數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目教程（第2版）課件 項(xiàng)目六 電子門鈴電路的制作-555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及其功能

2024/12/12項(xiàng)目六、電子門鈴電路的制作——555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及其功能1．555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)555定時(shí)器內(nèi)部一般由電阻分壓器、電壓比較器、基本?RS?觸發(fā)器、放電管?T等四部分組成。2024/12/122024/12/12

（1）電阻分壓器電阻分壓器由?3?個(gè)?5kΩ電阻串聯(lián)而成（故稱?555），將電源電壓分為三等份，作用是為比較器?C1、C2?提供參考電?壓。若控制端?CO?懸空或通過電容接地時(shí)，則

若控制端?CO?外加控制電壓時(shí)，則

2024/12/12

（2）電壓比較器電壓比較器是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放?C1、C2?構(gòu)成。C1?用來比較參考電壓和高電平觸發(fā)端電壓：當(dāng)＞時(shí)，集成運(yùn)放?C1?輸出?0；當(dāng)＜時(shí)，集成運(yùn)放?C1?輸出?1。C2?用來比較參考電壓和低電平觸發(fā)端電壓：當(dāng)＞時(shí)，集成運(yùn)放?C2?輸出為?1；當(dāng)＜時(shí)，集成運(yùn)放?C2?輸出為?0。2024/12/12

（3）基本?RS?觸發(fā)器由與非門?G1、G2?構(gòu)成基本?RS?觸發(fā)器，比較器?C1?的輸出作為基本?RS?觸發(fā)器的置?0?輸入端，若?C1?輸出為?0，則=0；比較器?C2?的輸出作為基本?RS?觸發(fā)器的置?1?輸入端，若?C2?輸出為?0，則=1。端是定時(shí)器的復(fù)位輸入端，若=0，則定時(shí)器輸出端OUT=0。正常工作時(shí)應(yīng)該使端處于高電?平。2024/12/12

（4）放電管?T晶體管?T?稱為放電管，工作于開關(guān)狀態(tài)，其基極受基本?RS?觸發(fā)器輸出端的控制。當(dāng)=1?時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，放電端?D?通過導(dǎo)通的三極管為外電路提供放電的通路；當(dāng)=0時(shí)，三極管截止，放電通路被截?斷。

2．555定時(shí)器的功能555定時(shí)器的用途很廣，只要改變555集成電路的外部附加電路，就可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器三種典型應(yīng)用電路。2024/12/122024/12/12項(xiàng)目、電子門鈴電路的制作——555定時(shí)器的應(yīng)用一、555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器及應(yīng)用

1.電路組成由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器如下圖(a)所示，將高電平觸發(fā)端和低電平觸發(fā)端直接連接，作為信號(hào)輸入端；外部復(fù)位端接直流電源，控制端通過濾波電容接地。2024/12/12（a）電路圖（b）輸入輸出波形圖2024/12/122.工作原理

如果在CO端加上控制電壓，則可以改變電路的UT+、UT-和ΔU。2024/12/122024/12/12555?定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的上閾值電壓為

，下限閾值電壓為

，回差電壓

。

如果在CO端加上控制電壓，則可以改變電路的

、

和

。

3.?施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)

（1）電平觸發(fā)。當(dāng)觸發(fā)輸入信號(hào)達(dá)到某一特定閾值時(shí)，輸出電路會(huì)發(fā)生突變，施密特觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)?態(tài)。

（2）回差特性。對(duì)于正向和負(fù)向增長的輸入信號(hào)，電路有不同的閾值電?平。

（3）無記憶功能。施密特觸發(fā)器的穩(wěn)態(tài)要靠外加信號(hào)維持，信號(hào)撤除會(huì)導(dǎo)致電路狀態(tài)的改?變。2024/12/124．典型應(yīng)用（1）波形變換施密特觸發(fā)器可以將正弦波、三角波等周期性波形變換成邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。

