555定时器及其应用

9.1图题9.1是用两个555定时器接成的延时报警器。当开关S断开后，经过一定的延迟时间后，扬声器开始发声。如果在延迟时间内开关S重新闭合，扬声器不会发出声音。在图中给定参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。图中G1是CMOS反相器，输出的高、低电平分别为Voh=12V,Vol"0V。图题9.5解：1.工作原理：图题9.1由两级555电路构成，第一级是施密特触发器，第二级是多谐振荡器。施密特触发器的输入由R]、C1充放电回路和开关S控制，当S闭合时，Vc=0V,施密特触发器输出高电平。施密特触发器的输出经反相器去控制多谐振荡器的RD端，当施密特触发器的输出为高电平时，RD=0,多谐振荡器复位，扬声器不会发出声音。当开关S断开2后，R「充放电回路开始充电，VC随之上升，但在达到V=V之前，施密特触11 C T+3CC发器的输出仍为高电平时，RD=0,扬声器仍不会发出声音。这一段时间即为延迟时间。9一旦VC达到V=-V，施密特触发器触发翻转，输出低电平，RD=1,多谐振荡器工C T+ 3CC D作，扬声器开始发声报警。求延迟时间：延迟时间由R]、c1充放电回路的充电过程决定：VC=VCS)+[vC(0+)-vC(g)]eT将vS)=V=12V V(0+)=0V t=R1C1代入上式，得：v=V(1一e"昭)CCCVOVO的频率变化范围为:2t=tA时，v=-V代入上式，整理得延迟时间：1 C3CCt=RCln3"1.1RC=1.1X106+10X10-6=11S111扬声器发声频率：f11= - = u0.95MHz0.7(R+2R)C 0.7x15x103x0.01x10-62 3 2

图题9.2所示电路是由两个555定时器构成的频率可调而脉宽不变的方波发生器，试说明其工作原理；确定频率变化的范围和输出脉宽；解释二极管D在电路中的作用。图题9.2解：1.工作原理：第一级555定时器构成多谐振荡器，第二级构成单稳态触发器，第一级的输出脉冲信号作为第二级电路的输入触发信号,使第二级输出vo的频率与多谐振荡器输出信号的频率相同，所以调节可变电阻R],就可以改变VO的频率。但VO的脉宽是由单稳的参数决定的，因单稳的参数不变，所以VO的脉宽不变。于是，就可以得到频率可调而脉宽不变的脉冲波了。2.确定频率变化的范围和输出脉宽： 10.7(气+R2+* 说明电路的组成及工作原理。R3)C1 说明电路的组成及工作原理。输出脉宽： tpo=1.1R5C3二极管D在电路中的作用：二极管D在电路中起限幅作用，避免过大的电压加于单稳的输入端，以保护定时器的安全。图题9.3为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大后的心电信号，其幅值v=4V。Im（1） 对应VI分别画出图中v]、v2、v三点的电压波形；I o1o2o

图题9.3Vo2图题9.3Vo2图T9.3(a)(2)电路的组成及工作原理：第一级555定时器构成施密特触发器，将心律信号整形为脉冲信号；第二级555定时器构成可重复触发的单稳态触发器，也称为失落脉冲捡出电路。当心律正常时，V】的频o12率较高，周期较短，使得VC不能充电至2V，所以V2始终为高电平，V始终为低电C 3CC o2 o平，发光二极管D1亮，D2不亮，表示心律正常；当心律异常时，脉冲间隔拉大，#】的12o12的周期加长，可使VC充电至2V，V2变为低电平，V变为高电平，发光二极管d2C 3CC2 2

