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1、先介绍下 555 定时器的基础知识，然后讲 555 定时器单稳态触发器 一、一、555555 定时电路定时电路 555 定时电路的应用十分广泛,它由 TTL 集成定时电路和 CMOS 集成定时电路,这 二者功能完全相同,不同之处是:TTL 集成定时电路的驱动能力比 CMOS 集成定时 电路大. 1 1、555555 定时电路的组成定时电路的组成 555 定时电路是由三个 5 千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比较器、一 个基本 R-S 触发器、一个作为放电通路的管子及输出驱动电路组成。它的逻辑 电路图为：如图（1）所示 它的逻辑符号为：如图（2）所示 功能描述：（功能表如表 3 所示） 当输入
2、端 R R 为低电平时，不管别的输入端为何种情况，输出为低电平低电平,CMOS,CMOS 管管 工作工作。 当引脚 6 的输入电平大于大于 2/3U2/3U DDDD 并且引脚 2 的输入电平大于大于 1/3U1/3U DDDD,输出为低电 低电 平平,CMOS,CMOS 管工作管工作 当引脚 6 的电平小于小于 2/3U2/3U DDDD 并且引脚 2 的输入电平大于大于 1/3U1/3U DD,DD,输出为原状态. 当引脚 2 的电平小于小于 1/3U1/3U DD,DD,电路输出为高电平,NMOS 管关断. 例例 1.1.555 集成电路,改变电压控制端(引脚 5)的电压可改变( ) A
3、.高触发端,低触发端的电平 B.555 定时电路的高低电平 C.开关放电管的开关电平 D.置0端 R 的电平 答案为: A 例例 2.2.555 定时电路 R 端的作用是什麽? 答:它的作用是:复0.不管 555 定时电路是何种状态,只要 R 输入为低电平,输 出即为低电平；只有它输入为高电平时定时电路才工作。 单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二， 在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持 一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅 决定于电路本身的参数。 单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（
4、产生一定宽度的脉冲）、整 形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定 的时间之后输出）等。 一一 用用 555555 定时器单稳态触发器定时器单稳态触发器 1. 电路组成及工作原理 （1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当电路无触发信号时，vI保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端 vO保持 低电平，555 内放电三极管 T 饱和导通，管脚 7“接地”，电容电压 vC为 0V。 （2）vI下降沿触发 当 vI下降沿到达时，555 触发输入端（2 脚）由高电平跳变为低电平，电路被触 发，vO由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。 （3）暂稳态的维持时间 在
5、暂稳态期间，555 内放电三极管 T 截止，VCC经 R 向 C 充电。其充电回路为 V CCRC地，时间常数 1=RC，电容电压 vC 由 0V 开始增大，在电容电压 vC 上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变。 图 8.41 用 555 定时器构成的单稳态触发器及工作波形 （4）自动返回（暂稳态结束）时间 当 vC上升至阈值电压 三极管 T 由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C 经放电三极管对地迅速 放电，电压 vC由迅速降至 0V（放电三极管的饱和压降），电路由暂稳态 时，输出电压 vO由高电平跳变为低电平，555 内放电 重新转入稳态。 （5）恢复过程 当暂稳态结束后，电容
6、C 通过饱和导通的三极管 T 放电，时间常数 2=RCESC， 式中 RCES是 T 的饱和导通电阻， 其阻值非常小， 因此 2 之值亦非常小。 经过 （3 5） 2 后，电容 C 放电完毕，恢复过程结束。 恢复过程结束后， 电路返回到稳定状态， 单稳态触发器又可以接收新的触发信号。 2. 主要参数估算 (1) 输出脉冲宽度 tW 输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。由图 8.41 （b）所示电容电压vC的工作波形不难看出 vC（0+）0V，vC（）=VCC，vC（t W）= ，代入 RC 过渡过程计算公式，可得 上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度单稳态触发器输出脉冲宽度
7、 t tW W 仅决定于定时元件仅决定于定时元件 R R、C C 的取值，与的取值，与 输入触发信号和电源电压无关，调节输入触发信号和电源电压无关，调节 R R、C C 的取值，即可方便的调节的取值，即可方便的调节 t tW W。 。 （2）恢复时间 tre 一般取 tre=（35） 2，即认为经过 35 倍的时间常数电容就放电完毕。 （3）最高工作频率 fmax 若输入触发信号 vI是周期为 T 的连续脉冲时，为保证单稳态触发器能够正常工 作，应满足下列条件： T tWtre 即 vI周期的最小值 Tmin应为 tWtre，即 Tmin= tWtre 因此，单稳态触发器的最高工作频率应为 需
8、要指出的是，在图 8.41 所示电路中，输入触发信号 vI的脉冲宽度（低电平 的保持时间），必须小于电路输出 vO的脉冲宽度（暂稳态维持时间 tW），否则 电路将不能正常工作。 因为当单稳态触发器被触发翻转到暂稳态后， 如果 vI端的 低电平一直保持不变，那么 555 定时器的输出端将一直保持高电平不变。 解决这一问题的一个简单方法，就是在电路的输入端加一个RC 微分电路，即当 vI为宽脉冲时，让 vI经 RC 微分电路之后再接到 vI2端。不过微分电路的电阻应 接到 VCC，以保证在 vI下降沿未到来时，vI2端为高电平。 555 定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便
9、，只需 外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生 与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。 目前生产的定时器有双极型和 CMOS 两种类型，其型号分别有 NE555（或 5G5 55）和 C7555 等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS 产品型号的最后四位数码都是 7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列 基本相同。 一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而 CMOS 定时电路具有低功耗、输入 阻抗高等优点。555 定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双 极型定时器电源电压范围为 516V，
10、最大负载电流可达200mA；CMOS 定时器 电源电压变化范围为 318V，最大负载电流在 4mA 以下。 一一 555555 定时器的电路结构与工作原理定时器的电路结构与工作原理 1555 定时器内部结构： （1）由三个阻值为 5k 的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器 C1和 C2： v+v ，vo=1； v+v ，vo=0。 （3）基本 RS 触发器； （4）放电三极管 T 及缓冲器 G。 2工作原理。 当 5 脚悬空时，比较器 C1和 C2的比较电压分别为和。 （1）当 vI1，vI2时，比较器 C1输出低电平，C2输出高电平，基本 RS 触发器被置 0 0，放电三极管 T 导通
11、，输出端 vO为低电平。 （2）当 vI1，vI2时，比较器 C1输出高电平，C2输出低电平，基本 RS 触发器被置 1 1，放电三极管 T 截止，输出端 vO为高电平。 （3）当 vI1时，比较器 C1输出高电平，C2也输出高电平，即 基本 RS 触发器 R=1 1，S=1 1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 图 8.11 555 定时器的电气原理图和电路符号 (a)原理图（b）电路符号 由于阈值输入端(vI1) 为高电平（ 端称为高触发端（TH）。 ）时，定时器输出低电平，因此也将该 因为触发输入端(vI2)为低电平（）时，定时器输出高电平，因此也将该端 称为低触发端（TL）。 如果在电压控制端（5 脚）施加一个外加电压（其值在 0VCC之间），比较器 的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响 电路的工作状态。 另外，RD为复位输入端，当 RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出 vo为低电平，即 RD的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。 二二555555 定时器的功能表定时器的功能表 表 8.11 555 定时器功能表 阈值输入(vI1)触发输入(vI2)复位(RD)输出(vO)放电管 T 0 0 导通 导通 10 11 1不变