電子技術教程-波形產(chǎn)生變換電路的設計課件

6.5波形產(chǎn)生變換電路的設計6.5.1555定時器的電路結構及工作原理6.5.2555定時器的應用實訓6-13：555定時器邏輯功能測試實訓6-14：555定時器應用波形產(chǎn)生變換電路的設計2022/12/1916.5波形產(chǎn)生變換電路的設計波形產(chǎn)生變換電路的設計202555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路，因集成電路內(nèi)部含有三個5千歐電阻而得名。

該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，且價格便宜，廣泛應用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測中。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/192555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路，目前生產(chǎn)的555定時器有雙極型和CMOS（單極型）兩種類型，主要廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品有如NE555、FX555、LM555和C7555等，他們的結構和工作原理大同小異，引出線也基本相同；有的還有雙電路封裝，稱為556。通常雙極型定時器具有較強的帶負載能力，而CMOS定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。555定時器工作的電源電壓范圍很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器的電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA，因此可以直接驅動小電動機、繼電器、喇叭和發(fā)光二極管；CMOS定時器電源電壓范圍為3～18V，最大負載電流在4mA以下。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/193目前生產(chǎn)的555定時器有雙極型和CMOS（單極型）兩種類型，6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1941．電路結構555定時器是一種將模擬電路和數(shù)字電路混合集成于一體的電子器件。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1951．電路結構555定時器由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD、和緩沖反相器G4組成。其中：1腳接地端。2腳低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖。6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖。4腳復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7伏）可使555定時器直接復位。5腳電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓。不用時，經(jīng)0.01μF的電容接“地”，以防止引入干擾。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1967腳放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電。3腳輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1～3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅動繼電器、發(fā)光二極管、揚聲器、指示燈等。8腳為電源端，可在5～18V范圍內(nèi)使用。1．電路結構6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1972．工作原理5腳經(jīng)0.01μF的電容接“地”，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=VCC、UR2=VCC。當

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時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器“置0”，G3輸出高電平，放電三極管TD導通，定時器輸出低電平，uO=UOL。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/198當

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時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時器輸出狀態(tài)亦保持不變。2．工作原理6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/199當

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時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平，uO=UOH。當

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時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平，uO=UOH。2．工作原理6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1910

如果在555定時器的電壓控制端（5腳）施加一個外接電壓（其值在0～VCC之間），比較器的參考電壓將發(fā)生變化，電路相應的高電平觸發(fā)電壓、低電平觸發(fā)電壓也將發(fā)生變化，進而影響電路的工作狀態(tài)。2．工作原理6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12將555定時器的2腳和6腳接在一起，可以構成施密特觸發(fā)器。6.5.2555定時器的應用2022/12/19111．用555定時器構成施密特觸發(fā)器由于施密特觸發(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。如果上拉電阻單獨接另外一組電源，如圖所示，則可以獲得與3腳不同的邏輯電平。將555定時器的2腳和6腳接在一起，可以構成施密特觸發(fā)器。66.5.2555定時器的應用2022/12/19121．用555定時器構成施密特觸發(fā)器假定輸入的觸發(fā)信號uI為三角波。設uI為低電平時（），根據(jù)555定時器的功能表可知，定時器的輸出為高電平。當uI的電壓逐漸升高到時，555定時器的輸出狀態(tài)保持不變。6.5.2555定時器的應用2022/12/18121．6.5.2555定時器的應用2022/12/19131．用555定時器構成施密特觸發(fā)器

當輸入電壓uI繼續(xù)上升到時，555定時器的輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉，跳變成低電平，此時對應的輸入電壓即為這個施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓。

輸入電壓繼續(xù)增加，555定時器仍然處于低電平，輸入電壓增加到最高點后逐漸下降，當時，555定時器的輸出狀態(tài)保持不變，輸出還是低電平狀態(tài)。6.5.2555定時器的應用2022/12/18131．6.5.2555定時器的應用2022/12/19141．用555定時器構成施密特觸發(fā)器當輸入電壓下降到

時，電路狀態(tài)又一次發(fā)生翻轉，輸出重新跳變成高電平，又返回到開始討論的情況。從這里可以看出這個施密特觸發(fā)器的負向閾值電壓為：回差電壓：6.5.2555定時器的應用2022/12/18141．6.5.2555定時器的應用2022/12/19151．用555定時器構成施密特觸發(fā)器以上的結論是在5腳沒有外接控制電壓的情況下得出的，如果在電壓控制端外接控制電壓，則可以通過改變控制電壓來調節(jié)施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓、負向閾值電壓以及回差。例如:在控制端外加電壓UCO，由圖6-64可以看出，施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓為、負向閾值電壓為，則回差，也就是說正向閾值電壓、負向閾值電壓、回差隨控制端的輸入電壓的變化而變化。

6.5.2555定時器的應用2022/12/18151．6.5.2555定時器的應用2022/12/19162．用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將555定時器的6號腳和7號腳接在一起，并添加一個電容C和一個電阻R，就可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

