第十七章 电路及应用

02七月20231第十七章555电路及应用17-1.555集成定时器电路17-2.555电路的应用举例02七月20232

概述

一、常见的几种脉冲信号波形“脉冲”是指脉动和短促的意思。我们所讨论的脉冲信号是指在短暂时间间隔内作用于电路的电压或电流。从广义来说,各种非正弦信号统称为脉冲信号。脉冲信号的波形多种多样,图17.1给出了几种常见的脉冲信号波形。02七月20233

图17.1几种常见的脉冲信号波形(a)矩形波；(b)方波；(c)尖脉冲；(d)锯齿波；(e)三角波；(f)阶梯波02七月20234

二、脉冲波形参数为了表征脉冲波形的特性,以便对它进行分析,我们仅以矩形脉冲波形为例,介绍脉冲波形的参数。如图17.2所示的矩形脉冲波形,可用以下几个主要参数表示:(1)脉冲幅度Um——脉冲电压的最大变化幅度；

(2)脉冲宽度tw——从脉冲前沿0.5Um至脉冲后沿0.5Um的时间间隔；(3)上升时间tr——脉冲前沿从0.1Um上升到0.9Um所需要的时间；

(4)下降时间tf——脉冲后沿从0.9Um下降到0.1Um所需要的时间；02七月20235

图17.2矩形脉冲波形的参数

02七月20236(5)脉冲周期T——周期性重复的脉冲中,两个相邻脉冲上相对应点之间的时间间隔。有时也用脉冲重复频率f=1/T表示，f表示单位时间内脉冲重复变化的次数。02七月20237

17.1555集成定时器电路

555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。

555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。我们以CMOS集成定时器CC7555为例进行介绍。02七月20238

一、电路组成图所示为CC7555的电路和外引线排列图。由图17.1.1(a)可以看出,电路由电阻分压器、电压比较器、基本触发器、MOS管构成的放电开关和输出驱动电路等几部分组成。02七月20239

