电工与电子技术基础14--555定时器及其应用课件

1、第14章 555定时器及其应用本章要点 本章在讨论555定时器的结构、工作原理的基础上，重点介绍555构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路形式及实际工程应用示例。 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，只要外接少量的电阻、电容元件，可以很方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器。因而在信号的产生与变换、自动检测及控制、定时与报警等方面得到了广泛的应用。你知道吗？ 555有单极性和双极性之分，双极性的电源电压范围为515V，输出电流可达200mA；单极性的电源电压为218V，但输出电流仅为1mA。 555定时器的型号有多种，典型的有NE555、LM555、CB55

2、5、5G555等。它们的内部结构和引脚排列序号都相同，因此在使用时可以相互替换。14.1 555定时器的结构及工作原理14.1.1 555定时器的内部结构8脚Ucc：电源端，可在518V范围内使用。1脚GND:接地端2脚TR:低电平触发端3脚u0：输出端，输出电流可达200mA，直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等，输出电压约低于电源电压13V。4脚 RD：复位端，若此端输入一负脉冲，而使触发器直接复位。不用时加以高电平。5脚CO：电压控制端，此端可外加一电压以改变比较器的参考电压，不用是可悬空或通过0.01F的电容接地6脚TH：高电平触发端7脚DIS：放电端，当触发器的Q0时，VT导

3、通，外接电容C通过此管放电。14.1.2 555定时器的引脚和工作原理555的功能表如表14-1所示。 14.2 用555构成施密特触发器(Schmitt Trigger) 1)具有两个稳定状态0态和1态。14.2.1 施密特触发器的特点2)电平触发，即输出端是高电平还是低电平取决于输入端的电平。3)具有两个阀值电压UT+和UT。当输入信号从小变大时，输出电压在正向阀值电压UT+翻转；当输入信号从大变小时，输出电压在负向阀值电压UT翻转。 凡是输出和输入信号具有如图14-2(a)所示的滞后电压传输特性的电路称为反相施密特触发器。 输出状态与上述相反的同相施密特触发器电路，其电压传输特性如图14

4、-2(b)所示。回差电压：14.2.2电路组成及工作原理 由555组成的反相施密特触发器电路如图14-3所示，只需将6脚和2脚接在一起作输入端，3脚作输出端即可。5脚悬空或接防干扰电容时，正向阀值电压UT2UCC/3，反向阀值电压UTUCC/3 。5脚外接电源时 ，UTUCO， UTUCO/31. 波形变换和整形 利用施密特触发器可以将正弦波、三角波、锯齿波等规则或不规则的波形变换为矩形波，如图14-4（a）为整形波形 。14.2.3 施密特触发器的应用由于施密特触发器具有滞廻特性，和普通的门电路相比，具有较好的抗干扰能力，只要干扰信号幅度小于回差电压，就能很好地将其抑制。除此之外，施密特触发

5、器还可用于：2. 幅度鉴别 利用施密特触发器可以从一串幅度不等的脉冲中，将幅度较大的脉冲鉴别出来 ，图14-4（b）为鉴幅波形。14.3 用555构成单稳态触发器14.3.1 单稳态触发器的特点(1)它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；电路在没有外加触发信号期间，处于一种稳定不变的状态，即稳态。 (2) 在外界触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳。(3) 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。14.3.2 由555构成的单稳态电路及工作原理设初态uc(0)=0, uI=1。 如果设稳态Q1，VT截止，uc被充电，充电到2

6、/3UCC的时候，Q翻转为0。所以其不是稳态。 如果设稳态Q0，VT导通，uc通过VT放电，很快放电到0，Q保持0态不变。所以Q0是稳态。当 uI来了一个负脉冲时，由于uc0，故Q马上翻转为1。 因Q1，VT截止，uc被充电，充电到2/3UCC的时候（这时uI回到了高电平），Q翻转为0。这为暂态。 其脉宽tW可由暂态过程的三要素法得代入参数注：通常R的取值在几百欧姆到几兆欧之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，tW的范围为几微妙到几分钟。但tW越大，其精度和稳定度也要下降。14.3.3 单稳的应用 单稳态触发器可以用来定时、信号延时、改变脉冲宽度、脉冲整形等。 1.脉宽的定时和动作的延时

7、2.脉冲的整形 对于一系列幅度和宽度都不规则的脉冲信号，只要这些脉冲的幅度都大于单稳的触发电平，通过单稳后，可以得到幅度和宽度都相同的脉冲，达到整形的目的。例14-1鱼缸水温自动加热电路如图14-8所示， 是正温度系数热敏电阻器。用555定时器构成的单稳态触发器，设定加热时间为11s，试分析该电路的工作原理以及给出 和 的设计值。可以选1M电阻R1 和10F的电容C1。14.4 用555构成多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形波形。由于矩形波中含有高次谐波故把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。它具有如下特点： 1）电路的高、低电平是自动切换的，不需要外界的触发信号。2）这类电路不存在稳定的状态，故又称为无稳态触发器。14.4.1 多谐振荡器的特点 14.4.1由555构成的多谐振荡器电路组成及工作原理 接通电源uC0 Q1 T截止UCC通过R1和R2给C充电 uC uC 2UCC/3 Q=0 T导通C通过V和R2放电uC uC UCC/3 Q1 T截止UCC通过R1和R2给C充电循环下去。14.4.2振荡频率的计算 输出高电平的脉冲宽度为电容由1/3UCC 充电到2/3UCC 的时间振荡频率为 输出低电平的脉冲