電容接在6號腳與地之間，電阻接在7號腳和電源之間。我們簡記為“七六一搭，下C上R”。這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負脈沖觸發(fā)的。穩(wěn)態(tài)時，這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出低電平。暫穩(wěn)態(tài)時，觸發(fā)器輸出高電平。如果忽略555內(nèi)部的放電晶體管的飽和壓降，則觸發(fā)器輸出電壓uO的脈沖寬度即為電容上的電壓從零上升到的時間6.5.2555定時器的應用2022/12/18162．6.5.2555定時器的應用2022/12/19172．用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

脈沖寬度取決于定時元件R、C的值，與觸發(fā)脈沖寬度無關，調節(jié)定時元件，可以改變輸出脈沖的寬度。這種電路產(chǎn)生的脈沖可以從幾個微秒到數(shù)分鐘，精度可達0.1%。通常電阻R的取值為幾歐姆到幾兆歐姆，電容的取值為幾百皮法到幾百微法。6.5.2555定時器的應用2022/12/18172．6.5.2555定時器的應用2022/12/19183．用555定時器構成多諧振蕩器先用555定時器構成施密特觸發(fā)器，再把這個施密特觸發(fā)器改接成多諧振蕩器。輸出端產(chǎn)生一個周期性矩形脈沖，其頻率為：要想得到正負脈寬接近相等的矩形波，要滿足條件?？梢酝ㄟ^調節(jié)電阻值來調節(jié)多諧振蕩器的輸出矩形脈沖的占空比。6.5.2555定時器的應用2022/12/18183．實訓6-13：555定時器邏輯功能測試2022/12/1919按圖接線，將8管腳接＋5V電源，1管腳接地，4管腳（

復位端）接實驗箱的邏輯電平開關，3管腳（輸出端uO）和7管腳(放電端)分別接發(fā)光二極管，檢查無誤后，方可進行測試。將測試結果填入表中。思考題：

將表6-42與表6-41相比較，看結果如何？實訓6-13：555定時器邏輯功能測試2022/12/18實訓6-14：555定時器應用2022/12/19201）用555定時器構成施密特觸發(fā)器（1）將555定時器的2腳和6腳接在一起，可以構成施密特觸發(fā)器。畫出電路圖，在實驗箱上連接電路。（2）在輸入端輸入振幅為5V頻率為1kHz的正弦波（使用信號發(fā)生器），用示波器觀測輸入，輸出波形。并繪出波形。實訓6-14：555定時器應用2022/12/18201）實訓6-14：555定時器應用2022/12/19212）用555定時器構成多諧振蕩器（1）將555定時器接成如圖所示電路。（2）用示波器觀察輸出端u0（3管腳）的波形。（3）測試出u0的振蕩周期T并計算出頻率f填入表中。實訓6-14：555定時器應用2022/12/18212）實訓6-14：555定時器應用2022/12/19223）用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）將555定時器接成圖所示電路，R=10kΩ，C=0.01μF。在其2管腳上加輸入信號uI（uI為方波，振幅0～5V逐漸增大、f=10KHz），用示波器觀察輸入、輸出的波形。（2）繪出輸入、輸出波形。（3）如果改變輸入信號頻率（例如f=1KHz；f=20KHz），觀察輸出波形的變化情況。實訓6-14：555定時器應用2022/12/18223）實訓6-14：555定時器應用2022/12/1923555定時器的可實現(xiàn)哪些邏輯功能？【想一想】實訓6-14：555定時器應用2022/12/1823556.5波形產(chǎn)生變換電路的設計6.5.1555定時器的電路結構及工作原理6.5.2555定時器的應用實訓6-13：555定時器邏輯功能測試實訓6-14：555定時器應用波形產(chǎn)生變換電路的設計2022/12/19246.5波形產(chǎn)生變換電路的設計波形產(chǎn)生變換電路的設計202555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路，因集成電路內(nèi)部含有三個5千歐電阻而得名。

該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，且價格便宜，廣泛應用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測中。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1925555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路，目前生產(chǎn)的555定時器有雙極型和CMOS（單極型）兩種類型，主要廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品有如NE555、FX555、LM555和C7555等，他們的結構和工作原理大同小異，引出線也基本相同；有的還有雙電路封裝，稱為556。通常雙極型定時器具有較強的帶負載能力，而CMOS定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。555定時器工作的電源電壓范圍很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器的電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA，因此可以直接驅動小電動機、繼電器、喇叭和發(fā)光二極管；CMOS定時器電源電壓范圍為3～18V，最大負載電流在4mA以下。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1926目前生產(chǎn)的555定時器有雙極型和CMOS（單極型）兩種類型，6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/19271．電路結構555定時器是一種將模擬電路和數(shù)字電路混合集成于一體的電子器件。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/19281．電路結構555定時器由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD、和緩沖反相器G4組成。其中：1腳接地端。2腳低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖。6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖。4腳復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7伏）可使555定時器直接復位。5腳電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓。不用時，經(jīng)0.01μF的電容接“地”，以防止引入干擾。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/19297腳放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電。3腳輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1～3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅動繼電器、發(fā)光二極管、揚聲器、指示燈等。8腳為電源端，可在5～18V范圍內(nèi)使用。1．電路結構6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/19302．工作原理5腳經(jīng)0.01μF的電容接“地”，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=VCC、UR2=VCC。當

