555定時器及其應(yīng)用

9.1圖題9.1是用兩個555定時器接成的延時報警器。當(dāng)開關(guān)S斷開后，經(jīng)過一定的延遲時間后，揚聲器開始發(fā)聲。如果在延遲時間內(nèi)開關(guān)S重新閉合，揚聲器不會發(fā)出聲音。在圖中給定參數(shù)下，試求延遲時間的具體數(shù)值和揚聲器發(fā)出聲音的頻率。圖中G1是CMOS反相器，輸出的高、低電平分別為Voh=12V,Vol"0V。圖題9.5解：1.工作原理：圖題9.1由兩級555電路構(gòu)成，第一級是施密特觸發(fā)器，第二級是多諧振蕩器。施密特觸發(fā)器的輸入由R]、C1充放電回路和開關(guān)S控制，當(dāng)S閉合時，Vc=0V,施密特觸發(fā)器輸出高電平。施密特觸發(fā)器的輸出經(jīng)反相器去控制多諧振蕩器的RD端，當(dāng)施密特觸發(fā)器的輸出為高電平時，RD=0,多諧振蕩器復(fù)位，揚聲器不會發(fā)出聲音。當(dāng)開關(guān)S斷開2后，R「充放電回路開始充電，VC隨之上升，但在達到V=V之前，施密特觸11 C T+3CC發(fā)器的輸出仍為高電平時，RD=0,揚聲器仍不會發(fā)出聲音。這一段時間即為延遲時間。9一旦VC達到V=-V，施密特觸發(fā)器觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，RD=1,多諧振蕩器工C T+ 3CC D作，揚聲器開始發(fā)聲報警。求延遲時間：延遲時間由R]、c1充放電回路的充電過程決定：VC=VCS)+[vC(0+)-vC(g)]eT將vS)=V=12V V(0+)=0V t=R1C1代入上式，得：v=V(1一e"昭)CCCVOVO的頻率變化范圍為:2t=tA時，v=-V代入上式，整理得延遲時間：1 C3CCt=RCln3"1.1RC=1.1X106+10X10-6=11S111揚聲器發(fā)聲頻率：f11= - = u0.95MHz0.7(R+2R)C 0.7x15x103x0.01x10-62 3 2

圖題9.2所示電路是由兩個555定時器構(gòu)成的頻率可調(diào)而脈寬不變的方波發(fā)生器，試說明其工作原理；確定頻率變化的范圍和輸出脈寬；解釋二極管D在電路中的作用。圖題9.2解：1.工作原理：第一級555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，第二級構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，第一級的輸出脈沖信號作為第二級電路的輸入觸發(fā)信號,使第二級輸出vo的頻率與多諧振蕩器輸出信號的頻率相同，所以調(diào)節(jié)可變電阻R],就可以改變VO的頻率。但VO的脈寬是由單穩(wěn)的參數(shù)決定的，因單穩(wěn)的參數(shù)不變，所以VO的脈寬不變。于是，就可以得到頻率可調(diào)而脈寬不變的脈沖波了。2.確定頻率變化的范圍和輸出脈寬： 10.7(氣+R2+* 說明電路的組成及工作原理。R3)C1 說明電路的組成及工作原理。輸出脈寬： tpo=1.1R5C3二極管D在電路中的作用：二極管D在電路中起限幅作用，避免過大的電壓加于單穩(wěn)的輸入端，以保護定時器的安全。圖題9.3為一心律失常報警電路，圖中vI是經(jīng)過放大后的心電信號，其幅值v=4V。Im（1） 對應(yīng)VI分別畫出圖中v]、v2、v三點的電壓波形；I o1o2o

圖題9.3Vo2圖題9.3Vo2圖T9.3(a)(2)電路的組成及工作原理：第一級555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器，將心律信號整形為脈沖信號；第二級555定時器構(gòu)成可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，也稱為失落脈沖撿出電路。當(dāng)心律正常時，V】的頻o12率較高，周期較短，使得VC不能充電至2V，所以V2始終為高電平，V始終為低電C 3CC o2 o平，發(fā)光二極管D1亮，D2不亮，表示心律正常；當(dāng)心律異常時，脈沖間隔拉大，#】的12o12的周期加長，可使VC充電至2V，V2變?yōu)榈碗娖剑琕變?yōu)楦唠娖剑l(fā)光二極管d2C 3CC2 2

