555芯片.

555定时器施密特触发器单稳态触发器多谐振荡器主要内容555定时器的内部结构和基本功能555定时器的应用1.构成多谐振荡器2.构成施密特触发器3.构成单稳态触发器7.1概述7.1.1脉冲电路的分类、结构和波形参数1.脉冲电路的分类1）脉冲产生电路——多谐振荡器——无稳态2）脉冲整形电路——单稳态触发器——单稳态3）脉冲变换电路——施密特触发器——双稳态2.脉冲电路的结构1）开关电路——二极管、三极管、MOS管、门电路、运放、555定时器2）惰性元件——RC、RL、RLC电路3.脉冲波形参数Vm0.9Vm0.1Vm0.5VmtftrtwT脉冲周期T脉冲幅度Vm脉冲宽度tw（脉冲持续时间）上升时间tr下降时间tf占空比q——脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q=tw/T7.1.2RC充放电特性——三要素法RCVC+-EC12VC/Vt/s0t1t2VC(t2)VC(t1)TWVC(TW)EC/)]()0([)()(tCCCCeVVVtV)()0()0()()(RCVVEVCCC为时间常数为起始值为稳态值其中：三要素/)]()0([)()(WTCCCWCeVVVTV若已知TW求VC(TW)])()()0()(ln[WCCCCWTVVVVT若已知VC(TW)求TW§7.1.3555定时器一、555定时器的内部结构1.分压器2.比较器3.基本RS触发器4.输出缓冲器和放电管555定时器的电路结构++C1C2&&1QQ+VCCRTD5K5K5KCOTHTRuOuD43718256555定时器的电路结构++C1C2&&1QQ+VCCRTD5K5K5KCOTHTRuOuD43718256附：电压比较器的工作原理+C1U+U-UOU+-U-UO电压传输特性U+U-，UO为高电平U+U-，UO为低电平分析555工作过程电压比较器分压电路参考电压UTH/UTRRS触发器输出放电管状态输入电压二、555定时器的基本功能UTHUTRRUOTD的状态0UOL导通2VCC/3VCC/31UOL导通2VCC/3VCC/31不变不变2VCC/3VCC/31UOH截止2VCC/3VCC/31UOH截止一、用555定时器构成的施密特触发器电路组成55515734862RuO1uO2VCCuIVDDUCO（外加电压调节回差）7.2施密特触发器+-C1+-C1&&&15k5k5kVC1VC2SDRDQQVCOVI1VI2V’O84562713VOVCCRDTDVR2VR10.01FVIVCCRDVI1VI2VIVOVCO+5V工作原理1、UI2VCC/3uI0t0uOt2VCC/3VCC/3VCCUOHUOL2、UI=2VCC/33、UIVCC/34、UI=VCC/3置1保持置0保持置1二、施密特触发器的电压传输特性UI-UO0UOHUOLUT-UT+1、滞回特性2、上限阀值电压UT+3、下限阀值电压UT-4、回差电压U=UT+-UT-回差及其作用——抗干扰0VI/Vt0VO/Vt2/3VCC1/3VCCVT+VT-VT正向阈值电压VT+负向阈值电压VT-回差电压VT=VT+-VT-当不使用VCO(外接比较电压)时CCCCCCTTTVVVVVV3/13/13/2当使用VCO时COCOCOTTTVVVVVV2/12/10VI/VtVT0VO/Vt三、集成施密特触发器74LS14（六反相器）74LS19（六反相器）CC4093（四2输入与非门）四、施密特触发器的应用用作接口电路用作波形整形电路作为阀值电压探测器展宽脉冲作为多谐振荡器VT+VT-00VIVOtt将缓变信号（三角波、正弦波）转换为快变的矩形波。7.3单稳态触发器单稳态触发器的特点1.电路有一个稳态，一个暂稳态2.