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6.5波形产生变换电路的设计6.5.1555定时器的电路结构及工作原理6.5.2555定时器的应用实训6-13:555定时器逻辑功能测试实训6-14:555定时器应用波形产生变换电路的设计2022/12/1916.5波形产生变换电路的设计波形产生变换电路的设计202555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路,因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名。

该电路使用灵活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器,且价格便宜,广泛应用于信号的产生、变换、控制与检测中。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/192555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路,目前生产的555定时器有双极型和CMOS(单极型)两种类型,主要厂商生产的产品有如NE555、FX555、LM555和C7555等,他们的结构和工作原理大同小异,引出线也基本相同;有的还有双电路封装,称为556。通常双极型定时器具有较强的带负载能力,而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压范围很宽,并可承受较大的负载电流。双极型定时器的电源电压范围为5~16V,最大负载电流可达200mA,因此可以直接驱动小电动机、继电器、喇叭和发光二极管;CMOS定时器电源电压范围为3~18V,最大负载电流在4mA以下。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/193目前生产的555定时器有双极型和CMOS(单极型)两种类型,6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1941.电路结构555定时器是一种将模拟电路和数字电路混合集成于一体的电子器件。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1951.电路结构555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD、和缓冲反相器G4组成。其中:1脚接地端。2脚低电平触发端,由此输入低电平触发脉冲。6脚为高电平触发端,由此输入高电平触发脉冲。4脚复位端,输入负脉冲(或使其电压低于0.7伏)可使555定时器直接复位。5脚电压控制端,在此端外加电压可以改变比较器的参考电压。不用时,经0.01µF的电容接“地”,以防止引入干扰。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1967脚放电端,555定时器输出低电平时,放电晶体管TD导通,外接电容元件通过TD放电。3脚输出端,输出高电压约低于电源电压1~3V,输出电流可达200mA,因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。8脚为电源端,可在5~18V范围内使用。1.电路结构6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1972.工作原理5脚经0.01µF的电容接“地”,比较器C1和C2的比较电压为:UR1=VCC、UR2=VCC。当

时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器“置0”,G3输出高电平,放电三极管TD导通,定时器输出低电平,uO=UOL。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/198当

时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器保持原状态不变,555定时器输出状态亦保持不变。2.工作原理6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/199当

时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器两端都被置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平,uO=UOH。当

时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平,uO=UOH。2.工作原理6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1910

如果在555定时器的电压控制端(5脚)施加一个外接电压(其值在0~VCC之间),比较器的参考电压将发生变化,电路相应的高电平触发电压、低电平触发电压也将发生变化,进而影响电路的工作状态。2.工作原理6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12将555定时器的2脚和6脚接在一起,可以构成施密特触发器。6.5.2555定时器的应用2022/12/19111.用555定时器构成施密特触发器由于施密特触发器无须放电端,所以利用放电端与输出端状态相一致的特点,从放电端加一上拉电阻后,可以获得与3脚相同的输出。如果上拉电阻单独接另外一组电源,如图所示,则可以获得与3脚不同的逻辑电平。将555定时器的2脚和6脚接在一起,可以构成施密特触发器。66.5.2555定时器的应用2022/12/19121.用555定时器构成施密特触发器假定输入的触发信号uI为三角波。设uI为低电平时(),根据555定时器的功能表可知,定时器的输出为高电平。当uI的电压逐渐升高到时,555定时器的输出状态保持不变。6.5.2555定时器的应用2022/12/18121.6.5.2555定时器的应用2022/12/19131.用555定时器构成施密特触发器

当输入电压uI继续上升到时,555定时器的输出状态发生翻转,跳变成低电平,此时对应的输入电压即为这个施密特触发器的正向阈值电压。

输入电压继续增加,555定时器仍然处于低电平,输入电压增加到最高点后逐渐下降,当时,555定时器的输出状态保持不变,输出还是低电平状态。6.5.2555定时器的应用2022/12/18131.6.5.2555定时器的应用2022/12/19141.用555定时器构成施密特触发器当输入电压下降到

时,电路状态又一次发生翻转,输出重新跳变成高电平,又返回到开始讨论的情况。从这里可以看出这个施密特触发器的负向阈值电压为:回差电压:6.5.2555定时器的应用2022/12/18141.6.5.2555定时器的应用2022/12/19151.用555定时器构成施密特触发器以上的结论是在5脚没有外接控制电压的情况下得出的,如果在电压控制端外接控制电压,则可以通过改变控制电压来调节施密特触发器的正向阈值电压、负向阈值电压以及回差。例如:在控制端外加电压UCO,由图6-64可以看出,施密特触发器的正向阈值电压为、负向阈值电压为,则回差,也就是说正向阈值电压、负向阈值电压、回差随控制端的输入电压的变化而变化。

