第9章脈沖信號的產生與整形555定時器及其應用

本章小結掌握用555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。主要要求：

了解555定時器的電路結構，掌握其符號和功能。9.4

555定時器及其應用555定時器簡介555定時器是一種結構簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。它電源電壓范圍寬(雙極型555定時器為5~16V，CMOS555定時器為3~18V)，可提供與TTL及CMOS數字電路兼容的接口電平，還可輸出一定功率，驅動微電機、指示燈、揚聲器等。TTL單定時器型號的最后3位數字為555，雙定時器的為556；CMOS單定時器的最后4位數為7555，雙定時器的為7556。一、555定時器的工作原理和邏輯功能555定時器的工作原理與邏輯功能

101導通定時器5G555的功能表

不變不變1截止11導通01導通00V狀態OUT

=

QRDTRTH輸出輸入××

直接置0端RD低電平有效，優先級最高。不用時應使其為1。不變不變1截止11導通01導通00V狀態OUT

=

QRDTRTH輸出輸入××定時器5G555的功能表

01導通0110555定時器的工作原理與邏輯功能555定時器的工作原理與邏輯功能

不變不變1截止11導通01導通00V狀態OUT

=

QRDTRTH輸出輸入××定時器5G555的功能表

10截止1001簡化功能表

不變不變1截止11導通01導通00V狀態OUTRD輸出輸入TRTH××使用要點(1)

RD低電平有效,優先級最高，

不用時應接高電平。通常不用CO端，為了提高電路工作穩定性，將其通過0.01F電容接地。(3)

TR低電平有效，TH高電平

有效，因此，TH加低電平、

TR加高電平時為非有效電

平，電路狀態不變。(4)輸出

0

時，Q

=

1，因此

V

導通；輸出

1

時，

Q

=

0，故

V

截止。(5)注意：①

TH

電平高低是與

2/3VCC相比較，TR

電平高低是與

1/3VCC相比較。②若控制輸入端

CO

加輸入電壓

uCO，則

UR1=

uCO

UR2=

uCO/2，故

TH

和

TR

電平高低的比較值將變成

uCO和

uCO/2。(2)TH和TR均為高電平時輸出

0，均為低電平時輸出1。二、用555定時器組成施密特觸發器

0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當TH=TR=uI>2/3VCC時電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性uIuO當TH=TR=uI<1/3VCC時1/3VCC0當1/3VCC<TH=TR=uI<2/3VCC時當uI<1/3VCC時當uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC<uI<1/3VCC時不變不變1截止11導通01導通00V狀態OUTRD輸出輸入TRTH××0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOHUT+=2/3VCCUT-

=1/3VCCUT=UT+-

UT-

=1/3VCCOuO/Vt[例]試對應輸入波形畫出下圖中輸出波形。184355557+12V0.01FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOH解：UT+=2/3VCC=8VUT-

=1/3VCC=4V因此可畫出輸出波形為電路構成反相輸出的施密特觸發器(二)工作原理、工作波形與參數估算1.穩定狀態

接通電源后VCC經R向C充電，使uC

上升。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC該電路觸發信號為負脈沖，不加觸發信號時，uI=

UIH(應

>

1/3

VCC)。

當uC

≥2/3VCC時，滿足TR=uI>1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,因此uO為低電平，V導通，電容C經放電管V迅速放電完畢，uC

0V。這時TR=UIH>1/3VCC，TH=uC

0<2/3VCC，uO保持低電平不變。因此，穩態時

uC

0V，uO為低電平。充電工作原理

導通放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH2.觸發進入暫穩態

(二)工作原理、工作波形與參數估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC

當輸入uI由高電平躍變為低電平

(應<1/3VCC)時，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變為高電平，進入暫穩態，這時放電管V截止，VCC又經R向C充電，uC

上升。UILUOH充電3.自動返回穩定狀態

(二)工作原理、工作波形與參數估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.觸發進入暫穩態

UIHUOL

TH≥2/3VCC放電V

當輸入uI由高電平躍變為低電平

(應<1/3VCC)時，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變

為高電平，進入暫穩態，這時放電管V截止，VCC又經R向C充電，uC

上升。這時uI必須已恢復為高電平

當uC

上升到uC

≥2/3VCC時，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，因此uO重新躍變為低電平。同時，放電管導通，C

經V迅速放電uC

0V，放電完畢后，電路返回穩態。GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01FR1CuOuC-+R2四、用555定時器組成多諧振蕩器(一)電路結構DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01FOUTuOCuC-+R2(二)工作原理、工作波形與周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ充電UOHTH=TR=uC很小Ⅰ

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩態Ⅰ。

工作原理

(二)工作原理、工作波形與周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡUOLTH

=

TR

≥

2/3

VCC

當uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC時，uO躍變為低電平，同時放電管

V導通，C經R2和V放電，uC

下降，電路進入暫穩態Ⅱ。工作原理

Ⅱ

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩態Ⅰ。

放電(二)工作原理、工作波形與周期估算電容C如此循環充電和放電，使電路產生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ周期與占空比估算tWH0.7(R1+R2)CtWL0.7R2CT=tWH+tWL0.7(R1+2R2)CGNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01FR1C+R2RP1RP2[例]指出右圖中控制揚聲器鳴響與否和調節音調高低的分別是哪個電位器？若原來無聲，如何調節才能鳴響？欲提高音調，又該如何調節？解：R1、R2、RP1和C共同構成定時元件，因此調節RP1可調節音調高低。欲提高音調，則應減小RP1，因此觸頭應下移。RP2調節RP2可控制RD為0或1，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚聲器鳴響與否。調節RP2使觸頭左移至適當位置，可使RD=1，使揚聲器鳴響。RP1觸摸定時開關電路設計圖中555定時器構成的單穩態觸發器，只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應電壓相當于在低電平觸發端(管腳2)加入一個負脈沖，電路進入暫穩態，輸出高電平，燈泡發光，當暫穩態時間結束后，恢復低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關可用于夜間定時照明，定時時間可由RC參數調節。[題9-6]

圖P9-3所示為555定時器構成的單穩態觸發器。

已知V、,試求輸出脈沖寬度并畫出的波形。uCOtOuOtUOLUOHtWOtUIHuI[題9-7]

圖P9-4所示為已知V、,試求