脉冲波形发生器与整形电路_555定时器

1
3 2 3
O uC
VCC
t
V CC
O uO UOH UOL O
t
tWO
t
脉冲波形发生器与整形电路
TH≥2/3 VCC UIH 放电
V
1
uI UIH
V CC
tWI
2. 触发进入暂稳态 当输入 uI 由高电平跃变为低电平 UOL (应< 1/3 V )时，使 TR = U <1/3 V 而 CC IL CC TH = uC 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变 为高电平，进入暂稳态，这时放电管 V 这时 uI 必须已 截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。 恢复为高电平
TH
R
V
Q 2 TR 555
7 DIS
OUT 3 CO 5
1 放电管，其输入为 GND 接地端
Q，输出为开路集电极。
GND 1
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三、用555 定时器组成单稳态触发器
(一)电路结构
VCC R uI +
VCC RD TH OUT TR 555 DIS CO GND C
uO
uC -
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第6章 脉冲波形发生器与整形电路 555定时器及其应用 集成和其它单稳态触发器 集成施密特触发器 其它多谐振荡器电路 脉冲产生与整形电路的应用
脉冲波形发生器与整形电路
本章教学基本要求:
熟悉: (1)555定时器电路的结构、工作原理和引脚功能. (2) 由555定时器组成的单稳态触发器、多谐振荡和 施密特触发器的电路、工作波形和参数的计算。 （3）集成单稳态触发器和集成施特触以器的应用电 路。 了解： 石英晶体和门电路构成的方波发生器的基本电路。
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6.1
555定时器用其应用
555定时器是中规模集成电路。只要外接少量的阻容 元件，就可以很方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器、 和施密特触发器。 根据内部器件类型可分为双极型(TTL型)和单极型 (CMOS型),双极型型号为555(单)和556(双)，电压使用范围 为5到16V，输出最大负载电流可达到200mA。单极型型号为 7555(单)和7556(双)，电压使用范围为3到18V。输出最大 负载电流为4mA。
t WO 1 .1 R 1S 1 . 1 27 k 33.7 F
O uO UOH UOL O
t
tWO
可取标称值 33 F。 t
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三.应用举例
1、脉宽的定时
通 过
由于单稳态电路能产生一定 宽度tW 的矩形脉冲，利用这个脉 冲可以控制某电路在 tW时间内动 作，这就是脉宽的定时作用。 如左图所示，定时电路只有在输 入uI下跳沿触发下，使单稳态电 路产生脉冲定时信号uB，在 tW 的时间内，信号uA 才通过与门 输出。
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6.1.3
用555定时器组成施密特触发器
UT-：负向阈值电压
施密特触发器的特性和符号。 UT+ ：正向阈值电压 回差电压: UH = UT+ - UT-
(a)反相输出的传输特性
施密特触发器 (b)反相输出的符号图
(C)同相输出的传输特性.
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uI
uO
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下图为:双极型555定时器内部逻辑电路结构图和逻辑符号图。
当VC悬空时， u1+ = 2/3VCC
当u+ > u-时，输出uc为高电平 （1态）。 三个5kΩ电阻构成分压器 当u+ < u-时，输出uc为高电平 （0态）。
u2- = 1/3VCC
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6.1.1 555定时器的结构及工作原理
输 RD TH 0 × 1 1
2 3 2 3 2 3
入 TR ×
1 3 1 3 1 3 V CC V CC V CC
输 出 OUT V 状态 0 导通 0 1 导通 截止
V CC V CC V CC
uO O
1
不变 不变
UOH OH
UT+ = 2/3 VCC 电压传输特性为反相输出的滞回特性 UOL OL UT- = 1/3 VCC uI 0 1/3VCC 2/3VCC UT = UT+ - UT- = 1/3 VCC 当u <1/3V 当uI<1/3VTH=TR=uI<2/3V 当TH=TR=u CC时 当TH=TR=uII由高电平逐渐下降， 当1/3VCC < CC时 I>2/3VCC时 CC时 且1/3VCC <uI<1/3VCC时
压器，为比较器 复位控制 C1、C2 提供两 TH 6 5 k 个参考电压， TR 2 置位控制 UR1 = 2/3VCC， UR2 UR2 = 1/3VCC。
5 k 放电端 DIS 7 集电极开路输出端
构成电压比 电路符号 较器，比较 TH S 与 U Q和TR 与 4 8 R1 G V UR22 的大小。CC RD 6