亮，D］不亮，表示心律失常。图题9.4所示，555构成的施密特触发器，当输入信号为图示周期性心电波形时试画出经施密特触发器整形后的输出电压波形。图题9.4经施密特触发器整形后的输出电压波形如图T9.4(a)示。图题9.5所示电路为一个回差可调的施密特触发电路，它是利用射击跟随器的发射极电阻来调节回差的。试求：(1)分析电路的工作原理；(2)当Rel在50〜100Q的范围内变动时，回差电压的变化范围。图T9.5图题9.5的电路是利用射极跟随器的射极电阻来改变回差电压的施密特触发器。设R2两端的电压为V2,三极管发射极对地的电压为V,门电路的转折电压为22Vth。thTOC\o"1-5"\h\z当VI足够低时，V2<Vth,S=0,V<Vth,R=1,V2为高电平，V,为低电平。当匕上I e2th eth o2 o1 I升至使V三Vth时，S由0转向1,而V2仍小于Vth，所以R仍为1,这时V2、V,仍维eth e2 th o2 o1持原来的状态。只有当V2也升至Vth时，R由1转向0,触发器发生翻转，V,变为高电e2 th o1平,V2变为低电平。这时对应的VI为上限触发电平VT,显然V二匕^(R+R)+V。o2 I T+ T+R ele2 BEe2当V］下降，使V2降至Vth时，，R又由0回到1,而而V仍大于Vth，所以S仍为1,I e2 th e th这时V2、V1仍维持前述的状态，V1为高电平，V2为低电平。只有当V也降至Vth时，o2o1 o1 o2 e thS才由1转向0,触发器发生又一次翻转，V2回到高电平，V1回到低电平。这时对应的21VI为下限触发电平VT，显然VT=Vth+VREoI T－ T－ thBE电路的回差电压AV=V-V=£吐VT T+ T-Rthe2当R1在50〜100Q的范围内变动时，回差电压的变化范围为1V〜V。e1 2thth描述此施密特触发器工作原理的波形如图T9.5(a)。

vvI图题9.5(a)9.6图题9.6为一通过可变电阻RW实现占空比调节的多谐振荡器，图中Rw=Rw1+Rw2,试分析电路的工作原理，求振荡频率f和占空比q的表达式。工作原理：当多谐振荡器输出端v为高电平时，放电三极管截止，V经R］、R、D向电容Co CC1w1充电，充电时间常数为(R,+Rw1)C，电容C上的电压vC伴随着充电过程不断增加。当1w1 C2电容电压vC增大至2V时，多谐振荡器输出端v由高电平跳变为低电平，放电三极管C3cco由截止转为导通，电容C经R2、Rw2放电三极管集电极(7脚)放电，放电时间常数为2w22(R2+RW2)C此后，电容C上的电压VC伴随着放电过程由2V点不断下降。当电容电压2W2C3cc1vC减小至1V时，多谐振荡器输出端v由低电平跳变为高电平，放电三极管由导通转为C3cco截止，放电过程结束。此后，VCC经Ri、RW1、D再向电容C充电，电容电压vC由1VCC1W1 C3cc开始增大，继续重复上述充电过程。振荡频率f= —0.7(R+R+R)C

12WR+R占空比q= iwiR+R+R

12W9.7图题9.7是救护车扬声器发声电路。在图中给定的电路参数下，设VCC=12V时,555定时器输出的高、低电平分别为11V和0.2V，输出电阻小于100Q，试计算扬声器发声的高、低音的持续时间。图题9.7两级555电路均构成多谐振荡器，由第一级的输出去控制第二级的5端。而第一级多谐振荡器的充放电时间常数远大于第二级，这意味着第一级的振荡周期远大于第二级当第一级电路的输出为低电平时，致使第二级振荡器的振荡频率较高，扬声器发出高音。当第一级电路的输出为高电平时，致使第二级振荡器的振荡频率较低，扬声器发出低音。扬声器发出低音的持续时间：0.7(R1+R2)C1=1.12S扬声器发出高音的持续时间：0.7R2C1=1.05S9.8一过压监视电路如图题9.8所示，试说明当监视电压v超过一定值时，发光二x极管D将发出闪烁的信号。提示：当晶体管T饱和时，555的管脚1端可认为处于地电位。

图题9.8图题9.8所示电路中，若1端接地，则555定时器构成一个多谐振荡器。但现在定时器的1端通过三极管T接地，而管子的状态由监视电压v决定。当v未超限时，稳压X X管DZ截止，三极管T也截止，定时器的1端相当于开路，振荡器不工作，发光二极管D不闪烁；当v超限时，稳压管DZ击穿，随之三极管T饱和导通，定时器的1端相当于xZ接地，振荡器正常工作，在输出端得到脉冲信号，发光二极管D闪烁报警。9.9图题9.9所示电路是由555构成的锯齿波发生器，三极管T和电阻R「R2、R12e构成恒流源