第6章 脉冲波形的产生与整形

第6章脉冲波形的产生与整形

教学目标

●理解脉冲波形的产生与整形的原理

●理解555定时器的结构框图和工作原理

●掌握555定时器的应用电路及其工作原理

●熟悉单稳态、多谐振荡器以及施密特电路，并能掌握其应用

本章节是以555设计制作振荡电路为项目，通过对555理论知识的简介，从实际使用目标出发，最终设计并制作出振荡电路。并在设计制作振荡电路的过程中能够正确使用万用表、示波器等仪表仪器。

6.1 555定时器

555定时器又称时基电路，是一种将模拟功能和数字功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。因其电路功能灵活，只要外接少许的阻容元件局就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。故在信号的产生于整形、自动检测及控制、报警电路、家用电器等方面都有广泛的应用。

6.1.1 电路组成

图555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是TTL晶体管；单极型内部采用的则是CMOS场效应管。功能完全一样，区别是TTL定时器驱动能力大于CMOS定时器。下面，以TLL集成定时器NE555为例进行介绍。

NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，主要由3个电阻R组成的分压器、2个高精度电压比较器C1和C2、1个基本RS触发器、1个作为放电的三极管V及输出驱动G3组成。

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图6.1 NE555集成定时器内部电路

图6.2所示为555定时器的逻辑符号和管脚图。

图6.2 555逻辑符号和管脚

1.分压器

分压器由3个阻值相等的电阻串联而成，将电源电压DD V 分为三等份，其作是为比较器C 1和C 2提供2个参考电压V +1（比较器C1同相输入端，管脚5）、V -2（比较器C 2反相输入端），若控制电压端C O 悬空或通过电容接地，则有：

DD V V 3

12

=- 如果在TH 端外接电压可改变比较器C 1和C2的参考电压。

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2.比较器

比较器 C 1和C 2是两个结构完全相同的高精度电压比较器。C 1的输入端为阈值控制端TH （管脚6）。

当1+>V V TH 时，比较器 C 1输出端u C1为低电平，即逻辑“0”； 当1+

当2->V V TR 时，比较器 C 2输出端u C2为高电平，即逻辑“1”； 当2-

基本RS 触发器由两个 “与非”门G 1和G 2组成。C 1、C 2的输出电压u C1、u C2作为基本RS 触发器的输入端。u C1、u C2状态改变，决定触发器输出端Q 和Q 端的状态。

D R 是专门设置的可从外部进行置“0”的复位端，当Q =0时，经反相后将 “与

非”门封锁输出为0。

4.放电开关和输出驱动

放电开关由一个晶体三极V 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DIS 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。

反相器G 3构成输出驱动，具有一定的电流驱动能力。同时，输出级还起隔离负载对定时器影响的作用。

6.1.2 定时器的逻辑功能

结合图6.1所示电路结构图及上述分析，可以很容易得到NE555定时器的功能如下表6.1所示。

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表6.1 NE555功能表

7.1.3课题与实训1 555定时器逻辑功能测试

1. 实训任务

1）用仪表仪器测试555定时器的逻辑功能。

2）分析和仿真555定时器的逻辑功能。

3）记录并比较测试结果.

2. 实训要求

1）熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。

2）小组之间相互学习和交流，比较实训结果。

3. 实训设备及元器件

1）实训设备：直流稳压电源1台、面包板1块、单股导线若干、万用表（数字表、指针表各1块）。

2）实训器件：电容0.01uF1个、电阻1K1个、NE5551块。

4. 测试内容

1）测试电路。测试电路如图6.3所示。

2）测试步骤

（1）按图6.3接好电路，并在放电端DIS和输出端OUT分别接入电压表XHH1和XHH2，用来测量各自的电压值。

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图6.3 555定时器功能测试电路

（2）将开关J1打到左边（复位端RES 为高电平）， 接入电源电压V DD =6V 。并使V CC =4.5V （既满足TH V DD

V 3

2>， TR V DD

V 3

1>），分别用电压表XHH1和XHH2测量555定

时器的输出端OUT 和放电端DIS 的电压并记录在表6.2中。 （3）保持步骤②的条件不变，并使V ＣＣ=3V （既满足TH V DD V 3

2

<， TR V DD V 3

1>），分

别将电压表XHH1和XHH2的读数记录在表6.2中。

（4）保持步骤(2)的条件不变，并使VCC=3V （既满足

TH

V DD V 3

2

<， TR

V DD V 3

1

<），分别将电压表XHH1和XHH2的读数记录在表6.2中。 （5）将开关J1打到右边（复位端RES 为低电平）。分别将电压表XHH1和XHH2的读数记录在表6.2中。

5. 测试结论

将上述测量结果与555定时器的功能表6.1加以比较。