项目11-1 集成定时器课件讲解

目录：

4.1数字电路基础知识

4.2基本门电路

4.3组合逻辑电路

4.4触发器及时序逻辑电路

4.5集成定时器

4.6

A/D和D/A转换器第4章数字电路基础应知：脉冲、数制和数码的概念，脉冲的基本参数、三种逻辑关系、表达式及其真值表；基本门电路的逻辑功能及逻辑运算规律；编码器、译码器和数字显示器的原理；常用触发器逻辑功能，寄存器、计数器的工作原理及逻辑功能；

555定时器工作原理，555定时器构成的单稳态触发器和无稳态触发器的工作原理。

第4章数字电路基础应会：基本门电路的逻辑功能及应用；常用触发器的逻辑功能及应用；编码器、译码器和数字显示器的应用；

555定时器构成的单稳态触发器和无稳态触发器的应用。第4章数字电路基础4.5集成定时器学习目标：掌握555定时器的电路结构与工作原理，理解555定时器构成的单稳态触发器和无稳态触发器的工作原理及其应用。4.5.1集成定时器

555集成定时器包括：1个由3个阻值相等的电阻R组成的分压器；2个电压比较器C1和C2；1个基本RS触发器；1个晶体管。4.5集成定时器1.电路结构555电路又称时基电路(也叫定时器)，是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器（无稳态触发器）和施密特触发器等多种电路。555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。4.5.1集成定时器4.5集成定时器1.电路结构分压器：为两个电压比较器提供基准电压。比较器：由电压比较器C1、C2构成。基本RS触发器：低电平触发。放电开关管T：VAVBVCC地++C1++C2QQRDSD5k5k5kT24567831Uo4.5集成定时器1.电路结构VAVB输出端

电压控制CO高电平触发端TH低电平触发端TL放电端D复位端VCC分压器比较器R-S触发器放电管地++C1++C2QQRDSD5k5k5kT24567831Uo2．引脚功能4.5集成定时器

由三个5kΩ的电阻串联构成，为比较器C1、C2提供参考电压VA、VB，C1同相输入端V+=VA=2VCC/3。C2反相输入端V-=VB=VCC/3。如果在电压控制端5另加控制电压，可以改变比较器C1、C2参考电压VA、VB的值。若工作中不使用控制端5时，则控制端5通过一个0.01μF的电容接地，以旁路高频干扰。分压器上端8接VCC，下端1接地。1/3VCC2/3VCC++C1++C2..5kVAVBVCCRDSD5625k5k分压器：4.5.1集成定时器2．引脚功能4.5集成定时器比较器：THTLC1和C2是两个比较器。分别由集成运算放大器构成。C1的同相输入端“+”接到参考电压VA端上，即电压控制端5，反相控制端“_”用TH表示，称为高触发端6；C2的反相输入端“_”接参考电压端VB端上，同相输入端“+”用TL表示，称为低触发端2。1/3VCC2/3VCC++C1++C2..5kVAVBVCCRDSD5625k5k4.5.1集成定时器2．引脚功能4.5集成定时器输出端复位端++C1++C2QQRDSD43UoUC1UC2基本RS触发器：

基本RS触发器由两个与非门构成，是可以从外部进行置“0”的复位端4，当=0时，使Q=0，=1，工作时，触发器的状态受比较器输出UC1和UC2的控制。SDRDQ100置0011置111不变保持00同时变1后不确定功能4.5.1集成定时器2．引脚功能4.5集成定时器三极管开关：

三极管T在此电路中作为开关使用，其状态受触发器端控制，当=0时，T截止，=1时T饱和导通。QQRDSDT输出4.5.1集成定时器2．引脚功能4.5集成定时器++C1++C2QQRDSD5k5k5kT245678314.5.1集成定时器3．逻辑状态4.5集成定时器<2/3VCC<1/3VCC10>2/3VCC>1/3VCC01<2/3VCC>1/3VCC11>2/3VCC<1/3VCC00RDSDV6V2比较结果不允许1/3VCC2/3VCC++C1++C2..5kVAVBVCCRDSD5625k5k4.5.1集成定时器3．逻辑状态4.5集成定时器V6V2<2/3VCC<1/3VCC>2/3VCC>1/3VCC<2/3VCC>1/3VCCQT10保持导通截止保持555功能表QQRDSDT输出RDSD101011QT10保持导通截止保持++C1++C2QQRDSD5k5k5kT245678314.5.1集成定时器3．逻辑状态4.5集成定时器

集成定时器不仅提供了复位电平2/3UDD置位电平1/3UDD，还提供了可直接置0的基本RS触发器，还提供了状态受触发器控制的晶体管开关。使用极为方便，应用范围广泛，只需通过外部适当的连线和接入合适的电阻、电容便能以多种方式工作。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器1．电路结构集成单稳态触发器有现成产品可用，也可由集成定时器来组成。