1.电阻分压器电阻分压器由3个阻值相同的电阻串联构成。它为两个比较器C1和C2提供基准电平。如引脚5悬空,则比较器C1的基准电平为（2/3）UDD,比较器C2的基准电平为（1/3）UDD。如果在引脚5外接电压,则可改变两个比较器C1和C2的基准电平。当引脚5不外接电压时,通常接0.01μF的电容，再接地,以抑制干扰,起稳定电阻上的分压比的作用。27花六毯月号20历23102.比较块器比较匀器C1和C2是两陵个结族构完老全相芦同的娇高精文度电厘压比务较器喇。C1的引昨脚6称为乱高触应发输信入端(也称抬阈值东输入杜端)T摄H,C2的引灯脚2称为搁低触川发输哄入端TR。当U6>（2/贯3）UDD时,C1输出代高电拿平,否则,C1输出嫂低电附平；绕当U2>（1/个3）UDD时,C2输出弹低电希平,否则湖输出亿高电氏平。宴比较年器C1和C2的输盏出直触接控纸制基征本RS触发述器的悬状态辉。27蚂六接月员20略2311图17圈.1惕.1揉CC愧75码55集成允定时么电路哄(a管)电路爸；(b荣)外引锈线排远列图27临六功月叶20挂2312图17朋.1屈.1伟C场C7累55趋5集成念定时技电路俱(a切)电路叉；(b将)外引斩线排伍列图27利六肿月似20肥23133.基本RS触发揪器基本RS触发虎器由尺两个写或非欢门组幕成，谋它的带状态截由两炸个比纪较器让的输剪出控槽制。勒根据狡基本RS触发乒器的卧工作绑原理拨，就辣可以至决定营触发伸器输墨出端她的状困态。洞端（遭引脚4）是弄专门究设置谷的可疏由外辜电路央置“0”的复护位端鞋。当=0时，Q=集0。平醋时=1微,即消端未可接+UDD端。27震六舟月裳20矮23144.放电再开关沿管和威输出壳缓冲膏级放电且开关红管是N沟道笋增强另型MO相S管，夺其栅剧极受径基本RS触发抵器柳端傅状态演的控挑制。总若Q=辅0，=1时，浮放电浴管V导通坛；若Q=局1，=0，放同电管V截止萄。两级您反相呢器构严成输季出缓欢冲级氧。采诱用反棉相器酬是为笼了提爸高电询流驱申动能包力，犬同时摸隔离喊负载追对定分时器绑的影锤响。根据钢上面融介绍嫂，现魂将55梦5定时纺器引岛出端刮的功哀能列绣于表赌。27旅六蜜月叼20敬2315表17苗.1灿.1鹿55凑5定时顶器引浙出端贺功能粥说明符号功能符号功能TH高触发断OUT输出底触发断复位D放电端CO控制电压27贫六灵月蛾20把2316二、美工作蝇原理葡及特添点综上已所述蜘，可迷以列相出CC吉75杠55集成床定时敲器的柴功能礼表，如如表快所示偷。CC起75念55定时丢器是鸣一种愤功能黎强、委电路主简单益、使殊用十墓分灵晕活、永便于稻调节吗的电张路，应具有冈功耗傅低、调电源坏电压依范围队宽、承输入搁阻抗鲁极高茄、定道时元浊件的夸选择趟范围止大等斤特点骡，但渴输出袭电流秋比双庆极型(如5G逮55望5)小。27歌六永月站20墙2317表17壮.1盆.2洒CC物75恨55定时择器功裳能表27节六鼻月子20惑2318、单兆稳态骡触发秀器单稳宜态触漆发器关是一惭种只稻有一欺个稳首定状魔态的哈电路,它的套另一吹个状薯态是控暂稳疑态。松在外翼加触巡寿发脉认冲作皇用下,电路乒能够起从稳扒定状西态翻泪转到杨暂稳压状态,经过磨一段路时间还后,靠电赞路自酸身的峰作用,将自京动返午回到肉稳定炸状态,并在慌输出哥端获傲得一缎个脉映冲宽跃度为tw的矩详形波秆。在所单稳箱态触争发器嚼中,输出恒的脉瓜冲宽勤度tw就是械暂稳杠态的姜维持博时间,其长蜂短取巧决于珠电路湿自身毁的参炕数,而与渔触发将脉冲祖无关渗。17执.2盘5口55电路螺的应限用举堤例27省六盗月榨20削2319一、毫电路镜组成炒图17侄.2舞.1丘(a零)是用CC采75恩55构成婚的单绍稳态科触发止器。先图中螺，R、C为外苦接定失时元探件,输入辅触发缓信号ui接在混低触糊发叠端怎。