哈爾濱工業(yè)大學(xué)初試電路555定時(shí)器

555定時(shí)器的原理及應(yīng)用內(nèi)容：１、555定時(shí)器的工作原理

２、555定時(shí)器的典型應(yīng)用

◆單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（MonostableTrigger）

◆多諧振蕩器（AstableMultivibrator）

◆施密特觸發(fā)器（SchmittTrigger）

◆壓控振蕩器（VoltageControlledOscillator）555定時(shí)器簡(jiǎn)介：555定時(shí)器（時(shí)基電路）是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合集成電路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制；設(shè)計(jì)新穎、構(gòu)思奇巧，備受電子專業(yè)設(shè)計(jì)人員和電子愛(ài)好者青睞；它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和壓控振蕩器等多種應(yīng)用電路。10.5典型封裝555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及功能觸發(fā)端置零輸入端閾值端放電端壓控端電源端輸出端Vi1>2/3VCCVi2>1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出0，比較器C2輸出1，RS觸發(fā)器置0，Vo為低電平。

2.Vi1<2/3VCCVi2>1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出1，比較器C2輸出1，RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。

3.Vi1<2/3VCCVi2<1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出1，比較器C2輸出0，RS觸發(fā)器置1，Vo為高電平。

4.Vi1>2/3VCCVi2<1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出0，比較器C2輸出0，Vo為高電平。

閾值端觸發(fā)端THTR2VCC

/3VCC

/3大于大于2VCC/32VCC/3VCC

/3VCC/3小于小于小于大于保持保持RD晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通截止綜合以上的分析結(jié)果,便可得到555的功能表:大于小于2VCC

/3VCC

/311截止

從555定時(shí)器的功能表可以看出：555定時(shí)器有兩個(gè)閾值（Threshold）電平，分別是1/3VCC和2/3VCC；2.輸出端為低電平時(shí)三極管TD導(dǎo)通，7腳輸出低電平；輸出端為高電平時(shí)三極管TD截止，如果7腳接一個(gè)上拉電阻，7腳輸出為高電平。所以當(dāng)7腳接一個(gè)上拉電阻時(shí)，輸出狀態(tài)與3腳相同。

便于記憶：2腳--（低電平置位）；6腳—R（高電平復(fù)位）；※555定時(shí)器的典型應(yīng)用電路◆單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（MonostableTrigger）

如果輸入為高，穩(wěn)定的輸出狀態(tài)應(yīng)該為什么狀態(tài)？1.分析輸出初始狀態(tài)為高時(shí)的情況2.分析輸出初始狀態(tài)為低時(shí)的情況這里要注意R的取值不能太小。（為什么？）若R太小，當(dāng)放電管導(dǎo)通時(shí)，灌入放電管的電流太大，會(huì)損壞放電管。觸發(fā)端加入窄脈沖！注意：觸發(fā)脈沖必須是窄脈沖，要比暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間tw還要短。（為什么？如果觸發(fā)脈沖比暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間長(zhǎng)呢？）變成反相器為此需要確定三要素：uC(0)=0V、uC(∞)=VCC、=RC，當(dāng)t=tw時(shí)，uC(tw)=2VCC/3代入公式。于是可解出單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的計(jì)算

根據(jù)uC的波形，由過(guò)渡過(guò)程公式即可計(jì)算出暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw，tw電容C從0V充電到2VCC/3的時(shí)間，根據(jù)三要素方程：

暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間由RC確定?。?！★脈沖的定時(shí)

ABuuio單穩(wěn)態(tài)電路&只有在tw時(shí)間內(nèi),與門才開(kāi)門,信號(hào)A才能通過(guò)與門★簡(jiǎn)易曝光定時(shí)器思考：當(dāng)按一下開(kāi)關(guān)AN以后，電路是如何工作的？電容放電555置位J吸合電燈HL亮電容充電到2/3VDD555復(fù)位J釋放電燈HL熄微電機(jī)起動(dòng)停車控制電路4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機(jī)555S1:起動(dòng)按鈕S2:停車按鈕4816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機(jī)555uo閾值端觸發(fā)端THTR大于大于小于小于小于大于保持保持RD晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通截止VCC

/32VCC

/3VCC

/32VCC

/32VCC

/3VCC

/3僅按下起動(dòng)按鈕

S1

,則TR

<VCC/3;未按S2,

當(dāng)然TH

<2VCC

/3,故uo

=1,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。即使放開(kāi)S1

,TR>VCC

/3,TH

<2VCC

/3,uo

保持為1,電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

如果僅按下按鈕

S2

,TH

>2VCC

/3,未按S1,當(dāng)然TR

>VCC

/3,這時(shí)uo

=0,電機(jī)停止運(yùn)行。

如果松開(kāi)S2,電機(jī)仍不轉(zhuǎn)動(dòng)。◆555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器（AstableMultivibrator）

