1、第第9章章 脈沖波形的產生與變換脈沖波形的產生與變換 9.1 555定時器介紹9.2 555集成定時器應用知識目標：知識目標：1.1.了解多諧振蕩器、單穩態電路的電路特點，理解電路工作原理了解多諧振蕩器、單穩態電路的電路特點，理解電路工作原理 2.2.掌握施密特觸發器的電路特點及其工作原理掌握施密特觸發器的電路特點及其工作原理 3.3.熟悉熟悉555555集成定時電路的引腳功能集成定時電路的引腳功能 技能目標：技能目標：1. 1. 掌握用掌握用 555 555 集成定時器構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器的方法集成定時器構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器的方法 2. 2. 會裝

2、配、測試會裝配、測試555555集成定時器的應用電路集成定時器的應用電路 在日常生活中，我們經?？吹交蛟浭褂眠^一些電子產品，如在日常生活中，我們經常看到或曾經使用過一些電子產品，如圖圖9-19-1所示。但是觸摸式定時器為什么能在觸摸開關后起定時控制燈亮所示。但是觸摸式定時器為什么能在觸摸開關后起定時控制燈亮的作用，它能定時燈亮多長時間？防盜報警器是如何發出報警聲的？救的作用，它能定時燈亮多長時間？防盜報警器是如何發出報警聲的？救護車怎樣會邊閃爍邊發出救護警笛聲？夢幻彩燈為何能在商店、舞場、護車怎樣會邊閃爍邊發出救護警笛聲？夢幻彩燈為何能在商店、舞場、家庭及節日里變化奇妙，閃耀發出漂亮的色光？

3、家庭及節日里變化奇妙，閃耀發出漂亮的色光？是因為電路中產生是因為電路中產生了不同頻率、不同寬度的脈沖信號。了不同頻率、不同寬度的脈沖信號。a）觸摸式定時控制開關實物圖 b）防盜報警器C）救護車警笛 d）夢幻彩燈 在數字電路中，經常需要各種不同頻率、不同要求的脈沖信號，而獲在數字電路中，經常需要各種不同頻率、不同要求的脈沖信號，而獲得脈沖信號的方法一般有兩種：得脈沖信號的方法一般有兩種：一是利用振蕩電路直接產生所需要的波形，這種電路不需要外加觸發脈沖信號，一是利用振蕩電路直接產生所需要的波形，這種電路不需要外加觸發脈沖信號，只要電源電壓和電路參數合適，電路就能自動產生脈沖信號，這一類電路稱為只要

4、電源電壓和電路參數合適，電路就能自動產生脈沖信號，這一類電路稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器。二是利用脈沖變換電路，將已有的性能不符合要求的脈沖信號變換成符合要求二是利用脈沖變換電路，將已有的性能不符合要求的脈沖信號變換成符合要求的脈沖信號。變換電路本身不產生脈沖信號，它所做的工作僅是變換波形，這的脈沖信號。變換電路本身不產生脈沖信號，它所做的工作僅是變換波形，這一類電路包括單穩態觸發器和施密特觸發器。一類電路包括單穩態觸發器和施密特觸發器。9.1 555集成定時器介紹集成定時器介紹 555 555集成電路是一種將模擬電路與數字電路結合在一起的中規模集成電集成電路是一種將模擬電路與數字電路結合在一起

5、的中規模集成電路，該電路功能靈活、適用廣泛，只要外部配上幾個阻容元件，就可以構成路，該電路功能靈活、適用廣泛，只要外部配上幾個阻容元件，就可以構成多諧振蕩器、單穩態電路及施密特觸發器等多種電路。多諧振蕩器、單穩態電路及施密特觸發器等多種電路。555555電路型號很多，電路型號很多，但基本上可分為但基本上可分為TTLTTL型和型和CMOSCMOS型兩種，屬于型兩種，屬于TTLTTL型的有型的有NE555NE555、LM555LM555等，屬等，屬于于CMOSCMOS型的有型的有CC7555CC7555、CC7556CC7556等，雖型號不同，但內部結構、工作原理和等，雖型號不同，但內部結構、工作