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時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器“置0”，G3輸出高電平，放電三極管TD導通，定時器輸出低電平，uO=UOL。6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1931當

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時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時器輸出狀態(tài)亦保持不變。2．工作原理6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1932當

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時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平，uO=UOH。當

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時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平，uO=UOH。2．工作原理6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/126.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12/1933

如果在555定時器的電壓控制端（5腳）施加一個外接電壓（其值在0～VCC之間），比較器的參考電壓將發(fā)生變化，電路相應的高電平觸發(fā)電壓、低電平觸發(fā)電壓也將發(fā)生變化，進而影響電路的工作狀態(tài)。2．工作原理6.5.1555定時器的電路結構及工作原理2022/12將555定時器的2腳和6腳接在一起，可以構成施密特觸發(fā)器。6.5.2555定時器的應用2022/12/19341．用555定時器構成施密特觸發(fā)器由于施密特觸發(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。如果上拉電阻單獨接另外一組電源，如圖所示，則可以獲得與3腳不同的邏輯電平。將555定時器的2腳和6腳接在一起，可以構成施密特觸發(fā)器。66.5.2555定時器的應用2022/12/19351．用555定時器構成施密特觸發(fā)器假定輸入的觸發(fā)信號uI為三角波。設uI為低電平時（），根據(jù)555定時器的功能表可知，定時器的輸出為高電平。當uI的電壓逐漸升高到時，555定時器的輸出狀態(tài)保持不變。6.5.2555定時器的應用2022/12/18121．6.5.2555定時器的應用2022/12/19361．用555定時器構成施密特觸發(fā)器

當輸入電壓uI繼續(xù)上升到時，555定時器的輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉，跳變成低電平，此時對應的輸入電壓即為這個施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓。

輸入電壓繼續(xù)增加，555定時器仍然處于低電平，輸入電壓增加到最高點后逐漸下降，當時，555定時器的輸出狀態(tài)保持不變，輸出還是低電平狀態(tài)。6.5.2555定時器的應用2022/12/18131．6.5.2555定時器的應用2022/12/19371．用555定時器構成施密特觸發(fā)器當輸入電壓下降到

時，電路狀態(tài)又一次發(fā)生翻轉，輸出重新跳變成高電平，又返回到開始討論的情況。從這里可以看出這個施密特觸發(fā)器的負向閾值電壓為：回差電壓：6.5.2555定時器的應用2022/12/18141．6.5.2555定時器的應用2022/12/19381．用555定時器構成施密特觸發(fā)器以上的結論是在5腳沒有外接控制電壓的情況下得出的，如果在電壓控制端外接控制電壓，則可以通過改變控制電壓來調節(jié)施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓、負向閾值電壓以及回差。例如:在控制端外加電壓UCO，由圖6-64可以看出，施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓為、負向閾值電壓為，則回差，也就是說正向閾值電壓、負向閾值電壓、回差隨控制端的輸入電壓的變化而變化。

6.5.2555定時器的應用2022/12/18151．6.5.2555定時器的應用2022/12/19392．用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將555定時器的6號腳和7號腳接在一起，并添加一個電容C和一個電阻R，就可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

電容接在6號腳與地之間，電阻接在7號腳和電源之間。我們簡記為“七六一搭，下C上R”。這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負脈沖觸發(fā)的。穩(wěn)態(tài)時，這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出低電平。暫穩(wěn)態(tài)時，觸發(fā)器輸出高電平。如果忽略555內(nèi)部的放電晶體管的飽和壓降，則觸發(fā)器輸出電壓uO的脈沖寬度即為電容上的電壓從零上升到的時間6.5.2555定時器的應用2022/12/18162．6.5.2555定時器的應用2022/12/19402．用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

脈沖寬度取決于定時元件R、C的值，與觸發(fā)脈沖寬度無關，調節(jié)定時元件，可以改變輸出脈沖的寬度。這種電路產(chǎn)生的脈沖可以從幾個微秒到數(shù)分鐘，精度可達0.1%。通常電阻R的取值為幾歐姆到幾兆歐姆，電容的取值為幾百皮法到幾百微法。6.5.2555定時器的應用2022/12/18172．6.5.2555定時器的應用2022/12/19413．用555定時器構成多諧振蕩器先用555定時器構成施密特觸發(fā)器，再把這個施密特觸發(fā)器改接成多諧振蕩器。輸出端產(chǎn)生一個周期性矩形脈沖，其頻率為：要想得到正負脈寬接近相等的矩形波，要滿足條件。