0V UIH 放电 导通
V
1
uI UIH
V CC
tWI
3 2 3
O uC
VCC
t
V CC
O uO UOH UOL O
t
tWO
t
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充电 UIL uI UIH
V CC
UOH
tWI
2. 触发进入暂稳态 当输入 uI 由高电平跃变为低电平 (应< 1/3 VCC )时，使 TR = UIL<1/3 VCC而 TH = uC 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变为 高电平，进入暂稳态，这时放电管 V 截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。
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2、脉冲宽度调制器
由于555定时器内部比 较器C1的参考电压u1+ 按 uIC正弦规律变化，因此在 uCP的下跳沿触发下，电容C 开始充电，这样要求uC使电 路恢复稳态所需阈值电压和 暂稳态持续时间tW 也随正弦 电压高、低而变。因而在输 出端为一串宽度受正弦波调 制的脉冲波形。
t t
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输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持 时间，主要取决于充放电元件 R、C。 估算公式 tWO 1.1 RC uI UIH
V CC
该单稳态触发器为不可重复触发器， 且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽 tWO 。
tWI
1
3 2 3
O uC
VCC
t
V CC
[例] 用上述单稳态电路输出定时 时间为1 s 的正脉冲，R = 27 k， 试确定定时元件 C 的取值。 解： 因为 tWO 1.1 RC 故C
0 1 1
0 0 1
导通 导通 截止
1
0
1
不变
不变
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555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表 输 入 输 出 TH TR RD OUT = Q V 状态 ×
2 3 2 3 2 3 V CC V CC V CC
1
1
×
1 3 1 3 1 3 V CC V CC V CC
0.01 F
R、C 为定时元件
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充电
(二)工作原理、工作波形与参数估算 工作原理 UOL 1. 稳定状态 该电路触发信号为负脉冲，不加 触发信号时，uI = UIH (应 > 1/3 VCC)。 接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电， 使 uC 上升。 当 uC ≥ 2/3 VCC 时，满足 TR = uI > 1/3 VCC，TH = uI ≥ 2/3 VCC,因 此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放 电管 V 迅速放电完毕，uC 0 V。 这时TR = UIH > 1/3 VCC， TH = uC 0 < 2/3 VCC，uO 保持 低电平不变。因此，稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。
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一．电路组成及工作原理
在uI的a至b段，uI由小 到大，在未达到2/3VCC 之前，6号、2号引脚状 态为0、0和0、1，故3号 引脚输出uO1为1态； 当uI达到b点为 UT+=2/3VCC时，6号、2号 引脚状态为1、1，输出 uO1翻转为0；
在uI为b-c-d期间，6号、2 号引脚状态为1、1，0、1， 输出uO1仍维持为0；
0 1 1
0 0 1
导通 导通 截止
1
不变
不变
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简化功能表 使用要点 输 入 输 出 RD TH TR OUT V 状态 (1) R 低电平有效,优先级最高， D 0 0 导通 × × 不用时应接高电平。 归纳出：TH、TR 和 Q ： 1 2 V V 均为高电平时输出 1 3 导通 (2)TH 和 TR 1 、 1 出 0 ； 1 3 1 0 0，均为低电平时输出 1。 0、0 出 1； 1 2 1 3V 0 3V 0 1 截止 (3) TR 低电平有效，TH变。 0 、 1 不 高电平 有效，因此，TH 加低电平、 1 2 V TR 加高电平时为非有效电 V 1 不变 不变 0 3 1 3 平，电路状态不变。 (4)输出 0 时，Q = 1，因此 V 导通；输出 1 时，Q = 0，故 V 截止。 (5)注意：① TH 电平高低是与 2/3VCC 相比较，TR 电平高低是与 ②若控制输入端 VC加输入电压 uCO ，则 UR1 = uCO 1/3VCC 相比较。 UR2 = uCO/2，故 TH 和 TR 电平高低的比较值将变成 uCO 和 uCO/2。 通常不用 VC端，为了提高电路工作稳定性， 将其通过 0.01 F 电容接地。