（a）正弦波變矩形波（b）三角波變矩形波2024/12/12（a）正弦波變矩形波（b）三角波變矩形波2024/12/12（2）波形整形利用施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，將不規(guī)則的波形變?yōu)橐?guī)則的矩形波。對(duì)施密特觸發(fā)器的UT+和UT--進(jìn)行設(shè)置，可以得到不同的整形效果。（3）脈沖鑒幅利用施密特觸發(fā)器，可以將輸入信號(hào)中幅度大于的脈沖鑒別出來。只有幅度超過上限閾值電壓的脈沖，輸出端才會(huì)出現(xiàn)為“0”的狀態(tài)。2024/12/122024/12/12施密特觸發(fā)器的脈沖鑒幅2024/12/12二、555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài)，一個(gè)為穩(wěn)態(tài)“0”，另一個(gè)為暫穩(wěn)態(tài)“1”，具有脈沖延時(shí)、脈沖定時(shí)等典型應(yīng)用。1

.電路組成由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖（a）所示，低電平觸發(fā)端作為輸入信號(hào)端，將高電平觸發(fā)端TH和放電端D相連，并與定時(shí)元件R、C相接。外部復(fù)位端接直流電源，控制端通過濾波電容接地。輸入輸出電壓波形見圖（b）所示。2024/12/12

（a）電路圖（b）輸入輸出波形圖2024/12/122．工作原理單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài)：一個(gè)是穩(wěn)態(tài)，另一個(gè)是暫穩(wěn)?態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)無觸發(fā)脈沖作用時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)有觸發(fā)脈沖作用時(shí)，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間后，自動(dòng)返回穩(wěn)?態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短即輸出脈沖的寬度，主要取決于充放電元件R、C。

2024/12/123.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點(diǎn)

（1）兩個(gè)狀態(tài)：一個(gè)是穩(wěn)態(tài)，另一個(gè)是暫穩(wěn)?態(tài)。

（2）當(dāng)無觸發(fā)脈沖作用時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)有觸發(fā)脈沖作用時(shí)，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間后，自動(dòng)返回穩(wěn)?態(tài)。

（3）暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無?關(guān)。2024/12/124.典型應(yīng)用（1）脈沖延時(shí)經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)電路的延遲，由于uo的下降沿比輸入信號(hào)ui的下降沿延遲了tW的時(shí)間，因而可以用輸出脈沖uo的下降沿去觸發(fā)其他電路，從而達(dá)到脈沖延時(shí)的目?的。2024/12/122024/12/12單穩(wěn)態(tài)電路的脈沖延時(shí)電路2024/12/12延時(shí)電路原理圖（2）脈沖定時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某個(gè)電路，則可使其僅在時(shí)間內(nèi)工作。2024/12/12單穩(wěn)態(tài)電路的脈沖定時(shí)電路2024/12/122024/12/12555?觸摸定時(shí)開關(guān)三、555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩及應(yīng)用

多諧振蕩器是一種自激振蕩器，其功能是產(chǎn)生一定頻率和一定幅度的矩形波信號(hào)。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)“0”和“1”。這兩種暫穩(wěn)態(tài)交替變化輸出矩形脈沖信號(hào)，因此又被稱為無穩(wěn)態(tài)電路。

2024/12/121．電路組成

555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖(a)所示，無外加輸入信號(hào)，放電端接在兩個(gè)電阻之間。電容電壓波形和輸出電壓波形如圖（b）所示。2024/12/12

（a）電路圖

（b）電壓波形圖35552024/12/122．工作原理電路輸出高電平的時(shí)間（充電時(shí)間）：

電路輸出低電平的時(shí)間（放電時(shí)間）：

振蕩周期：T=t1+t2=0.7(R1+2R2)C振蕩頻率：占空比：脈寬/周期。圖(a)電路輸出的矩形波的占空比為：2024/12/123.典型應(yīng)用如圖所示為模擬救護(hù)車變音警笛聲的電路原理圖。圖中

IC1、IC2?都接成自激多諧振蕩的工作方式。其中，IC1?輸出的方波信號(hào)通過

R5?去控制

IC2?的

5?腳電平。當(dāng)

IC1?輸出高電平時(shí)，由

IC2?組成的多諧振蕩器電路輸出頻率較低的一種音頻；當(dāng)