在无外来触发信号时，电路处于稳态3.在外来触发信号的作用下，电路由稳态转到暂稳态4.暂稳态维持一段时间后自动返回稳态单稳态触发器的主要用途：整形定时一、用555定时器构成的单稳态触发器55512673485RuOuCVCCC10.01FuI1、电路组成+-C1+-C1&&&15k5k5kVC1VC2SDRDQQVCOVI1VI2V’O84562713VOVCCRDTDVR2VR1VIRCVCVCCRDVI1VI2VIVOVCO+5VV’ORCVC2.工作原理(1)稳态(VI=1):VO(Q)=0，TD导通，VC=0(2)外触发过程:VI=0，Q=1,TD截止,VO=1,电路进入暂稳态(3)自动恢复过程:电路进入暂稳态后，Q=1,TD截止,C充电：（VCCRC地）使VC上升；当VC2/3VCC时，FF置0VO(Q)=0电路回到稳态。2、工作原理uIucuo1、没有触发信号时电路的工作状态Q=0，uo=uoL，TD导通此时电路处于稳态稳态2、触发信号到来Q=1，uo=uoH，TD截止此时电路进入暂稳态，暂稳态维持时间为电容充电的时间3、自动返回稳态充电使uC=2VCC/3时，电路返回到稳态暂稳态2VCC/33、主要参数1、输出脉宽tW等于电容从0充电到2VCC/3的时间，计算得tW=1.1RC（与输入电压的工作频率无关）uIucuo稳态暂稳态2VCC/3tW2、恢复时间tre暂稳态结束，电容经放电管放电的时间，因为RCES很小，所以tre很短。3、主要参数uIucuo稳态暂稳态2VCC/3tW3、最高工作频率fmaxTtW+trefmax=1/（tW+tre）0VI/Vt0VC/V0VO/VTWtt2/3VCCVCC波形参数——脉冲宽度TW])()()0()(ln[WCCCCWTVVVVTCCWCCCCCVTVVVVRC3/2)(0)0()(RCRCVVVRCTCCCCCCW1.13ln]3/20ln[4、单稳态触发器的符号TR-TR+QQ二、集成单稳态触发器可重触发和非重触发的概念1.可重触发在暂稳态期间能够接收新的信号，重新开始新的暂稳态。2.非重触发在暂稳态期间不能够接收新的信号。1.非可重触发单稳态触发器CT74121（1）逻辑符号1&1QQTR-ATR-BTR+RICXRX/CXRintCextRext/Cext（2）功能表上升沿触发LXXL下降沿触发HHHHH保持稳态LHLHLHLHLHLXHXLHXXLLXHHHX功能TRTRTRBA,,QQ,（3）使用方法1）使用内部定时电阻RintXWCRTint7.0TR-A1&1QQTR-BTR+RICXRX/CXCXVCCRint2）使用外部定时电阻RXXXWCRT7.0VCCRX（4）工作波形——非可重触发TWTW00QTR-Att要求：输入触发脉冲周期大于脉冲宽度TW2.可重触发单稳态触发器CT74122（1）逻辑符号1&QQTR-ATR-BTR+ARICXRX/CXRintCextRext/Cext（3）使用方法（与74121相同）1）使用内部定时电阻RintXWCRTint32.02）使用外部定时电阻RXXXWCRT32.0TR+BRD上升沿触发HLLHHLLH下降沿触发HHHHHHHLLHH复位保持保持保持LHLHLHLHLXXXXXHHXXXXXLXXXXXL功能BABADTRTRTRTRRQQ,（2）功能表（4）工作波形——可重触发TWTW00QTR-Att三、单稳态触发器的主要用途1.定时2.整形TR-TR+QQ0tTR+0tQ7.4多谐振荡器多谐振荡器的特点：1.有两个暂稳态（无稳态）；2.上电后两个暂稳态能自动相互倒换，输出矩形波。多谐振荡器的主要用途——产生矩形波（多谐波）7.4.1用555定时器构成的多谐振荡器1.