27赖六皱月炕20盼2320图17餐.2梁.1轮CC愚75律55构成懂的单浴稳态运触发湿器(a诊)电路泛；(b临)工作女波形甘图27陵六读月亲20坏2321图17贷.2袋.1殊C蒙C7幅55热5构成恨的单泊稳态床触发鼠器(a浩)电路鉴；(b尝)工作允波形康图27签六激月假20嘱2322二、工作缸原理宪1.电路揭的稳访态静态伴时,触发剪器信籍号ui为高堪电平,因电微容未约充电,故TH端为仓低电欲平。挺根据55答5定时护电路核工作享原理帖可知,基本RS触发废器处黄于保麻持状混态。波接通淹电源数时,可能Q=恋0,也可息能Q=声1。如蠢果Q=日0，=1伸,放电菠管V导通,电容C被旁程路而圆无法巷充电裳。因海此电揪路就熟稳定倡在Q=蜓0,泉=阿1的状乖态,输出uo为低圣电平杂；如芝果Q=万1,絮=0惭,那么馆放电树管V截止,因此哑接通武电源悔后,电路而有一症个逐装渐稳限定的兼过程匀：即僚电源+UDD经电勾阻R对电筐容C充电偿，电糟容两揉端电船压uC上升穗。27认六椅月烤20宴23232.在外首加触赠发信耐号作榴用下财，电告路从忙稳态孟翻转弟到暂筹稳态德在触定发脉弃冲ui<（1/圣3）UDD作用镇下，救由于买电容亏未被恋充电云，uC=0，故盆基本RS触发半器翻经转为1态，皮即Q=蜜1，Q=迫0，输谋出uo为高屿电平豆，放榨电管V截止准，电羊路进陷入暂炼稳态御，定锋时开鱼始。在辅暂稳眼态期购间，挣电源+UDD→R→C→地，赛对电的容充疲电，恒充电舒时间闹常数τ=RC，uC按指稠数规超律上汤升，扎趋向+UDD值。27美六屑月鸣20艰23243.自动拆返回铸过程手当电尤容两哥端电炮压uC上升迟到(2笑/3农)UDD后，TH端为阀高电矩平，挪（此迷时触虑发脉讽冲已尝消失,T蜘R端为娱高电袜平）,则基誉本RS触发芽器又幅被置0（Q=悔0、=1），币输出uo变为伸低电思平，毛放电森管V导通邪，定烫时电京容C充电肯结束踢，即戴暂稳临态结拆束。勤27朗六辞月毕20楚23254.恢复石过程谣由于粘放电愁管V导通辫，电殖容C经放原电管络放电沫，uC迅速宿下降衔到0。这名时，TH端为错低电卵平，口端为碎高电默平，混基本RS触发向器状咳态不叮变，摔保持Q=塘0,撇=垮1，输锻出uo为低罩电平叔。电脖路恢宋复到岔稳态摧时的uC=0，uo为低客电平弃的状华态。疮当龙第二乒个触菌发脉辜冲到止来时傻，又市重复罩上述怪过程亡。工刷作波仰形图监如图知（b）所园示。27设六喜月断20丹2326三、凤输厚出脉犁冲宽巨度tw输出慢脉冲赚宽度煌按下汁式计趴算：斥式中硬，τ>RC。代入速上式所求得27跌六欠月两20仆2327输出叛脉冲换宽度tw与定忍时元炕件R、C大小闲有关,而与暖电源川电压贪、输显入脉登冲宽胜度无戒关,改变尽定时伟元件R和C可改斗变输荡出脉仍宽tw。如诞果利渣用外纸接电尾路改泄变CO端(5号端)的电六位，秋则可蚊以改寒变单进稳态很电路叠的翻获转电统平，蹈使暂留稳态举持续对时间tw改变浆。注意,为了貌使电筛路正沫常工基作,要求悔外加园触发约脉冲ui的宽姑度应疫小于虏输出孟脉宽tw，且奏负脉副冲ui的数累值一铜定要坝低于驱（1/面3）UDD。27腊六锻月风20超2328四、单稳朗态触营发器步的应织用单稳袄态触绒发器做是常步见的宣脉冲旁基本材单元视电路酒之一,它被级广泛并的用亮作脉泻冲的赏定时赠和延岁时。堵1.脉冲坝的定览时由于仇单稳累态触苹发器晒能产书生一勉定宽爽度tw的矩竖形输气出脉垄冲,利用歌这个翁矩形壮脉冲悠去控巧制某秘电路地，使供它在tw时间冬内动亿作(或不狡动作),这就与是脉很冲的耐定时慰。如含图17万.2纱.2煮(a诊)所示洗是利筋用输宝出宽割度为tw的矩循形脉知冲作陵为与高门输各入信遗号之姻一,只有棵在tw时间费内,与门足才开费门,信号A才能躺通过呀与门涌，如恢图17季.2碰.2吓(b设)所示陪。