集成定时器

异步清零端
阈值输入端
u6
(TH)
8
&
Q
u2
(TR)
&
Q G2
&
G3
1
3
uo
G4
触发输入端
放电端
7 1
5k
VT
3.基本RS触发器 2.电压比较器
U+≥U-时，Ci＝1； U+＜U-时，Ci＝0。
R 0 0 1 1 S 0 1 0 1 Qn+1 不定 0 1 Qn
4.1 555定时器
U CC 8 5k U CO U R1 5 6 5k 2 U R2 5k 放电端 VT 7 1 RD 4 G1 ＋C 1 － R
uI
U+ U0 uo t
同向输出施密特触发器
0
t
4.2.2 施密特触发器
4.构成多谐振荡器
工作原理： 电容上初始电压为零，即uI＝0，则uO＝1，并经R向 C充电，当充至uI＝U+时，输出翻转uO＝0。电容C又经R 进行放电，当放电至uI＝U-时，输出翻转uO＝1。
4.2.3 多谐振荡器
多谐振荡器是一种常用的脉冲信号产生电路。 工作特性： ① 无稳态，具有两个暂稳态； ② 自激振荡器－－在接通电源后，不需外加触发信号， 便能自动产生矩形脉冲； ③ 矩形波中除基波外，还含有丰富的高次谐波－－故 称为多谐振荡器。
4.2.3 多谐振荡器
3.参数的估算
①电容充电时间T1：
2U 3 CC 1U 3 CC
uC UCC
0 uo
T 1
T1 1 ln
U C ( ) U C (0 ) U C ( ) uC (T1 ) U CC U CC
自动触发
暂稳态0
暂稳态1
自动返回
暂稳态0
4.2.3 多谐振荡器
一、555定时器构成的多谐振荡器
1.电路结构
UCC
R1 7
8
4
R2
uC C
6 2 1
555 3
uo
5 0.01µF
4.2.3 多谐振荡器
2.工作原理
uC 2 U 3 CC U CC
1 U 3 CC
uo T1 0 T2
0
t
t
接通电源后，电容C来不及充电，uc＝0，则uO＝1(第一 个暂稳态)，VT截止。这时Ucc经R1和R2向C充电，当充至uc＝ 2/3Ucc时，输出翻转uO＝0(第二个暂稳态)，VT导通；这时电 容C经R2和VT放电，当降至uc＝1/3Ucc时，输出翻转uO＝1。
由外界触发 稳定状态
暂稳态
恢复期
自动返回
稳定状态
4.2.1 单稳态触发器
一、555定时器构成的单稳态触发器
UCC R 8 4
uC
uI C
7 6 555 3 2
uo
1
5 0.01μ F
5脚经过0.01µF电容接地，则 U R 1
2 1 U CC ， R 2 U CC 。 U 3 3
4.2.1 单稳态触发器
uI
1
uI
单稳
uO
&
Hale Waihona Puke uOuFuO与门
tW
uF uO
单稳态触发器的定时波形
4.2.2 施密特触发器
施密特触发器是又一种常用的脉冲信号整形电路。 工作特性：
① 具有两个稳态；
② 属于电平触发，缓慢变化的信号也可以作为输入信号， 当输入信号达到某一特定值时，输出电平就发生突变；
③ 输入信号从低电平上升时，电路状态转换时对应的输入 电平，与输入信号从高电平下降时对应的输入转换电平不同。
1
u
1
（tW1）
uI u uO
←t W1 →
（tW2）
←t W1 →
→ 延迟t W1
t W2
←
单稳态触发器的延时波形
4.2.1 单稳态触发器
3.定时 由于单稳触发器可产生宽度为tW的矩形脉冲，利用 这个矩形脉冲去控制某电路使它在tW的时间内动作或不 动作，这就是单稳态触发器的定时作用。定时时间为tW， 可通过调节定时元件R和C来调节定时时间。
4.2.2 施密特触发器
2.波形整形 施密特触发器可以将不规则的波形整形为矩形波。若 适当增大回差电压，可提高电路的抗干扰能力。回差电压 是由5脚接入的控制电压UCO来控制的。
u
I
(a)
U+ U－ ' U－
0 u
o
t
(b) 0 u
o
t
(c) 0 t
4.2.2 施密特触发器
3.幅度鉴别 从一系列幅度不同的脉冲信号中选出幅度大于正向 阈值电压U+的输入脉冲， 即对幅度进行鉴别。
u6 ×
2 U CC 3
uO 0 1 0 不变
VT 导通 截止 导通 不变
0 1 1 1