IC1?輸出低電平時(shí)，由

IC2?組成的多諧振蕩器電路輸出頻率較高的另一種音頻。因此

IC2?的振蕩頻率被

IC1?的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率，使喇叭發(fā)出“嘀、嘟、嘀、2024/12/12嘟、…”的與救護(hù)車鳴笛聲相似的變音警笛聲，其波形見圖

6.13（b）。改變

R2、C1?的參數(shù)，可改變“嘀、嘟”聲的間隔時(shí)間；改變

R4、R3的參數(shù)，可改變“嘀、嘟”聲的音?調(diào)。2024/12/122024/12/122024/12/12

如圖所示為簡易催眠器的電路原理圖，圖中555構(gòu)成一個(gè)極低頻振蕩器，輸出一個(gè)個(gè)短的脈沖，使揚(yáng)聲器發(fā)出類似雨滴的聲音。揚(yáng)聲器采用?2?英寸、8?歐姆小型動(dòng)圈式。雨滴聲的速度可以通過?100kΩ電位器來調(diào)節(jié)到合適的程度。如果在電源端增加一簡單的定時(shí)開關(guān)，則可以在使用者進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)后及時(shí)切斷電?源。2024/12/12簡易催眠器電路原理圖2024/12/12任務(wù)6-1

555?定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器功能測(cè)試

2024/12/121、任務(wù)要求完成由?555?集成電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器邏輯功能測(cè)?試。2、測(cè)試設(shè)備與器件

設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)、直流穩(wěn)壓電源?1?臺(tái)，信號(hào)發(fā)生器?1?臺(tái)，示波器?1?臺(tái)。器件：555?集成電路?1?塊，0.01μF?電容?1?只，連接導(dǎo)線若?干。

2024/12/122024/12/123.?集成電路外引腳排列圖

2024/12/12外引腳排列圖構(gòu)成施密特觸發(fā)器4、測(cè)試內(nèi)容及步驟（1）按上圖接好電路。（2）在輸入端加上峰值大于4V，頻率500HZ的正弦波，用示波器觀察輸出波形。

(3)在輸入端加上峰值大于4V，頻率500HZ的三角波，用示波器觀察輸出波形。2024/12/12(4)改變輸入信號(hào)的頻率分別為100HZ、1KHZ，用示波器觀察輸出波形的變化。

輸入信號(hào)

輸出信號(hào)

波形

頻率

峰值

波形

頻率

峰值

500HZ

4V

100HZ

4V

正弦波

1KHZ

4V

500HZ

4V

100HZ

4V

三角波

1KHZ

4V

2024/12/122024/12/12任務(wù)6-2

555?定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器功能測(cè)試

1、任務(wù)要求完成由?555?集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯功能測(cè)?試。2、測(cè)試設(shè)備與器件設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)、示波器?1?臺(tái)。器件：555?集成電路?1?塊，2kΩ電阻?1?只，4.7kΩ電位器

2024/12/123、引腳排列圖

2024/12/12外引腳排列圖555?定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

4、測(cè)試內(nèi)容及步驟（1）按上圖接好電路。（2）將RP旋轉(zhuǎn)到中間位置，輸入加負(fù)脈沖，用示波器同時(shí)觀察ui和uc及ui和uo的波形，測(cè)出暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間tw，并與理論計(jì)算值比較。測(cè)量輸出電壓值，將結(jié)果填入下表中。2024/12/12（3）其他條件不變，將RP分別旋轉(zhuǎn)到兩端，觀察輸出端發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長短。RP位置

uo高電平時(shí)間低電平時(shí)間周期幅值中間逆時(shí)針到底順時(shí)針到底2024/12/122024/12/12任務(wù)6-3

555?定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器功能測(cè)試

1、任務(wù)要求完成?555?集成電路構(gòu)成多諧振蕩器功能，并測(cè)試多諧振蕩器的功?能。2.?測(cè)試設(shè)備與器件設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)、示波器?1?臺(tái)。器件：555?集成電路?1?塊，4.7kΩ電位器?2?只，0.1μF?電容?1?只，0.01μF?電容?1?只，連接導(dǎo)線若?干。

2024/12/123、引腳排列圖