27兽六黄月生20渡2329图17芦.2堪.2单稳胶态电镰路的伪定时宅作用毅(a渣)逻辑射图；(b倡)波形驼图27免六中月杜20变2330图17布.2解.2单稳管态电获路的悲定时尊作用塘(a垫)逻辑妇图；(b岛)波形厅图27降六脱月超20狼23312.脉冲葡的延兵时图17台.2豪.3达(a付)所示再电路通利用吸单稳水态电季路的巴输出uo作为衰其它片电路俯的触庙发信等号。闻由图17净.2富.3秧(b才)可见,uo的下竭降沿表比输锦入触数发信筑号ui的下款降沿陡延迟删了tw。因赖此，尚利用uo下降叹沿去帮触发曲其它惭电路(例如JK触发舍器),比用ui下降由沿触蹈发时略延迟乏了tw时间,这就粒是单店稳态震电路广的延贺时作渡用。臭27侍六勿月孤20弃2332图单障稳态佛电路颗的延脑时作台用(a合)逻辑捧图走；(b陷)波形嚷图27谎六杨月醒20殖2333图单债稳态奖电路锣的延唐时作遮用(a湿)逻辑松图童；(b煮)波形匪图27氏六止月贞20顷233417污.2芹.2多谐吨振荡丹器在数剑字电摘路中,常常划需要句一种聚不需锹外加棋触发灶脉冲磨就能嫂够产箱生具耻有一漠定频木率和谁幅度贱的矩益形波烦的电枯路。储由于虹矩形智波中盖除基列波外,还含脚有丰才富的辣高次奏谐波尸成分,因此足我们叼称这州种电哄路为朝多谐窑振荡泊器。栏它常疯常用润作脉贪冲信婚号源圈。竞多谐贩振荡论器没迟有稳本态,只具泥有两肢个暂走稳态,在自气身因惧素的发作用委下,电路企就在渠两个明暂稳者态之涨间来轻回转订换。27种六脸月饮20宽2335一、电路逐组成采图17蜂.2耍.4品(a哲)所示梯为由CC窜75分55集成伴定时毙器构竖成的萝多谐辱振荡栏器。艰电路贫中将习高电射平触奶发端TH和低今电平本触发张端苗短铁接，拔并在理放电歼回路柔中串束入电礼阻R2。这荡里的R1、R2和C为外系接电虚阻和垂电容,它们危均是碗定时词元件佣。图17投.2僵.4倦(b纽奉)为工委作波加形。芹27俗六塌月少20尾2336图17议.2嗓.4盗C储C7冒55只5构成颠的多猜谐振次荡器朗(a高)电路北；(b抛)工作组波形惨图27梳六扮月垮20轿2337图构窑成的吸多谐发振荡腔器(a者)电路拘；(b耻)工作帖波形类图27扎六卫月遍20征2338二、工作绝原理由于强接通冲电源尖后,电容旷器两梨端电瞎压uC=0撒,故TH端与端均卡为低杠电平,R以S触发绿器置1(忽Q=味1，=0型),输出uo为高幕电平,放电抬管V截止也。当期电源脉刚接含通时,电源羽经R1、R2对电壤容C充电,使其胆电压uC按指净数规站律上邪升,当uC上升领到(2宣/3积)UDD时,则RS触发押器置0(香Q=蔽0,岔=锡1)塑,输出uo为低姥电平,放电智管V导通,我们御把uC从(1塘/3饰)UDD上升善到(2希/3摩)UDD这段框时间食内电挣路的轨状态楚称为怪第一玩暂稳滚态,其维与持时极间t1的长丹短与墨电容谜的充刘电时蛾间有孕关。钳充电翠时间小常数τ充=(R1+R2)C。27矮六粗月芹20版2339由于晶放电哭管V导通,电容C通过巴电阻R2和放焰电管征放电,电路去进入鹅第二呈暂稳驾态。凳放电床时间斤常数τ放=R2C。随望着C的放板电,uC下降,当uC下降融到（1/割3）UDD时,R拘S触发葬器置1(知Q=索1，=0湿),输出uo高电斗平,放电嫩管V截止,电容C放电炕结束,UDD再次段对电炼容C充电,电路蹈又翻材转到述第一堵暂稳锣态。举如此某反复,则输态出可悬得矩休形波按形。27美六刷月婚20页2340由以劝上分云析可艘知：屡电路脸靠电欣容C充电声来维感持第尾一暂欲稳态,其持半续时陪间即蔑为t1。电纪路靠爱电容C放电可来维网持第苦二暂松稳态,其持亩续时纤间为t2。电维路一惜旦起掠振后,uC电压获总是春在(1克/3础~2回/3榨)UDD之间荣变化谣。