555定时器讲解资料课件

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字电路课件,参考书：,1、康华光主编 电子技术基础 数字部分（第四版）,2、阎 石主编 数字电子技术基础 （第四版）,3、余孟尝主编 数字电子技术基础简明教程 （第二版）,8.4 555定时器,555定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、压控振荡器等多种应用电路。,GND,图8-1-1 555定时器电路框图,图8-1-2 555定时器符号图,8.4.1 555定时器的工作原理,地,低触发端,高触发端,放电端,电源端,清零端,输出端,电压控制端,555,555定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个 5k,电阻组成的分压器,等部分构成，电路如图所示。,电阻分压器,比较器,触发器,反相器,图8-1-1 555定时器电路框图,555,真值表的第一行,0,0,1,1,0,导通,清零,0,保持,保持,555,0,0,1,0,1,1,0,真值表的第二行,从第二行到第三行,导通,0,真值表的第四行,1,0,0,1,0,1,0,1,截止,从第四行返回 第三行,0,0,保持,保持,1,截止,回差现象,从555定时器的功能表可以看出：,555,定时器有两个阈值电平，分别是,1/3V,CC,和,2/3V,CC,；,2.,输出端为低电平时三极管,T,D,导通，,7,角输出低电平；输出端为高电平时三极管,T,D,截止， 如果,7,角接一个上拉电阻，,7,角输出为高电平。所以当,7,角接一个上拉电阻时，输出状态与,3,角相同。,555,8.4.2 555定时器的典型应用电路,8.4.2.1 单稳态触发器,图8-2-1 单稳态触发器电路图,图8-2-2 单稳态触发器的波形图,555,555单稳态触发器的工作波形如下：,注意：触发脉冲必须是窄脉冲，要比暂稳态的时间,t,w,还要短。否则触发作用始终存在，输出将不会在,u,C,达到2,V,CC,/3时返回低电平。,图8-2-2 单稳态触发器的波形图,555,单稳态触发器暂稳态时间的计算：,根据,u,C,的波形，由过渡过程公式即可计算出暂稳态时间,t,w,，,t,w,电容C从0V充电到2,V,CC,/3的时间，根据三要素方程：,注意:触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2,V,CC,/3,低电平必须小于1,V,CC,/3，否则触发无效。,为此需要确定三要素：,u,C,(0) =0V、,u,C,(),=V,CC,、,=,RC，,当,t= t,w,时，,u,C,(,t,w,) =2,V,CC,/3代入公式。于是可解出,555,单稳态触发器构成反相器,触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。,图8-2-3 单稳态触发器构成反相器的波形图,555,这里要注意R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图4.27是555定时器 单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位 。,图4.27 555定时器单稳态触发器的示波器波形图,555,8.4.2.2,555定时器构成多谐振荡器,555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图22-2-4所示。它是将两个触发端2角和6角合并在一起，放电端7角接于两电阻之间。,图8-2-5 多谐振荡器的波形,图8-2-4 多谐振荡器电路图,t,u,c,t,u,o,O,O,555,多谐振荡器参数的计算,t,u,c,t,u,o,O,O,t,w1,t,w2,输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：,t,w1,：,u,C,(0) =,V,CC,/3 V、,u,C,(),=V,CC,、,1,=(,R,A,+,R,B,),C、,当,t= t,w1,时，,u,C,(,t,w1,) =2,V,CC,/3代入三要素方程。于是可解出,t,w2,：,u,C,(0) = 2,V,CC,/3 V、,u,C,() =0V、,1,=,R,B,C、,当,t= t,w2,时，,u,C,(,t,w2,) =,V,CC,/3代入公式。于是可解出,555,图8-2-6是555定时器多谐振荡器的示波器波形图，多谐振荡器的供电电压为5V。上面的一个是输出波形，幅度382.5mV，示波器探头有10倍衰减，实际幅度是3.8V；下面的一个是定时电容器上的波形，图中显示充放电波形的峰峰值是1.625V，波谷距零线的距离大约也是1.61.7V，正好是555定时器的二个阈值的数值。,图8-2-6 555定时器多谐振荡器的示波器波形图,555,对于图8-2-7所示的多谐振荡器，因,T,1,T,2,，它的占空比大于50% ，占空比不可调节。图4.31是一种占空比可调的电路，,该电路因加入了二极管，使电容器的充电和放电回路不同，可以调节电位器使充、放电时间常数相同。如果,R,A,=,R,B,，调节电位器可以获得50%的占空比。,图8-2-7 占空比可调的多谐振荡器,555,振荡周期:,555定时器构成施密特触发器,由于施密特触发器无须放电端，所以利用放电端与输出端状态相一致的特点，从放电端加一上拉电阻后，可以获得与3脚相同的输出。但上拉电阻可以单独接另外一组电源，以获得与3脚输出不同的逻辑电平。,555定时器构成施密特触发器的电路图如图22-2-8所示,施密特触发器属于波形变换电路，该电路可以将正弦波、三角波、锯齿波变为脉冲信号。,图8-2-8 施密特触发器电路图,施密特触发器的工作原理和多谐振荡器基本一致，无原则不同。只不过多谐振荡器是靠电容器的充放电去控制电路状态的翻转，而施密特触发器是靠外加电压信号去控制电路状态的翻转。所以，在施密特触发器中，外加信号的高电平必须大于 ，低电平必须小于 ，否则电路不能翻转。,555,施密特触发器的输出波形如下：,u,i,0,0,u,O,t,t,2,V,CC,/3,1,V,CC,/3,图8-2-9 施密特触发器的波形图,施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图9.41表示的是将三角波整形为方波,其它形状的输入波形也可以整形为方波。,动画4_7,图8-2-8 施密特触发器电路图,555,图8-2-10是施密特触发器（电源电压5V）的示波器波形图，对应输出波形翻转的555定时器的二个阈值，一个是对应输出下降沿的3.375V，另一个是对应输出上升沿的1.688V，施密特触发器的回差电压是3.375-1.688=1.688V。在放电端7脚加一个上拉电阻，接10V电源，可以获得一个高、低电平与3脚输出不同，但波形的高、低电平宽度完全一样的第二个输出波形，这个波形可以用于不同逻辑电平的转换。,图8-2-10 施密特触发器的示波器波形图,555,8.2.4 555定时器构成压控振荡器(VCO),一般的振荡器若要改变振荡频率必须改变选频网络的参数值。上述555定时器构成的振荡器，只要在5角加入控制电压。改变控制电压就可改变振荡器的频率，这样的振荡器就是电压控制振荡器，简称压控振荡器，用VCO表示。,图8-2-11 压控振荡器电路图,555,555定时器构成的压控振荡器如图所示，波形图如图所示。,图8-2-11 压控振荡器电路图,t,u,c,t,u,o,O,O,图8-2-12 压控振荡器波形图,为了使,u,5,的控制作用明显，,u,5,应是一个低阻的信号源。因为555定时器内部的阈值是由三个5k,的电阻分压取得，,u,5,的内阻大或串入较大的电阻，压控作用均不明显。,低阻信号源,555,压控振荡器参数的计算,t,w1,t,w2,输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：,t,w1,：,u,C,(0) =,u,5,/2、,u,C,(),=V,CC,、,1,=(,R,A,+,R,B,),C、,当,t= t,w1,时，,u,C,(,t,w1,) =,u,5,代入三要素方程。于是可解出,t,w2,：,u,C,(0) =,u,5,、,u,C,() =0V、,1,=,R,B,C、,当,t= t,w2,时，,u,C,(,t,w2,) =,u,5,/2代入公式。于是可解出,t,u,c,t,u,o,O,O,振荡周期:,555,