哈尔滨工业大学初试电路555定时器

555定时器的原理及应用内容：１、555定时器的工作原理

２、555定时器的典型应用

◆单稳态触发器（MonostableTrigger）

◆多谐振荡器（AstableMultivibrator）

◆施密特触发器（SchmittTrigger）

◆压控振荡器（VoltageControlledOscillator）555定时器简介：555定时器（时基电路）是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制；设计新颖、构思奇巧，备受电子专业设计人员和电子爱好者青睐；它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器和压控振荡器等多种应用电路。10.5典型封装555定时器的电路结构及功能触发端置零输入端阈值端放电端压控端电源端输出端Vi1>2/3VCCVi2>1/3VCC时，比较器C1输出0，比较器C2输出1，RS触发器置0，Vo为低电平。

2.Vi1<2/3VCCVi2>1/3VCC时，比较器C1输出1，比较器C2输出1，RS触发器保持原状态不变。

3.Vi1<2/3VCCVi2<1/3VCC时，比较器C1输出1，比较器C2输出0，RS触发器置1，Vo为高电平。

4.Vi1>2/3VCCVi2<1/3VCC时，比较器C1输出0，比较器C2输出0，Vo为高电平。

阈值端触发端THTR2VCC

/3VCC

/3大于大于2VCC/32VCC/3VCC

/3VCC/3小于小于小于大于保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:大于小于2VCC

/3VCC

/311截止

从555定时器的功能表可以看出：555定时器有两个阈值（Threshold）电平，分别是1/3VCC和2/3VCC；2.输出端为低电平时三极管TD导通，7脚输出低电平；输出端为高电平时三极管TD截止，如果7脚接一个上拉电阻，7脚输出为高电平。所以当7脚接一个上拉电阻时，输出状态与3脚相同。

便于记忆：2脚--（低电平置位）；6脚—R（高电平复位）；※555定时器的典型应用电路◆单稳态触发器（MonostableTrigger）

如果输入为高，稳定的输出状态应该为什么状态？1.分析输出初始状态为高时的情况2.分析输出初始状态为低时的情况这里要注意R的取值不能太小。（为什么？）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。触发端加入窄脉冲！注意：触发脉冲必须是窄脉冲，要比暂稳态的时间tw还要短。（为什么？如果触发脉冲比暂稳态时间长呢？）变成反相器为此需要确定三要素：uC(0)=0V、uC(∞)=VCC、=RC，当t=tw时，uC(tw)=2VCC/3代入公式。于是可解出单稳态触发器暂稳态时间的计算

根据uC的波形，由过渡过程公式即可计算出暂稳态时间tw，tw电容C从0V充电到2VCC/3的时间，根据三要素方程：

暂稳态的持续时间由RC确定！！！★脉冲的定时

ABuuio单稳态电路&只有在tw时间内,与门才开门,信号A才能通过与门★简易曝光定时器思考：当按一下开关AN以后，电路是如何工作的？电容放电555置位J吸合电灯HL亮电容充电到2/3VDD555复位J释放电灯HL熄微电机起动停车控制电路4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机555S1:起动按钮S2:停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机555uo阈值端触发端THTR大于大于小于小于小于大于保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止VCC

/32VCC

/3VCC

/32VCC

/32VCC

/3VCC

/3仅按下起动按钮

S1

,则TR

<VCC/3;未按S2,

当然TH

<2VCC

/3,故uo

=1,电机转动。即使放开S1

,TR>VCC

/3,TH

<2VCC

/3,uo

保持为1,电机继续转动。

如果仅按下按钮

S2

,TH

>2VCC

/3,未按S1,当然TR

>VCC

/3,这时uo

=0,电机停止运行。

如果松开S2,电机仍不转动。◆555定时器构成多谐振荡器（AstableMultivibrator）

555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图所示。它是将两个触发端2脚和6脚合并在一起，放电端7脚接于两电阻之间。多谐振荡器的波形多谐振荡器电路图

tuctuoOO

多谐振荡器参数的计算tuctuoOOtw1tw2输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：

tw1：uC(0)=VCC/3V、

uC(∞)=VCC、1=(RA+RB)C、当t=tw1时，uC(tw1)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出

tw2：uC(0)=2VCC/3V、uC(∞)=0V、

1=RBC、当t=tw2时，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可解出占空比（DurationRatio）

对于上图所示的多谐振荡器，因tw1

＞tw2

，它的占空比大于50%，占空比不可调节。下图是一种占空比可调的电路，该电路因加入了二极管，使电容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RA=RB，调节电位器可以获得50%的占空比。占空比可调的多谐振荡器C=充RtA振荡周期:48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴就是通过改变R2

的阻值来改变输出方波的周期,使外接的喇叭发出不同的音调。◆555定时器构成施密特触发器（SchmittTrigger）施密特触发器电路图

施密特触发器的输出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3施密特触发器的波形图

施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图中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。施密特触发器电路图

下图是施密特触发器（电源电压5V）的示波器波形图，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3.375V，另一个是对应输出上升沿的1.688V，施密特触发器的回差电压是3.375-1.688=1.688V。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。施密特触发器的示波器波形图

施密特触发器的应用★波形的整形不规则的或者在信号传送过程中受到干扰而变坏的波形经过施密特电路，可以得到良好的波形。★脉冲幅度鉴别利用施密特电路,可以从输入幅度不等的一串脉冲中,去掉幅度较小的脉冲,保留幅度超过UT+的脉冲。★光施密特触发器RG为光敏电阻，光强时为低阻，2脚低电平，555置位，J不动作；光弱时呈高阻，6脚为高电平，555复位，J吸合。RG是什么元件？电路是如何工作的？★简易灯光控制电路什么元件？光敏管：光弱时，C-E间电阻极大；光强时，电阻很小。思考：灯L什么时候亮？光强？光弱？◆555定时器构成压控振荡器(VoltageControlledOscillator)

一般的振荡器若要改变振荡频率必须改变选频网络的参数值。上述555定时器构成的振荡器，只要在5脚加入控制电压。改变控制电压就可改变振荡器的频率，这样的振荡器就是电压控制振荡器，简称压控振荡器，用VCO表示。压控振荡器电路图

VCCuoRRCCAB123456785555

555定时器构成的压控振荡如图所示，波形图如图所示。tuctuoOO压控振荡器波形图

为了使u5的控制作用明显，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5k的电阻分压取得，u5的内阻大或串入较大的电阻，压控作用均不明显。低阻信号源压控振荡器电路图

VCCuoRRCCAB123456785555

压控振荡器参数的计算tw1tw2输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：

tw1：uC(0)=u5/2、

uC(∞)=VCC、1=(RA+RB)C、当t=tw1时，uC(tw1)=u5代入三要素方程。于是可解出

tw2：u