27馒六抛月团20晨2341三、贵电含路振律荡周药期T电路傅振荡阀周期T按下逐式计多算：t1由电嗓容C充电湿过程徒来决窗定。伐其中:则27捕六并月灯20农2342t2由电赖容C放电炮过程住来决习定。象其中:则电路岸振荡环频率27胆六汉月也20轰2343显然话，改稳变R1、R2和C的值,就可装以改郑变振恋荡器芬的频烦率。候如果县利用疤外接毯电路那改变CO端(5号端)的电菠位，度则可待以改迅变多医谐振均荡器吵高触典发端润的电光平，斑从而猜改变毕振荡彼周期T。张图13伏.7所示替的多动谐振蚂荡器犯电路,由于精电容偷充、脆放电剂途径凑不同,因而C的充刘电和等放电紫时间容常数倦不同,使输秩出脉弃冲的丛宽度t1和t2也不您同。宗在实号际应窗用中,常常母需要兼调节t1和t2。在饼此，击引进貌占空菌比的击概念饺。输柴出脉乳冲的爷占空团比为27难六悉月怨20醉2344将图蜜所示盒电路缎稍加梅改动,就可鞠得到抽占空天比可斥调的尘多谐炒振荡架器,如图奇所示民。在口图13舍.8中加联了位阴器Rw,并利务用二喉极管V1和V2将电屯容C的充族电回测路分湿开,充电杰回路摩为R1、V1和C,放电马回路城为C、V2和R2。该井电路脑的振何荡周帖期为调节嘉电位蔬器Ｒw,即可特改变R1和R2的值,并使董占空做比D得到样调节,当R1=R2时,D=1份/2凑(此时,t1=t2),电路厚输出突方波影。27纳六偿月纸20号2345图17土.2把.5占空舅比可弱调的蛾振荡献器27存六谣月油20用234617龙.2傻.3施密装特触哄发器施密页特触惕发器启是数激字系唇统中哑常用练的电垫路之长一,它可礼以把竞变化脏缓慢忆的脉扣冲波插形变械换成售为数畏字电现路所旁需要松的矩粒形脉众冲。眉施密淘特电包路的泰特点敞在于码它也树有两丽个稳拴定状牧态,但与碗一般普触发伟器的需区别悼在于需这两透个稳饭定状振态的逗转换躲需要握外加忽触发宪信号,而且播稳定破状态坟的维北持也塌要依死赖于音外加倦触发毛信号,因此耗它的粘触发颜方式祖是电支平触倘发。堆27乒六拐月男20愧2347一、锁电路差组成图17充.2钱.6茅(a莫)是用CC疏75奏55构成搞的施罢密特疮触发猎器。粱它将剑高触公发端TH和低亭触发暖端碎连浇接在岂一起搬作为芽电路巩输入铃端。27兼六班月林20诊2348图17盈.2饮.6尺C萄C7视55与5构成终的施聪密特净触发恰器(a棵)电路酷；(b汪)工作常波形接；(c坊)电压敞传输赢特性吗曲线27红六妥月枣20号2349二、匪工作搂原理当输金入信绪号ui<（1/穿3）UDD时,基本RS触发尺器置1,即=0搜,Q闸=1，输耻出uo为高朗电平;若ui增加,使得(1伍/3据)UDD＜ui＜(2折/3防)UDD时,电路咐维持伙原态余不变,输出uo仍为炮高电结平;如果煮输入隆信号私增加羞到ui≥(刺2/桑3)UDD时,R悟S触发象器置0,即Q=阀0,丈=1忆,输出uo为低壁电平;ui再增萄加,只要流满足ui≥(挑2/密3)UDD,电路鼻维持含该状慰态不贱变。浸若ui下降奇，只摇要满别足（1/闻3）UDD＜ui＜(2酿/3秤)UDD,电路子状态术仍然絮维持今不变;只有说当ui=(庭1/健3)UDD时,触发租器再女次置1,电路肥又翻顷转回出输出龟为高替电平伯的状坡态,工作透波形携如图17贼.2牵.6怜(b龙)所示系。27刊六流月静20痰2350图17完.2洒.6遥C总C7奇55武5构成继的施皱密特打触发茂器(a隙)电路牧；(b乎)工作吃波形围；(c解)电压纲传输纤特性布曲线27火六悄月罢20辆2351图17靠.2秒.6央C节C7揉55丢5构成谋的施涂密特粱触发众器(a欢)电路小；(b仗)工作双波形虎；(c宪)电压堪传输还特性抚曲线27治六薄月节20尘2352显然,5产55定时崖器构那成的费施密碑特触米发器,ui上升晶时引私起电输路状碌态改渡变,由输谱出高翅