《數(shù)字電子技術(shù)教程》課件項(xiàng)目六 555定時(shí)器的應(yīng)用

1、? ?數(shù)字電子技術(shù)教程數(shù)字電子技術(shù)教程? ?課課件工程六件工程六 555555定時(shí)器的定時(shí)器的應(yīng)用應(yīng)用6.1 555定時(shí)器概述定時(shí)器概述 555定時(shí)器采用雙列直插式封裝形式，共有8個(gè)引腳，各引腳的功能分別為： 1端為接地端。 2端為低觸發(fā)端。當(dāng)C0端不外接參考電源時(shí)，此端電位低于VCC/3時(shí)，電壓比較器C1輸出低電平，反之輸出高電平。 3端為輸出端。 4端為復(fù)位端，此端輸入低電平可使輸出端為低電平。正常工作時(shí)應(yīng)接高電平。 5端為電壓控制端。此端外接一個(gè)參考電源時(shí)，可以改變上、下兩比較器的參考電平的值，無輸入時(shí)，UC0=2VCC/3。 6端為高觸發(fā)端。當(dāng)C0端不外接參考電源時(shí)，此端電位高于2VC

2、C/3時(shí)，電壓比較器C1輸出低電平，反之輸出高電平。 7端為放電端。當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，外電路電容上的電荷可以通過它釋放，7端也可以作為集電極開路輸出端。 8端為電源端。 6.2 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 555定時(shí)器內(nèi)部電路如圖5-2所示, 一般由分壓器、比較器、觸發(fā)器和開關(guān)及輸出等四局部組成。 1.分壓器 分壓器由三個(gè)等值的5K電阻串聯(lián)而成，將電源電壓Vcc分為三等份，作用是為比較器提供兩個(gè)參考電壓UR1、UR2，假設(shè)控制端CO懸空或通過電容接地，那么: 假設(shè)控制端C0外加控制電壓那么:123CCRVU23CCRVU1RCOUU22CORUU圖5-2 555定時(shí)器內(nèi)部電路

3、 2. 比較器比較器 比較器是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放比較器是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放C1、C2構(gòu)成。構(gòu)成。 C1用來比較參考電壓用來比較參考電壓UR1和高電平觸發(fā)端電壓和高電平觸發(fā)端電壓UTH；當(dāng)；當(dāng)UTH UR1，集成運(yùn)放，集成運(yùn)放C1輸出輸出UC1=0; 當(dāng)當(dāng)UTHUR1，集成運(yùn)放，集成運(yùn)放C1輸出輸出UC1=1。 C2用來比較參考電壓用來比較參考電壓UR2和低電平觸發(fā)端電壓和低電平觸發(fā)端電壓 : 當(dāng)當(dāng) UR2，集成運(yùn)放集成運(yùn)放C2輸出輸出UC2=1; 當(dāng)當(dāng) UR2，集成運(yùn)放，集成運(yùn)放C2輸出輸出UC2=0。 3.根本根本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 當(dāng)當(dāng) =01時(shí)，時(shí)，Q=0， =1;當(dāng)當(dāng) =10

4、時(shí)，時(shí)，Q=1， =0。 4.開關(guān)及輸出開關(guān)及輸出 放電開關(guān)由一個(gè)晶體三極管組成，其基極受根本放電開關(guān)由一個(gè)晶體三極管組成，其基極受根本RS觸發(fā)器輸出端觸發(fā)器輸出端Q控制。當(dāng)控制。當(dāng)Q=1時(shí)，三極管導(dǎo)通，放電端時(shí)，三極管導(dǎo)通，放電端V通過導(dǎo)通的三極管為外電路提通過導(dǎo)通的三極管為外電路提供放電的通路；當(dāng)供放電的通路；當(dāng)Q=0，三極管截止，放電通路被截?cái)?。輸出緩沖器，三極管截止，放電通路被截?cái)?。輸出緩沖器G3用于增大對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力和隔離負(fù)載對(duì)用于增大對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力和隔離負(fù)載對(duì)555集成電路的影響。集成電路的影響。 555定時(shí)器功能表如表定時(shí)器功能表如表5-1所示所示TRUTRUTRURSQRS

5、Q表5-1 555定時(shí)器功能表RTRU32Vcc3Vcc32Vcc3Vcc32Vcc3Vcc輸 入輸 出UTHOUT放電管V狀態(tài)00與地導(dǎo)通1 0與地導(dǎo)通1 保持原狀態(tài)保持原狀態(tài)1 1與地?cái)嚅_6.3 555定時(shí)器的應(yīng)用定時(shí)器的應(yīng)用6.3.1 555電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器 將555定時(shí)器的第2、6引腳連接到一起作為輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器，其第5腳通過電容接地防止外界信號(hào)對(duì)參考電壓的干擾。 1. 工作原理工作原理 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓ui 時(shí)，電壓比較器時(shí)，電壓比較器C1和和C2的輸出的輸出uc11，uc20，根本，根本RS觸發(fā)器置觸發(fā)器置1，Q1、 0，這時(shí)輸出，這時(shí)輸出u

