電路基礎(chǔ)與集成電子技術(shù)-143555定時器課件

1、14.3.1 555定時器的工作原理14.3.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14.3.3 多諧振蕩器14.3.4 施密特觸發(fā)器14.3 555定時器14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03 555定時器主要由比較器、觸發(fā)器、反相器和由三個 5k電阻組成的分壓器等部分構(gòu)成，電路如圖所示。 555定時器是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合集成電路。它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、壓控振蕩器等多種應用電路。14.3.1 555定時器的工作原理14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03電阻分壓器比較器觸發(fā)器反相器圖14.3.1 555定時器電路框圖放電管14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03GND圖14.3

2、.1 555定時器電路框圖圖 555定時器符號圖地低觸發(fā)端高觸發(fā)端放電端電源端清零端輸出端電壓控制端 555定時器是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合集成電路。它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、壓控振蕩器等多種應用電路。14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03真值表的第一行00110導通清零0保持保持0010110真值表的第二行從第二行到第三行導通0真值表的第四行10010101截止從第四行返回 第三行00保持保持1截止回差現(xiàn)象-614章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03 CV TH TL R OUT DIS 直流 L L L通 懸空 2VCC/3 VCC/3 H L L通 交流 2VCC/

3、3 VCC/3 H LH 通斷 接地 2VCC/3 VCC/3 H H H斷 從555定時器的功能表可以看出幾個特點：1. 有兩個閾值電平，分別是電源電壓的1/3和2/3；2. 輸出從低到高，從高到低有回差；3. 輸出端和放電端的狀態(tài)一致，要通都通，要斷都斷；4. 輸出與兩觸發(fā)端是反相關(guān)系。 表-6 555定時器功能表 14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的區(qū)別： 雙穩(wěn) 單穩(wěn) 多諧 觸發(fā)信號輸出14.3.2 555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖14.3.2所示。 初始狀態(tài)下，沒有觸

4、發(fā)，ui是高電平，所以輸出是低電平。 當ui加上觸發(fā)低電平時，輸出將跳變到高電平，放電管關(guān)斷。 放電管關(guān)斷，電源將經(jīng)過R向 C充電，uC按指數(shù)規(guī)律上升。 此時， ui已經(jīng)撤消，變?yōu)楦唠娖?，所以當uC充電到上限閾值電平（VCC2/3）時，輸出將跳變?yōu)榈碗娖健Ｍ瓿梢淮螁畏€(wěn)過程。 圖14.3.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖 CV TH TL R OUT DIS 直流 L L L通 懸空 2VCC/3 VCC/3 H L L通 交流 2VCC/3 VCC/3 H LH 通斷 接地 2VCC/3 VCC/3 H H H斷14.3.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)時

5、間的計算： 根據(jù)uC的波形，由過渡過程公式即可計算出暫穩(wěn)態(tài)時間tw ， tw電容C從0V充電到2 VCC /3的時間，根據(jù)三要素方程： 注意:觸發(fā)輸入信號的邏輯電平，在無觸發(fā)時是高電平，必須大于2VCC/3,低電平必須小于1VCC/3，否則觸發(fā)無效。 為此需要確定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 當t= tw時，uC (tw) =2 VCC /3代入公式。于是可解出14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03 這里要注意R的取值不能太小，若R太小，當放電管導通時，灌入放電管的電流太大，會損壞放電管。圖14.3.3是555定時器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的示波器波形圖，從圖

6、中可以看出觸發(fā)脈沖的低電平和高電平的位置，波形圖右側(cè)的一個小箭頭為0電位 。 圖14.3.3 555定時器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的示波器波形圖0電位0電位14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.0314.3.3 多諧振蕩器 555定時器構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖14.3.4所示。它是將兩個觸發(fā)端合并在一起，放電端接于兩電阻之間。 利用電容器的充放電來代替外加觸發(fā)信號，所以，電容器上的電壓信號應該在兩個閾值之間按指數(shù)規(guī)律轉(zhuǎn)換。充電回路是RA、RB和C，此時相當輸入是低電平，輸出是高電平； 圖14.3.4 多諧振蕩器電路圖 14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.0300uOtt2VCC/3tw1u

7、C1VCC/3tw2 圖14.3.5 多諧振蕩器波形圖 多諧振蕩器的有關(guān)波形如下其工作波形如圖14.3.5所示 ： 電容器之所以能夠放電，是由于有放電端7腳的作用，因7腳的狀態(tài)與輸出端一致，7腳為低電平電容器即放電。 當電容器充電達到時，即輸入達到高電平時，電路的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出為低電平，電容器開始放電。當電容器放電達到時，電路的狀態(tài)又開始翻轉(zhuǎn), 如此不斷循環(huán)。14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03 多諧振蕩器參數(shù)的計算tuctuoOOtw2輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 當t

8、= tw1時，uC (tw1) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、當t= tw2時，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出tw114章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03 對于圖14.3.4所示的多諧振蕩器，因T1T2，它的占空比大于50% ，占空比不可調(diào)節(jié)。圖14.3.6是一種占空比可調(diào)的電路，該電路因加入了二極管，使電容器的充電和放電回路不同，可以調(diào)節(jié)電位器使充、放電時間常數(shù)相同。如果RA=RB，調(diào)節(jié)電位器可以獲得50%的占空比。圖14.3.6 占空比可調(diào)的多諧振蕩器14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路 2010.03 由于施密特觸發(fā)器無須放電端，所以利用放電端與輸出端狀態(tài)相一致的特點，從放電端加一上拉電阻后，可以獲得與3腳相同的輸出。如VCC1和VCC2不同，可實現(xiàn)邏輯電平的轉(zhuǎn)換。 555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖如圖14.3.7所示,施密特觸發(fā)器屬于波形變換電路，該電路可以將正弦波、三角波、鋸齒波變?yōu)槊}沖信號。圖14.3.7 施密特觸發(fā)器電路圖14.3.4 施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器的工作原理和多諧振蕩器基本一致，無原則不同。只不過多諧振蕩器是靠電容器的充放電去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，而施密特觸發(fā)器是靠外加電壓信號去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。14章 觸發(fā)器和時序邏輯電路