6.5.2555定时器的应用2022/12/18151.6.5.2555定时器的应用2022/12/19162.用555定时器构成单稳态触发器将555定时器的6号脚和7号脚接在一起,并添加一个电容C和一个电阻R,就可以构成单稳态触发器。

电容接在6号脚与地之间,电阻接在7号脚和电源之间。我们简记为“七六一搭,下C上R”。这个单稳态触发器是负脉冲触发的。稳态时,这个单稳态触发器输出低电平。暂稳态时,触发器输出高电平。如果忽略555内部的放电晶体管的饱和压降,则触发器输出电压uO的脉冲宽度即为电容上的电压从零上升到的时间6.5.2555定时器的应用2022/12/18162.6.5.2555定时器的应用2022/12/19172.用555定时器构成单稳态触发器

脉冲宽度取决于定时元件R、C的值,与触发脉冲宽度无关,调节定时元件,可以改变输出脉冲的宽度。这种电路产生的脉冲可以从几个微秒到数分钟,精度可达0.1%。通常电阻R的取值为几欧姆到几兆欧姆,电容的取值为几百皮法到几百微法。6.5.2555定时器的应用2022/12/18172.6.5.2555定时器的应用2022/12/19183.用555定时器构成多谐振荡器先用555定时器构成施密特触发器,再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器。输出端产生一个周期性矩形脉冲,其频率为:要想得到正负脉宽接近相等的矩形波,要满足条件。可以通过调节电阻值来调节多谐振荡器的输出矩形脉冲的占空比。6.5.2555定时器的应用2022/12/18183.实训6-13:555定时器逻辑功能测试2022/12/1919按图接线,将8管脚接+5V电源,1管脚接地,4管脚(

复位端)接实验箱的逻辑电平开关,3管脚(输出端uO)和7管脚(放电端)分别接发光二极管,检查无误后,方可进行测试。将测试结果填入表中。思考题:

将表6-42与表6-41相比较,看结果如何?实训6-13:555定时器逻辑功能测试2022/12/18实训6-14:555定时器应用2022/12/19201)用555定时器构成施密特触发器(1)将555定时器的2脚和6脚接在一起,可以构成施密特触发器。画出电路图,在实验箱上连接电路。(2)在输入端输入振幅为5V频率为1kHz的正弦波(使用信号发生器),用示波器观测输入,输出波形。并绘出波形。实训6-14:555定时器应用2022/12/18201)实训6-14:555定时器应用2022/12/19212)用555定时器构成多谐振荡器(1)将555定时器接成如图所示电路。(2)用示波器观察输出端u0(3管脚)的波形。(3)测试出u0的振荡周期T并计算出频率f填入表中。实训6-14:555定时器应用2022/12/18212)实训6-14:555定时器应用2022/12/19223)用555定时器构成单稳态触发器(1)将555定时器接成图所示电路,R=10kΩ,C=0.01μF。在其2管脚上加输入信号uI(uI为方波,振幅0~5V逐渐增大、f=10KHz),用示波器观察输入、输出的波形。(2)绘出输入、输出波形。(3)如果改变输入信号频率(例如f=1KHz;f=20KHz),观察输出波形的变化情况。实训6-14:555定时器应用2022/12/18223)实训6-14:555定时器应用2022/12/1923555定时器的可实现哪些逻辑功能?【想一想】实训6-14:555定时器应用2022/12/1823556.5波形产生变换电路的设计6.5.1555定时器的电路结构及工作原理6.5.2555定时器的应用实训6-13:555定时器逻辑功能测试实训6-14:555定时器应用波形产生变换电路的设计2022/12/19246.5波形产生变换电路的设计波形产生变换电路的设计202555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路,因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名。

该电路使用灵活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器,且价格便宜,广泛应用于信号的产生、变换、控制与检测中。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1925555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路,目前生产的555定时器有双极型和CMOS(单极型)两种类型,主要厂商生产的产品有如NE555、FX555、LM555和C7555等,他们的结构和工作原理大同小异,引出线也基本相同;有的还有双电路封装,称为556。通常双极型定时器具有较强的带负载能力,而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压范围很宽,并可承受较大的负载电流。双极型定时器的电源电压范围为5~16V,最大负载电流可达200mA,因此可以直接驱动小电动机、继电器、喇叭和发光二极管;CMOS定时器电源电压范围为3~18V,最大负载电流在4mA以下。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1926目前生产的555定时器有双极型和CMOS(单极型)两种类型,6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/19271.电路结构555定时器是一种将模拟电路和数字电路混合集成于一体的电子器件。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/19281.电路结构555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD、和缓冲反相器G4组成。其中:1脚接地端。2脚低电平触发端,由此输入低电平触发脉冲。6脚为高电平触发端,由此输入高电平触发脉冲。4脚复位端,输入负脉冲(或使其电压低于0.7伏)可使555定时器直接复位。5脚电压控制端,在此端外加电压可以改变比较器的参考电压。不用时,经0.01µF的电容接“地”,以防止引入干扰。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/19297脚放电端,555定时器输出低电平时,放电晶体管TD导通,外接电容元件通过TD放电。3脚输出端,输出高电压约低于电源电压1~3V,输出电流可达200mA,因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。8脚为电源端,可在5~18V范围内使用。1.电路结构6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/19302.工作原理5脚经0.01µF的电容接“地”,比较器C1和C2的比较电压为:UR1=VCC、UR2=VCC。当