亮，D］不亮，表示心律失常。圖題9.4所示，555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，當(dāng)輸入信號為圖示周期性心電波形時試畫出經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后的輸出電壓波形。圖題9.4經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后的輸出電壓波形如圖T9.4(a)示。圖題9.5所示電路為一個回差可調(diào)的施密特觸發(fā)電路，它是利用射擊跟隨器的發(fā)射極電阻來調(diào)節(jié)回差的。試求：(1)分析電路的工作原理；(2)當(dāng)Rel在50?100Q的范圍內(nèi)變動時，回差電壓的變化范圍。圖T9.5圖題9.5的電路是利用射極跟隨器的射極電阻來改變回差電壓的施密特觸發(fā)器。設(shè)R2兩端的電壓為V2,三極管發(fā)射極對地的電壓為V,門電路的轉(zhuǎn)折電壓為22Vth。thTOC\o"1-5"\h\z當(dāng)VI足夠低時，V2<Vth,S=0,V<Vth,R=1,V2為高電平，V,為低電平。當(dāng)匕上I e2th eth o2 o1 I升至使V三Vth時，S由0轉(zhuǎn)向1,而V2仍小于Vth，所以R仍為1,這時V2、V,仍維eth e2 th o2 o1持原來的狀態(tài)。只有當(dāng)V2也升至Vth時，R由1轉(zhuǎn)向0,觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，V,變?yōu)楦唠奺2 th o1平,V2變?yōu)榈碗娖健＿@時對應(yīng)的VI為上限觸發(fā)電平VT,顯然V二匕^(R+R)+V。o2 I T+ T+R ele2 BEe2當(dāng)V］下降，使V2降至Vth時，，R又由0回到1,而而V仍大于Vth，所以S仍為1,I e2 th e th這時V2、V1仍維持前述的狀態(tài)，V1為高電平，V2為低電平。只有當(dāng)V也降至Vth時，o2o1 o1 o2 e thS才由1轉(zhuǎn)向0,觸發(fā)器發(fā)生又一次翻轉(zhuǎn)，V2回到高電平，V1回到低電平。這時對應(yīng)的21VI為下限觸發(fā)電平VT，顯然VT=Vth+VREoI T－ T－ thBE電路的回差電壓AV=V-V=￡吐VT T+ T-Rthe2當(dāng)R1在50?100Q的范圍內(nèi)變動時，回差電壓的變化范圍為1V?V。e1 2thth描述此施密特觸發(fā)器工作原理的波形如圖T9.5(a)。

vvI圖題9.5(a)9.6圖題9.6為一通過可變電阻RW實現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的多諧振蕩器，圖中Rw=Rw1+Rw2,試分析電路的工作原理，求振蕩頻率f和占空比q的表達式。工作原理：當(dāng)多諧振蕩器輸出端v為高電平時，放電三極管截止，V經(jīng)R］、R、D向電容Co CC1w1充電，充電時間常數(shù)為(R,+Rw1)C，電容C上的電壓vC伴隨著充電過程不斷增加。當(dāng)1w1 C2電容電壓vC增大至2V時，多諧振蕩器輸出端v由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，放電三極管C3cco由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電容C經(jīng)R2、Rw2放電三極管集電極(7腳)放電，放電時間常數(shù)為2w22(R2+RW2)C此后，電容C上的電壓VC伴隨著放電過程由2V點不斷下降。當(dāng)電容電壓2W2C3cc1vC減小至1V時，多諧振蕩器輸出端v由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，放電三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為C3cco截止，放電過程結(jié)束。此后，VCC經(jīng)Ri、RW1、D再向電容C充電，電容電壓vC由1VCC1W1 C3cc開始增大，繼續(xù)重復(fù)上述充電過程。振蕩頻率f= —0.7(R+R+R)C

12WR+R占空比q= iwiR+R+R

12W9.7圖題9.7是救護車揚聲器發(fā)聲電路。在圖中給定的電路參數(shù)下，設(shè)VCC=12V時,555定時器輸出的高、低電平分別為11V和0.2V，輸出電阻小于100Q，試計算揚聲器發(fā)聲的高、低音的持續(xù)時間。圖題9.7兩級555電路均構(gòu)成多諧振蕩器，由第一級的輸出去控制第二級的5端。而第一級多諧振蕩器的充放電時間常數(shù)遠大于第二級，這意味著第一級的振蕩周期遠大于第二級當(dāng)?shù)谝患夒娐返妮敵鰹榈碗娖綍r，致使第二級振蕩器的振蕩頻率較高，揚聲器發(fā)出高音。當(dāng)?shù)谝患夒娐返妮敵鰹楦唠娖綍r，致使第二級振蕩器的振蕩頻率較低，揚聲器發(fā)出低音。揚聲器發(fā)出低音的持續(xù)時間：0.7(R1+R2)C1=1.12S揚聲器發(fā)出高音的持續(xù)時間：0.7R2C1=1.05S9.8一過壓監(jiān)視電路如圖題9.8所示，試說明當(dāng)監(jiān)視電壓v超過一定值時，發(fā)光二x極管D將發(fā)出閃爍的信號。提示：當(dāng)晶體管T飽和時，555的管腳1端可認為處于地電位。

圖題9.8圖題9.8所示電路中，若1端接地，則555定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器。但現(xiàn)在定時器的1端通過三極管T接地，而管子的狀態(tài)由監(jiān)視電壓v決定。當(dāng)v未超限時，穩(wěn)壓X X管DZ截止，三極管T也截止，定時器的1端相當(dāng)于開路，振蕩器不工作，發(fā)光二極管D不閃爍；當(dāng)v超限時，穩(wěn)壓管DZ擊穿，隨之三極管T飽和導(dǎo)通，定時器的1端相當(dāng)于xZ接地，振蕩器正常工作，在輸出端得到脈沖信號，發(fā)光二極管D閃爍報警。9.9圖題9.9所示電路是由555構(gòu)成的鋸齒波發(fā)生器，三極管T和電阻R「R2、R12e構(gòu)成恒流源