，所以当没有控制电压输入时， UA=Zfe?TJB-Hec33 当控制电压外接时，如外接5,则 UA=-VC 25 二口c 为防止干扰，控制电压端悬空时，应接一滤波电容到地。555555 定时器的

14、逻辑功能如图。 表6.5.I555定时翳的功能表 输入 输出 * % % 41 T口状态 0 X X 低 导通 1 2VCC/3 Vcc/3 低1 导通 1 Vcc/3 不变 不变 1 2vccra 2VCCJ3 UAVCC!u2UAVCC!过 R2R2 对 C2C2 充电， 当 u6URu0u6URu0 为低电平， C2C2 通过放电管 T T 放电， u0u0 不变， 电路进入稳态。 触发后， u2vUAu0u2vUAu0a电路连接b崎入轴出波理 变为高电平，电路进入暂稳态；由于放电管截 止，C2C2 又被充电，当 u6UB,u0u6UB,u0 翻回到低电平，暂稳态结束。u0u0 的输出脉

15、宽为 图用 555555 定时器构成的多谐振荡器负脉冲触发，输出脉冲的宽度等于暂稳态的持续时间。即 上升至 2VCC/32VCC/3 所需时间： fv=RCln3 V一二 -CCqCT7 tWtW 等于电容电压在充电过程中从 0 0 3.3.用 555555 定时器接成多谐振荡器 1 1 ）电路结构 a电跖连接 b各点应并 （a a）电路图；（b b）波形图 2 2）工作原理 多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电容 C C 上电压 ，、-， UCUC 各低于 3 3s s, ,UoUo 输出局电平，V1V1 截止，电源 UCCUCC 通过 R1R1、R2R2 给电

16、容 C C 充电。随着充电 1 12 2 ，一一-U，一.-、 的进行 UCUC 逐渐增局，但只要 3333,输出电压 UoUo 就一直保持局电平不变， 2222 二U_U 这就是第一个暂稳态。当电容 C C 上的电压 UCUC 略微超过耳 B 时（即 U6U6 和 U2U2 均大于等于 5 5B B 时），RSRS 触发器置 0,0,使输出电压 UoUo 从原来的高电平翻转到低电平，即 Uo=0,VUo=0,V1 1 导通饱和， 2 21 此时电容 C C 通过 R2R2 和 V1V1 放电。随着电容 C C 放电，UCUC 下降，但只要 38383 3, ,UoUo 就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态。当 UCUC 下降到略微低于 3 3 时，RSRS 触发器置 1,1,电路输出又变为 Uo=1,V1Uo=1,V1 截止，电容 C C 再次充电，又重复上述过程，电路输出便得到周期性的矩形脉冲。其工作波形如图图（b b）所示。 3 3）振荡周期 T T 的计算 多谐振荡器的振荡周期为两个暂稳态的持续时间, 电容 C C 的充电时间 T1T1 和