概念：单稳态触发器是只有一个稳态的触发器。特点：在外来触发信号的作用下，能够由稳态翻转成另一暂稳状态，暂稳状态维持一定时间后，又会自动返回到稳态。R和C连接点接到高电平触发端6和放电端7，R另一端接＋UDD，C另一端接地。外来触发信号uI采用负脉冲，由低电平触发端2输入。输出信号从输出端3输出。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理在触发脉冲未输入时，u0=Q=0，这是触发器的稳态。因为在接通电源+UDD瞬间：若Q=0，=1，则晶体管导通，，，，故R=1，S=1，基本RS触发器保持0态。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理若Q=1，=0时T截止，UDD通过R对C充电。当升到大于时，仍大于，此时，R=0，S=1，触发器将翻转到0态，即Q=0，=1。这时晶体管又导通，uc迅速放电，u6=uc下降。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理当时，，R=1，S=1，触发器又保持0态不变。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理可见，在稳态时，uo=Q=0。若以稳定后作为计时起点，则可分为：(1)t=0~t1时，uI未输入，这时电路的状态已如前述，uo=0。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理可见，在稳态时，uo=Q=0。若以稳定后作为计时起点，则可分为：(2)t=t1~t2时，输入触发负脉冲。，uc不能突变，。R=1，S=0，uo=Q=1，进入暂稳状态。这时晶体管截止、电容C充电，uc按指数上升。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理(3)t=t2~t3时，触发负脉冲过去。，。R=1，S=0，uo=Q保持1，C继续充电。(4)t=t3时，。。R=0，S=1，基本RS触发器自动翻转到uo=Q=0，重新恢复稳态。这时晶体管导通，C迅速放电。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器2．工作原理(5)t>t3后，，。R=1，S=1，uo=Q保持0。4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器3．逻辑状态时间uIucu6=ucu2=uIRSuo=Q晶体管状态0~t1未输入，高电平≈011保持0导通稳态t1负脉冲开始输入，低电平≈0101截止跳变t1~t2负脉冲，低电平充电，指数上升101截止暂稳t2~t3负脉冲过去，高电平继续充电11保持1截止暂稳t3负脉冲过去，高电平刚大于2/3UDD010导通跳变t3后负脉冲过去，高电平放电、指数下降11保持0导通稳态4.5集成定时器4.5.2555集成定时器构成的单稳态触发器3．逻辑状态可见，这一单稳态触发器其稳定状态为0，在触发脉冲作用下，它翻转成暂稳状态1，输出矩形脉冲，脉冲宽度tW即暂稳状态的持续时间，它与充电的时间常数有关，由于将t=tW，代入整理后得两边取对数得单稳态触发器在数字系统中一般用于定时(产生一定宽度的方波)、整形(把不规则的波形变换成宽度、幅度都相等的脉冲)、延时(使输入信号延迟一定时间后输出)。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器构成的无稳态触发器1．电路结构2．工作原理无稳态触发器也称多谐振荡器，是通过自激振荡能输出一定频率矩形脉冲的电子器件。在数字系统、微型计算机中，各种部件都用统一的时钟脉冲来定时操作的，时钟脉冲一般由多谐振荡器来产生。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器构成的无稳态触发器2．工作原理因为刚接通电源时，uC=0(设电容原先未充电)，所以U6=，由图可知，此时uO=1，定时器中的晶体管T截止，电源UCC通过R1、R2对C充电，在UC达到之前，uO=1的状态保持不变。当UC上升到时，比较器A1输出低电平，使触发器置0，定时器输出状态翻转，uO由1变0。同时端的高电平使4.5集成定时器4.5.3555集成定时器构成的无稳态触发器2．工作原理放电管T导通，使C通过R2和T放电，UC下降。在UC下降到之前，uO=0的状态保持不变。当UC下降到时，比较器A2输出高电平，使触发器置1，定时器输出状态再次翻转，uo又由0变为1。同时，端的低电平使T截止，于是C再次充电。如此反复，在多谐振荡器输出端就可得到一串矩形波脉冲信号。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器构成的无稳态触发器3．逻辑状态充电,充电，放电，时间ucRSuo=Q晶体管状态0uc=0101截止开始0~t1101截止过渡t1~t211保持1截止暂稳t2010导通跳变t2~t311保持0导通暂稳t3101截止跳变4.5集成定时器4.5.3555集成定时器构成的无稳态触发器3．逻辑状态第1个暂稳态即C充电的时间第2个暂稳态即C放电的时间振荡周期方波宽度与振荡周期T之比称为占空比或空宽比，即显然，改变R1和R2的大小，尤其是改变R2的大小即可改变占空比。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器在汽车电路中的应用1．单稳态触发器的应用发动机555转速表电路：L1G为点火线圈一次绕组，P为继电器触点。

每当继电器触点断开而产生一个脉冲时，通过R1和VDZ1钳位限幅，由C1耦合去触发555电路。在555的3脚输出高电平期间，VD反向截止，由R5及RP供给指示表。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器在汽车电路中的应用1．单稳态触发器的应用发动机555转速表电路：单脉冲过后，555输出端为低电平，VD将R5提供的电流旁路，不再经过RP和指示表。因此，指示表通过电流平均值与继电器触点P产生的脉冲频率成正比，这就可以由指示表来指示发动机的转速。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器在汽车电路中的应用2．多谐振荡器的应用555集成定时器构成的汽车转向闪光器电路：

555输出端3接继电器J的线圈，使继电器按多谐振荡器频率进行工作，继电器触点接到转向灯电源回路中，控制电源的通断，使转向灯按一定频率闪烁。闪光器灯亮时间由C1的充电时间决定，灭灯时间由C1的放电时间决定。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器在汽车电路中的应用2．多谐振荡器的应用555集成定时器构成的汽车转向闪光器电路：闪光器的灯亮灯灭周期即多谐振荡器的振荡周期为C1充电和放电时间之和。适当选择RA、RB和C1的值，即可取得一定的闪烁频率。4.5集成定时器4.5.3555集成定时器在汽车电路中的应用刮水器555间歇控制器

电路构成：三部分：由555定时器构成多谐振荡器、控制刮水电机电枢电路的继电器J以及控制刮水电机旋转速度的变速开关(三挡)。4.5集成定时器

原理：将间歇开关3闭合，此时555起振，3端口输出电压为高电平并使