6、原理和外部引線排列基本一致，功能完全相同。外部引線排列基本一致，功能完全相同。9.1.1 555電路組成電路組成 圖圖9-29-2所示為所示為555555集成定時器的內部結構和外引線排列圖。集成定時器的內部結構和外引線排列圖。 圖9-2 555集成定時器9.1.1 555電路基本功能電路基本功能 555 555定時器的功能見表定時器的功能見表9-19-1，表中，表中0 0表示低電平，表示低電平，1 1表示高電平，表示高電平，表示任意電平表示任意電平。9.2 555集成定時器的應用集成定時器的應用9.2.1 555集成定時器組成多諧振蕩器集成定時器組成多諧振蕩器【555555集成定時器阻成多諧振

7、蕩器的電路及工作波形集成定時器阻成多諧振蕩器的電路及工作波形】如圖如圖9-39-3所示。所示。電容電容 C C 循環充電和放電，使電路產生振蕩，輸出矩形脈沖。循環充電和放電，使電路產生振蕩，輸出矩形脈沖。a）電路原理圖 b）工作波形圖圖9-3 555電路組成的多諧振蕩器 【振蕩周期【振蕩周期】（1 1）充電時間）充電時間tWH和放電時間和放電時間tWL分別為分別為：tWH 0.7 (R1 + R2)C1 tWL 0.7 R2C1（2）振蕩周期為振蕩周期為：T = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C1【多諧振蕩器特點【多諧振蕩器特點】多諧振蕩器是產生矩形脈沖的自激振蕩器。多諧振蕩

8、器是產生矩形脈沖的自激振蕩器。其特點是：電路一旦起振，就沒有穩態，只有兩個暫穩態，電路在兩個暫其特點是：電路一旦起振，就沒有穩態，只有兩個暫穩態，電路在兩個暫穩態間交替變化，輸出連續的矩形脈沖信號。因此，它又叫無穩態電路，穩態間交替變化，輸出連續的矩形脈沖信號。因此，它又叫無穩態電路，常用做脈沖信號源。常用做脈沖信號源。 9.2.2 555集成定時器組成單穩態觸發器集成定時器組成單穩態觸發器【555555集成定時器組成單穩態觸發器的電路及工作波形集成定時器組成單穩態觸發器的電路及工作波形】555555電路構成的單電路構成的單穩態電路穩態電路觸摸式定時控制開關組成及工作波形觸摸式定時控制開關組成

9、及工作波形 如圖如圖9-59-5所示。所示。a）電路原理圖b） 實物圖 c)工作波形圖圖9-5 觸摸式定時控制開關【單穩態觸發器特點【單穩態觸發器特點】單穩態觸發器電路是一種只有一個穩定狀態的觸發器，單穩態觸發器電路是一種只有一個穩定狀態的觸發器，在無外觸發信號時，電路處于穩態在無外觸發信號時，電路處于穩態, ,在外觸發信號作用下，電路翻轉為暫穩態，在外觸發信號作用下，電路翻轉為暫穩態，然后自動返回到穩態。暫穩態的持續時間取決于然后自動返回到穩態。暫穩態的持續時間取決于RCRC定時元件的參數，與外加定時元件的參數，與外加觸發信號無關。觸發信號無關?！緫门e例【應用舉例】 （1 1）脈沖信號整形

10、：）脈沖信號整形：就是把波形不規則的脈沖信號輸入單穩態觸發器，就是把波形不規則的脈沖信號輸入單穩態觸發器，在輸出端獲得具有一定的寬度和幅度，前后沿比較陡峭的矩形脈沖波。在輸出端獲得具有一定的寬度和幅度，前后沿比較陡峭的矩形脈沖波。如圖如圖9-69-6所示。所示。 圖9-6單穩態電路的整形作用 （2 2）脈沖信號延時：單穩態觸發器在輸入信號）脈沖信號延時：單穩態觸發器在輸入信號u uI I的下降沿被觸發，的下降沿被觸發，輸出產生一個正脈沖，輸出信號的下降沿比輸入信號的下降沿延遲輸出產生一個正脈沖，輸出信號的下降沿比輸入信號的下降沿延遲了了T TW W時間，改變時間，改變RCRC時間常數改變延時時