时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器“置0”,G3输出高电平,放电三极管TD导通,定时器输出低电平,uO=UOL。6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1931当

时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器保持原状态不变,555定时器输出状态亦保持不变。2.工作原理6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1932当

时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器两端都被置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平,uO=UOH。当

时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平,uO=UOH。2.工作原理6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/126.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12/1933

如果在555定时器的电压控制端(5脚)施加一个外接电压(其值在0~VCC之间),比较器的参考电压将发生变化,电路相应的高电平触发电压、低电平触发电压也将发生变化,进而影响电路的工作状态。2.工作原理6.5.1555定时器的电路结构及工作原理2022/12将555定时器的2脚和6脚接在一起,可以构成施密特触发器。6.5.2555定时器的应用2022/12/19341.用555定时器构成施密特触发器由于施密特触发器无须放电端,所以利用放电端与输出端状态相一致的特点,从放电端加一上拉电阻后,可以获得与3脚相同的输出。如果上拉电阻单独接另外一组电源,如图所示,则可以获得与3脚不同的逻辑电平。将555定时器的2脚和6脚接在一起,可以构成施密特触发器。66.5.2555定时器的应用2022/12/19351.用555定时器构成施密特触发器假定输入的触发信号uI为三角波。设uI为低电平时(),根据555定时器的功能表可知,定时器的输出为高电平。当uI的电压逐渐升高到时,555定时器的输出状态保持不变。6.5.2555定时器的应用2022/12/18121.6.5.2555定时器的应用2022/12/19361.用555定时器构成施密特触发器

当输入电压uI继续上升到时,555定时器的输出状态发生翻转,跳变成低电平,此时对应的输入电压即为这个施密特触发器的正向阈值电压。

输入电压继续增加,555定时器仍然处于低电平,输入电压增加到最高点后逐渐下降,当时,555定时器的输出状态保持不变,输出还是低电平状态。6.5.2555定时器的应用2022/12/18131.6.5.2555定时器的应用2022/12/19371.用555定时器构成施密特触发器当输入电压下降到

时,电路状态又一次发生翻转,输出重新跳变成高电平,又返回到开始讨论的情况。从这里可以看出这个施密特触发器的负向阈值电压为:回差电压:6.5.2555定时器的应用2022/12/18141.6.5.2555定时器的应用2022/12/19381.用555定时器构成施密特触发器以上的结论是在5脚没有外接控制电压的情况下得出的,如果在电压控制端外接控制电压,则可以通过改变控制电压来调节施密特触发器的正向阈值电压、负向阈值电压以及回差。例如:在控制端外加电压UCO,由图6-64可以看出,施密特触发器的正向阈值电压为、负向阈值电压为,则回差,也就是说正向阈值电压、负向阈值电压、回差随控制端的输入电压的变化而变化。

6.5.2555定时器的应用2022/12/18151.6.5.2555定时器的应用2022/12/19392.用555定时器构成单稳态触发器将555定时器的6号脚和7号脚接在一起,并添加一个电容C和一个电阻R,就可以构成单稳态触发器。

电容接在6号脚与地之间,电阻接在7号脚和电源之间。我们简记为“七六一搭,下C上R”。这个单稳态触发器是负脉冲触发的。稳态时,这个单稳态触发器输出低电平。暂稳态时,触发器输出高电平。如果忽略555内部的放电晶体管的饱和压降,则触发器输出电压uO的脉冲宽度即为电容上的电压从零上升到的时间6.5.2555定时器的应用2022/12/18162.6.5.2555定时器的应用2022/12/19402.用555定时器构成单稳态触发器

脉冲宽度取决于定时元件R、C的值,与触发脉冲宽度无关,调节定时元件,可以改变输出脉冲的宽度。这种电路产生的脉冲可以从几个微秒到数分钟,精度可达0.1%。通常电阻R的取值为几欧姆到几兆欧姆,电容的取值为几百皮法到几百微法。6.5.2555定时器的应用2022/12/18172.6.5.2555定时器的应用2022/12/19413.用555定时器构成多谐振荡器先用555定时器构成施密特触发器,再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器。输出端产生一个周期性矩形脉冲,其频率为:要想得到正负脉宽接近相等的矩形波,要满足条件。

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