电路组成55512673485R1R2uOuCVCCC10.01FPVCCRDVI1VI2VOVCO+5VV’OR1CVCR22.工作原理(1)暂稳态I:VO(Q)=1，TD截止，C充电：VCCR1R2C地使VC上升；当VC2/3VCC时，FF置0VO(Q)=0电路进入暂稳态II。(2)暂稳态II:VO(Q)=0，TD导通，C放电：地CR2地使VC下降；当VC1/3VCC时，FF置1VO(Q)=1电路进入暂稳态I。+-C1+-C1&&&15k5k5kVC1VC2SDRDQQVCOVI1VI2V’O84562713VOVCCRDTDVR2VR1R1CVCR2①起始状态②暂稳态I③自动翻转I④暂稳态II⑤自动翻转IIuC0t0uOt2VCC/3VCC/33.工作波形和波形参数周期T=TW1+TW2TW1由C充电决定：])()()0()(ln[WCCCCWTVVVVTCCWCCCCCCCVTVVVVVCRR3/2)(3/1)0()()(1211CRRCRRVVVVCRRTCCCCCCCCW)(7.02ln)(]3/23/1ln[)(2121211VCtt00VOTW1TW2VCC2/3VCC1/3VCCCRCRVVCRTCCCCW22227.02ln]3/103/20ln[CRRCRCRRTTTWW)2(7.07.0)(7.021221212121212112)2(7.0)(7.0qRRRRCRRCRRTTW占空比CCWCCCCCVTVVVVCR3/1)(3/2)0(0)(222TW2由C放电决定：4、占空比可调的多谐振荡器uO55512673485uCVCCC10.01FD1D2R1R2充电时间：tW1=0.7R1C放电时间：tW1=0.7R2C振荡周期T=0.7(R1+R2)C占空比：q=R1/（R1+R2)7.4.2用门电路构成多谐振荡器1.用TTL门电路构成对称式多谐振荡器&&G1G2R1R2C1C2VOROFF(R1,R2)RON(R1,R2)=1k2.环形振荡器（1）电路结构——由大于等于3的奇数个非门（与非门、或非门）环接构成。(N=2K+1)111abcVO（2）工作原理t0Vat0Vbt0VcTtpd（3）波形参数)3(62NttNTpdpd（4）用途——测量tpd（动态参数）NTtpd27.4.3石英晶体振荡器1.石英晶体的特性谐振频率fsfx0fs感抗容抗2.用TTL门构成的石英晶体振荡器&&G1G2R1R2C1VO电路特点：(1)振荡频率为石英晶体的谐振频率fs；（2）频率稳定度高——可达10-5～10-7RC振荡器为：10-33.用CMOS门构成的石英晶体振荡器110MC150pFC210～50pFVO7.4.4用施密特电路构成多谐振荡器1.电路结构1RCVCVO3.波形参数21WWTTT])()()0()(ln[WCCCCWTVVVVT]ln[]ln[21TOLTOLWTOHTOHWVVVVRCTVVVVRCTVT+VT-2.工作原理VCtt00VOTW1TW2VOHVOL第七章小结555定时器的电路结构和基本功能555多谐振荡器1.外电路的连接方法2.工作原理及波形3.振荡频率、占空比的估算4.占空比可调的多谐振荡器的电路连接和占空比的估算555施密特触发器1.施密特触发器的电压传输特性和主要参数（阀值电压和回差电压）2.外电路的连接方法3.工作原理及波形555单稳态触发器1.单稳态触发器的特点2.外电路的连接方法3.工作原理及波形4.输出脉冲宽度的估算555定时器的几个应用电路55512673485R1R2uOuCVCCC10.01P55515734862RuO1uO2VCCuIVDDUCO55512673485RuOuCVCCC10.01uI5551267485R1R2VCCC3C0uCReuIuO锯齿波发生器