2 U CC 3
2 U CC 3

1 U CC 3
4.2.1 单稳态触发器
单稳态触发器是一种常用的脉冲整形电路，简称单稳。
工作特性：
① 它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； ② 在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在 暂稳态维持一段时间以后，电路能自动返回稳态； ③ 暂稳态不能长久保持，其维持时间的长短取决于电路 自身参数，与外界触发脉冲无关。
脉冲整形、变换电路——单稳态触发器 施密特触发器； 脉冲产生电路——多谐振荡器； 多用途的定时电路——555定时器。
概述
二、脉冲信号的参数
上升时间 下降时间
0.9 Um 0.5 Um 0.1 Um
tr
tf
脉 Um 冲 幅 度
t W脉冲宽度
脉冲周期
T
矩形脉冲信号的主要参数
占空比D－－脉冲宽度与脉冲周期的比值，D＝tW/T 。
1.工作原理
②暂稳态： ③恢复期： ①稳态： 1 u2触发脉冲下降沿到达时（ uI U CCC≈0，电路又恢复 VT导通，电容C迅速放电，直到使u ），电路进入暂 无触发信号时，uI为高电平。电容先充电后放电， 3 2 到稳态。＝1。当 uC U CC 时，uO＝0，暂稳态结束。 稳态，＝0时，电路进入稳态：u ＝0。 当uC uO O 3
u6
(TH )
&
Q
u2
(TR )
＋C 2 －
S
&
Q G2
&
G3
1
3 G4
uo
4.放电三极管 VT是一个集电极开路的放电三极管。
当uO＝0时，VT导通； 当uO＝1时，VT截止。
4.1 555定时器
二、555定时器的功能
定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放 电管VT状态的控制。
U CC 8 5k U CO U R1 5 6 5k 2 U R2 5k 放电端 VT 7 1 ＋C － S
VT 7 1
4.1 555定时器
U CC RD 4
电压控制端
U CO U R1 5
8
5k
G1 ＋C 1 － R
u6
(TH )
&
Q
6
5k 2 U R2 5k
u2
(TR )
＋C 2 － VT
S
&
Q G2
&
G3
1
3 G4
uo
放电端
7 1
1.分压器
①5脚悬空时， U R 1
2 1 U CC ，U R 2 U CC ； 3 3
4 uo
3
5 0.01µ F
反向输出施密特触发器
4.2.2 施密特触发器
2.工作原理
uI U+ U-0 2 3 UCC 1 3 UCC t
uo uOH
综之： (2)下降过程： (1)上升过程： ①当5脚不接控制电压时， U R 1 2 U CC ， R 2 1 U CC 。 U 5脚经过0.01µF电容接地，则 2 1 3 3 1 1 ① uI 2 U CC 时，uO＝0； ＝1； U 3U CC ， U CC ，U U U U CC U 3 3 3 ② 1 U CC uI 2 U CC 时，uO保持不变； ②当5脚接控制电压U 时，比较电压变为U 和（1/2）U ，
4.2.1 单稳态触发器
二、单稳态触发器的应用
1.脉冲整形
单稳态触发器能够把输入的不规则脉冲信号uI，整 形为具有一定幅度和一定宽度的标准矩形脉冲uO。uO的 幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定 于定时元件R和C。
uI
uO
tW
单稳态触发器的整形波形
4.2.1 单稳态触发器
2.脉冲延时 脉冲延时电路一般要用两个单稳态触发器完成。延 时时间为tW1，它决定于第一级单稳态触发器的定时元件 R和C。 uI u0
概述
UC(t ) UT UC(0+) 0 tW t UC(∞ )
③ 电路的时间常数τ =RC ，τ 决定了暂态时间的长短。根 据三要素公式，可以得到电压随时间变化的方程为
uC (t ) UC () [UC (0 ) UC ()]e t /
④令uC(tW)=UT，则从暂态过程的起始值UC(0+)变到UT所经历
概述
三、脉冲产生电路的暂态分析
脉冲波形产生与整形电路多是由RC充放电电路构成的。
C UC(t) S U R
UC(0+) 0 UT
UC(t ) UC(∞ ) tM t
① 开关闭合的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足开关 定理UC(0+)=UC(0-)。
② 充电暂态过程结束后，流过电容器的电流 iC(∞)为0，即 电容器相当于开路。