项目六-555定时器的应用

项目六555定时器的应用

……抢答器脉冲电路的设计

本项目的任务是熟悉555定时器的逻辑功能；掌握555定时器的应用。6.1555定时器概述

555定时器采用双列直插式封装形式，共有8个引脚，各引脚的功能分别为：1端为接地端。2端为低触发端。当C0端不外接参考电源时，此端电位低于VCC/3时，电压比较器C1输出低电平，反之输出高电平。3端为输出端。4端为复位端，此端输入低电平可使输出端为低电平。正常工作时应接高电平。5端为电压控制端。此端外接一个参考电源时，可以改变上、下两比较器的参考电平的值，无输入时，UC0=2VCC/3。6端为高触发端。当C0端不外接参考电源时，此端电位高于2VCC/3时，电压比较器C1输出低电平，反之输出高电平。7端为放电端。当V导通时，外电路电容上的电荷可以通过它释放，7端也可以作为集电极开路输出端。8端为电源端。6.2555定时器的结构及工作原理

555定时器内部电路如图5-2所示,一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四部分组成。1.分压器分压器由三个等值的5KΩ电阻串联而成，将电源电压Vcc分为三等份，作用是为比较器提供两个参考电压UR1、UR2，若控制端CO悬空或通过电容接地，则:若控制端C0外加控制电压则:图5-2555定时器内部电路2.比较器比较器是由两个结构相同的集成运放C1、C2构成。C1用来比较参考电压UR1和高电平触发端电压UTH；当UTH>UR1，集成运放C1输出UC1=0;当UTH<UR1，集成运放C1输出UC1=1。C2用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压:当＞UR2，集成运放C2输出UC2=1;当＜UR2，集成运放C2输出UC2=0。3.基本RS触发器当=01时，Q=0，=1;当=10时，Q=1，=0。4.开关及输出放电开关由一个晶体三极管组成，其基极受基本RS触发器输出端Q控制。当Q=1时，三极管导通，放电端V通过导通的三极管为外电路提供放电的通路；当Q=0，三极管截止，放电通路被截断。输出缓冲器G3用于增大对负载的驱动能力和隔离负载对555集成电路的影响。555定时器功能表如表5-1所示表5-1555定时器功能表输

入输

出UTHOUT放电管V状态0××0与地导通1＞＞0与地导通1＜＞保持原状态保持原状态1＜＜1与地断开6.3555定时器的应用6.3.1555电路构成施密特触发器将555定时器的第2、6引脚连接到一起作为输入端即可构成施密特触发器，其第5脚通过0.01μF电容接地防止外界信号对参考电压的干扰。1.工作原理当输入电压ui＜时，电压比较器C1和C2的输出uc1＝1，uc2＝0，基本RS触发器置1，Q＝1、＝0，这时输出uo＝UOH＝1。当输入电压ui上升到＜ui＜时，uc1＝1、uc2＝1，基本RS触发器保持原状态不变，即输出uo＝UOH＝1。当输入电压ui继续上升到ui≥时，uc1＝0、uc2＝1，RS触发器置0，Q＝0、＝1，输出uo由高电平翻转为低电平，即uo＝0。当输入电压ui由以上逐渐下降到＜ui

＜时，电压比较器的输出分别为uc1＝1、uc2＝1。基本RS触发器保持原状态不变。即Q＝0、＝1，输出uo＝UOL＝0。当输入电压ui继续下降到ui≤时，uc1＝1、uc2＝0，RS触发器置1，Q＝1、＝0，uo由低电平跃到高电平UOH。

图6-4施密特触发器电压变换可见，当输入电压ui上升到ui≥时，电路输出uo发生一次翻转，当ui下降到时，uo又一次发生翻转，电路在输入电压上升和下降过程中的两次翻转所对应的输入电压不同，所以，电路的正向阈值电压UT+＝，负向阈值电压UT-＝。施密特触发器的回差电压ΔUT为：ΔUT＝UT+－UT-＝－＝施密特触发器的电压传输特性如下图5-5所示：图6-5施密特触发器的电压传输特性2.施密特触发器的典型应用（1）波形变换将任何符合特定条件的输入信号变为对应的矩形波输出信号。图6-6波形变换（2）幅度鉴别图6-7幅度鉴别（3）脉冲整形。

图6-8脉冲整形6.3.2555电路构成单稳态触发器1.单稳态触发器特点单稳态触发器电路只存在一个稳定状态，其特点是：①电路在无外加触发信号作用时，处于一种稳定的工作状态，称之为稳态；②当输入端有外加触发脉冲信号作用时，输出状态立即发生跳变，进入暂时稳定状态，称之为暂稳态，经过一段时间后，电路自动回到原来的稳态。暂稳态时间长短与电路参数有关。

由555定时器组成单稳态触发器如图6-9所示，工作原理如下：555定时器第2脚为触发信号ui的输入端，在没有触发信号作用时该脚为高电平。电路接通电源后有一个进入稳定状态的过程，即电源通过电阻R向电容C充电，当电容C两端电压达到uc≥时，即UTH≥，同时，由于ui为高电平，所以＞。

根据555定时器功能表可知，此时电路输出为低电平，放电管V导通，电容C通过放电管V放电使得UTH＝0＜，输出仍为低电平，电路处于稳定状态。图6-9555定时器组成单稳态触发器当输入端ui有负脉冲触发信号时，第2脚＜，输出翻转为高电平，放电管V截止，电源通过电阻R开始给电容C充电，电路进入暂稳态，当电容C两端电压达到uc≥时，即UTH≥，此时触发信号负脉冲已经撤消回到高电平，第2脚＞，输出又翻转为低电平，放电管V导通，电容C通过放电管V放电，电路回到稳定状态。其工作波形如图6-10所示：单稳态触发器输出的脉冲宽度tW为暂稳态维持的时间，它实际上为电容C上的电压由0V充到所需的时间，计算公式为：tW＝RCln3≈1.1RC

图6-10工作波形图2.单稳态触发器的应用（1）脉冲整形脉冲信号在经过长距离传输后其边沿会变差或在波形上叠加了某些干扰。为了使这些脉冲信号变成符合要求的波形，这时可利用单稳态触发器进行整形。