555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖所示。它是將兩個(gè)觸發(fā)端2腳和6腳合并在一起，放電端7腳接于兩電阻之間。多諧振蕩器的波形多諧振蕩器電路圖

tuctuoOO

多諧振蕩器參數(shù)的計(jì)算tuctuoOOtw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過(guò)渡過(guò)程公式計(jì)算：

tw1：uC(0)=VCC/3V、

uC(∞)=VCC、1=(RA+RB)C、當(dāng)t=tw1時(shí)，uC(tw1)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出

tw2：uC(0)=2VCC/3V、uC(∞)=0V、

1=RBC、當(dāng)t=tw2時(shí)，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可解出占空比（DurationRatio）

對(duì)于上圖所示的多諧振蕩器，因tw1

＞tw2

，它的占空比大于50%，占空比不可調(diào)節(jié)。下圖是一種占空比可調(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(shí)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。占空比可調(diào)的多諧振蕩器C=充RtA振蕩周期:48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1簡(jiǎn)易電子琴電路圖簡(jiǎn)易電子琴就是通過(guò)改變R2

的阻值來(lái)改變輸出方波的周期,使外接的喇叭發(fā)出不同的音調(diào)?！?55定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器（SchmittTrigger）施密特觸發(fā)器電路圖

施密特觸發(fā)器的輸出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3施密特觸發(fā)器的波形圖

施密特觸發(fā)器的主要用于對(duì)輸入波形的整形。圖中表示的是將三角波整形為方波,其它形狀的輸入波形也可以整形為方波。施密特觸發(fā)器電路圖

下圖是施密特觸發(fā)器（電源電壓5V）的示波器波形圖，對(duì)應(yīng)輸出波形翻轉(zhuǎn)的555定時(shí)器的二個(gè)閾值，一個(gè)是對(duì)應(yīng)輸出下降沿的3.375V，另一個(gè)是對(duì)應(yīng)輸出上升沿的1.688V，施密特觸發(fā)器的回差電壓是3.375-1.688=1.688V。在放電端7腳加一個(gè)上拉電阻，接10V電源，可以獲得一個(gè)高、低電平與3腳輸出不同，但波形的高、低電平寬度完全一樣的第二個(gè)輸出波形，這個(gè)波形可以用于不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。施密特觸發(fā)器的示波器波形圖

施密特觸發(fā)器的應(yīng)用★波形的整形不規(guī)則的或者在信號(hào)傳送過(guò)程中受到干擾而變壞的波形經(jīng)過(guò)施密特電路，可以得到良好的波形?！锩}沖幅度鑒別利用施密特電路,可以從輸入幅度不等的一串脈沖中,去掉幅度較小的脈沖,保留幅度超過(guò)UT+的脈沖?！锕馐┟芴赜|發(fā)器RG為光敏電阻，光強(qiáng)時(shí)為低阻，2腳低電平，555置位，J不動(dòng)作；光弱時(shí)呈高阻，6腳為高電平，555復(fù)位，J吸合。RG是什么元件？電路是如何工作的？★簡(jiǎn)易燈光控制電路什么元件？光敏管：光弱時(shí)，C-E間電阻極大；光強(qiáng)時(shí)，電阻很小。思考：燈L什么時(shí)候亮？光強(qiáng)？光弱？◆555定時(shí)器構(gòu)成壓控振蕩器(VoltageControlledOscillator)

一般的振蕩器若要改變振蕩頻率必須改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)值。上述555定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器，只要在5腳加入控制電壓。改變控制電壓就可改變振蕩器的頻率，這樣的振蕩器就是電壓控制振蕩器，簡(jiǎn)稱壓控振蕩器，用VCO表示。壓控振蕩器電路圖

VCCuoRRCCAB123456785555

555定時(shí)器構(gòu)成的壓控振蕩如圖所示，波形圖如圖所示。tuctuoOO壓控振蕩器波形圖

為了使u5的控制作用明顯，u5應(yīng)是一個(gè)低阻的信號(hào)源。因?yàn)?55定時(shí)器內(nèi)部的閾值是由三個(gè)5k的電阻分壓取得，u5的內(nèi)阻大或串入較大的電阻，壓控作用均不明顯。低阻信號(hào)源壓控振蕩器電路圖

VCCuoRRCCAB123456785555

壓控振蕩器參數(shù)的計(jì)算tw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過(guò)渡過(guò)程公式計(jì)算：

tw1：uC(0)=u5/2、

uC(∞)=VCC、1=(RA+RB)C、當(dāng)t=tw1時(shí)，uC(tw1)=u5代入三要素方程。于是可解出

tw2：u