11、間。如圖時間常數改變延時時間。如圖9-79-7所示。所示。 圖9-7單穩態電路的延時作用 （3 3）定時控制：利用電路的暫穩態脈沖信號可控制電子開關在規定的）定時控制：利用電路的暫穩態脈沖信號可控制電子開關在規定的時間動作，達到定時目的。如圖時間動作，達到定時目的。如圖9-89-8所示?？捎糜谧詣酉缏窡糸_關、所示。可用于自動熄滅路燈開關、電子照相機的延時自動拍照等電路。電子照相機的延時自動拍照等電路。 圖9-8 單穩態電路的定時控制 9.2.3 555集成定時器組成施密特觸發器集成定時器組成施密特觸發器 【555555集成定時器組成施密特觸發器的電路及工作波形集成定時器組成施密特觸發器的電路

12、及工作波形】如圖如圖9-99-9所示。所示。a）電路原理圖 b）工作波形圖圖9-9 555電路構成的施密特觸發器【滯回特性【滯回特性】（1 1）上限門檻電壓（）上限門檻電壓（uTuT+ +）：是指在輸入電壓上升過程中，施密特觸發器的）：是指在輸入電壓上升過程中，施密特觸發器的輸出電平由高變低時的輸入電壓，又稱上觸發電平，用輸出電平由高變低時的輸入電壓，又稱上觸發電平，用uTuT+ +表示。表示。（2 2）下限門檻電壓（）下限門檻電壓（uTuT）：是指在輸入電壓下降過程中，施密特觸發器）：是指在輸入電壓下降過程中，施密特觸發器的輸出電平由低變高時的輸入電壓，又稱下觸發電平，用的輸出電平由低變高時

13、的輸入電壓，又稱下觸發電平，用uTuT- -表示。表示。（3 3）滯回電壓（）滯回電壓（ u u）：）：uTuT+ + 與與 uTuT- -之間的之間的 差值稱為滯回電壓（或回差電差值稱為滯回電壓（或回差電壓）。即壓）。即 u= uTu= uT+ + uTuT- -。 必須指出，滯回特性（回差現象）是施密特觸發器的固有特性，可以根必須指出，滯回特性（回差現象）是施密特觸發器的固有特性，可以根據實際需要適當減小或增大據實際需要適當減小或增大 u u。圖。圖9-109-10為施密特觸發器電壓傳輸特性曲線，為施密特觸發器電壓傳輸特性曲線，由由uOuO隨隨uIuI變化的電平高低關系可知，施密特觸發器是

14、一個具有滯回特性的反變化的電平高低關系可知，施密特觸發器是一個具有滯回特性的反相器，如果在施密特反相器的輸入端加與門就構成與非施密特觸發器。其邏相器，如果在施密特反相器的輸入端加與門就構成與非施密特觸發器。其邏輯符號如圖輯符號如圖9-119-11所示。所示。圖9-10施密特觸發器的電壓傳輸特性 a）施密特反相器 b）與非施密特觸發器 圖9-11施密特觸發器的邏輯符號 【施密特觸發器特點【施密特觸發器特點】電路有兩個穩態，從第一穩態翻到第二穩態時及從電路有兩個穩態，從第一穩態翻到第二穩態時及從第二穩態再回到第一穩態時，均需外觸發電平，而且兩次觸發電平存在一定第二穩態再回到第一穩態時，均需外觸發電