6、oUOH1。 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓ui上升到上升到 ui 時(shí)，時(shí)，uc11、uc21，根本，根本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，即輸出觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，即輸出uoUOH1。 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓ui繼續(xù)上升到繼續(xù)上升到ui 時(shí)，時(shí)，uc10、uc21，RS觸發(fā)器觸發(fā)器置置0，Q0、 1，輸出，輸出uo由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，即由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，即uo0。 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓ui由以上逐漸下降到由以上逐漸下降到 ui 時(shí)，電壓比較器的時(shí)，電壓比較器的輸出分別為輸出分別為uc11、uc21。根本。根本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即Q0、 1，輸出，輸出uoUOL0。 當(dāng)輸入

7、電壓當(dāng)輸入電壓ui繼續(xù)下降到繼續(xù)下降到ui 時(shí)，時(shí)，uc11、uc20，RS觸發(fā)器觸發(fā)器置置1，Q1、 0，uo由低電平躍到高電平由低電平躍到高電平UOH。 CCV31QQCCV31CCV32CCV32QCCV31CCV32QCCV31Q圖6-4 施密特觸發(fā)器電壓變換 可見，當(dāng)輸入電壓ui上升到ui 時(shí)，電路輸出uo發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，當(dāng)ui下降到 時(shí)，uo又一次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路在輸入電壓上升和下降過程中的兩次翻轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓不同，所以，電路的正向閾值電壓UT+ ，負(fù)向閾值電壓UT- 。 施密特觸發(fā)器的回差電壓UT為 ： UTUT+UT- 施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性如以下圖5-5所示：CCV32C

8、CV31CCV32CCV31CCV32CCV31CCV31圖6-5 施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性 2. 施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用 1波形變換波形變換 將任何符合特定條件的輸入信號(hào)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的矩形波輸出信號(hào)。將任何符合特定條件的輸入信號(hào)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的矩形波輸出信號(hào)。圖6-6 波形變換2幅度鑒別幅度鑒別 圖6-7 幅度鑒別3脈沖整形。脈沖整形。 圖6-8 脈沖整形6.3.2 555電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路只存在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，其特點(diǎn)是：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路只存在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，其特點(diǎn)是： 電路在無外加觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，處于

9、一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)，稱之電路在無外加觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，處于一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)，稱之為穩(wěn)態(tài)；為穩(wěn)態(tài)； 當(dāng)輸入端有外加觸發(fā)脈沖信號(hào)作用時(shí)，輸出狀態(tài)立即發(fā)生跳變，當(dāng)輸入端有外加觸發(fā)脈沖信號(hào)作用時(shí)，輸出狀態(tài)立即發(fā)生跳變，進(jìn)入暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，稱之為暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路自動(dòng)回到原進(jìn)入暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，稱之為暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路自動(dòng)回到原來的穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間長(zhǎng)短與電路參數(shù)有關(guān)。來的穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間長(zhǎng)短與電路參數(shù)有關(guān)。 由由555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖6-9所示，工作原理如下：所示，工作原理如下： 555定時(shí)器第定時(shí)器第2腳為觸發(fā)信號(hào)腳為觸發(fā)信號(hào)ui的輸入端，在沒有觸發(fā)信

10、號(hào)作用時(shí)該的輸入端，在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)該腳為高電平。電路接通電源后有一個(gè)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的過程，即電源通過腳為高電平。電路接通電源后有一個(gè)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的過程，即電源通過電阻電阻R向電容向電容C充電，當(dāng)電容充電，當(dāng)電容C兩端電壓到達(dá)兩端電壓到達(dá)uc 時(shí)，即時(shí)，即UTH ，同時(shí)，由于，同時(shí)，由于ui為高電平，所以為高電平，所以 。 CCV31TRUCCV32CCV32 根據(jù)555定時(shí)器功能表可知，此時(shí)電路輸出為低電平，放電管V導(dǎo)通，電容C通過放電管V放電使得UTH0 ，輸出仍為低電平，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。 CCV32圖6-9 555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 當(dāng)輸入端ui有負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)時(shí)，第2腳 ，輸出

11、翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管V截止，電源通過電阻R開始給電容C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，當(dāng)電容C兩端電壓到達(dá)uc 時(shí)，即UTH ，此時(shí)觸發(fā)信號(hào)負(fù)脈沖已經(jīng)撤消回到高電平，第2腳 ，輸出又翻轉(zhuǎn)為低電平，放電管V導(dǎo)通，電容C通過放電管V放電，電路回到穩(wěn)定狀態(tài)。其工作波形如圖6-10所示： 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的脈沖寬度tW為暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間，它實(shí)際上為電容C上的電壓由0V充到 所需的時(shí)間，計(jì)算公式為：tWRCln31.1RC TRUCCV31CCV32CCV32TRUCCV31CCV32圖6-10 工作波形圖2. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1脈沖整形脈沖整形 脈沖信號(hào)在經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸后其邊沿會(huì)變差或在波形上疊加了脈沖信號(hào)在經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸后其邊沿會(huì)變差或在波形上疊加了某些干擾。為了使這些脈沖信號(hào)變成符合要求的波形，這時(shí)可利用某些干擾。為了使這些脈沖信號(hào)變成符合要求的波形，這時(shí)可利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行整形。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行整形。2定時(shí)定時(shí) 由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可輸出寬度和幅度符合要求的矩形脈沖，因由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可輸出寬度和幅度符合要求的矩形脈沖