15、平，而且兩次觸發電平存在一定的差值，即有回差現象，這是與一般的雙穩態電路的區別之處。的差值，即有回差現象，這是與一般的雙穩態電路的區別之處。技能訓練技能訓練 制作制作555多諧振蕩器多諧振蕩器【訓練目標【訓練目標】1 1、認識、認識555555定時電路，了解其使用方法。定時電路，了解其使用方法。2 2、會制作、會制作555555多諧振蕩器。多諧振蕩器。3 3、會用萬用表和示波器測、會用萬用表和示波器測555555電路的電路的2 2腳、腳、6 6腳和腳和3 3腳的信號波形。腳的信號波形。【訓練材料【訓練材料】見教材。見教材。 【電路組成及工作原理【電路組成及工作原理】1 1電路功能電路功能 本電

16、路的核心元件是本電路的核心元件是555555集成電路，由圖可知它工作于無穩態工作方式。集成電路，由圖可知它工作于無穩態工作方式。接通電源后，接通電源后，555555集成電路的輸出端集成電路的輸出端3 3腳電平不斷地出現高低變化。當腳電平不斷地出現高低變化。當3 3腳為高腳為高電平時，電平時，LED1LED1熄滅、熄滅、LED2LED2發光，同時電容器發光，同時電容器C2C2被充電，揚聲器發出被充電，揚聲器發出“嗒嗒”響聲；響聲；當當3 3腳為低電平時，腳為低電平時，LED2LED2熄滅，、熄滅，、LED1LED1發光，同時電容器發光，同時電容器C2C2通過揚聲器通過揚聲器BLBL向集向集成電路

17、成電路3 3腳、腳、1 1腳放電，揚聲器又發出一聲腳放電，揚聲器又發出一聲“嗒嗒”響聲。所以發光二極管響聲。所以發光二極管LED1LED1、 LED2LED2交替發光，揚聲器交替發光，揚聲器BLBL就發出就發出“嗒嗒嗒嗒”節拍聲。節拍聲。2 2電路圖電路圖 電路原理圖如圖電路原理圖如圖9-149-14所示。所示。圖9-14 制作555多諧振蕩器【訓練內容及步驟【訓練內容及步驟】1 1電路元器件的檢測電路元器件的檢測（1 1）色環電阻、瓷片電容、電解電容、發光二極管、揚聲器的檢測方法）色環電阻、瓷片電容、電解電容、發光二極管、揚聲器的檢測方法同前面相關章節內容。同前面相關章節內容。（2 2）NE

18、555NE555集成電路引腳的識別：將集成電路引腳的識別：將555555電路表面缺口朝左，正向放置，電路表面缺口朝左，正向放置，逆時針方向數引腳，依次為逆時針方向數引腳，依次為1 1腳腳8 8腳。腳。2 2電路制作與調試電路制作與調試（1 1）按工藝要求對元器件的引腳進行成形加工，按圖）按工藝要求對元器件的引腳進行成形加工，按圖9-10b9-10b） 在萬能板在萬能板上合理布局元件并連接電路。上合理布局元件并連接電路。（2 2）連接電源及檢測端子。）連接電源及檢測端子。（3 3）用萬用表測）用萬用表測NE555NE555集成塊的各腳電壓。集成塊的各腳電壓。（4 4）用示波器觀測）用示波器觀測NE555NE555集成塊的集成塊的2 2腳（或腳（或6 6腳）的電壓并畫出波形。腳）的電壓并畫出波形。【實訓結果】測試結果記入表【實訓結果】測試結果記入表9-39-3中中。表9-3 555多諧振蕩器測試技訓表 本章小結本章小結1.1. 555 555 定時器是一種多用途的集成電路。只需外接少量阻容元件便可構定時器是一種多用途的集成電路。只需外接少量阻容元件便可構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等。成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等。2. 2. 多諧振蕩器沒有穩定狀態，只有兩個暫穩態。暫穩態間的相互轉換完多諧振蕩器沒有穩定狀態，只有兩個暫穩態。暫穩態間的相互轉換完全靠電