555定时器及其应用资料

《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路一.集成555定时器电压比较器的功能：v+v-，vO=1v+v-，vO=0由以下几部分组成：（1）三个5k电阻组成的分压器。（2）两个电压比较器C1和C2。C1v+－vvOCC&&&1RSG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（3）基本RS触发器，（4）放电三极管T及缓冲器G。CC&&&1RSG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR电路符号《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（二）工作原理（1）4脚为复位输入端（RD），当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。（2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC和1/3VCC。CC&&&1RSG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)1/3VCC2/3VCC《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。CC&&&1RSG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)1/3VCC2/3VCC阈值输入阈值输入复位输出vI1vI2RDvo×＜2/3VCC＞2/3VCC＜2/3VCC×＜1/3VCC＞1/3VCC＞1/3VCC0111010不变功能表《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路二.施密特触发器施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。（一）用555定时器构成的施密特触发器1.电路组成及工作原理1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC2RvvItO1vt1/3VCC2/3VCC《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路OVIV电路符号Cv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放电端I1(3)GV&vO1ΩCCΩ(4)TCCΩCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC2《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路2.电压滞回特性和主要参数（2）主要静态参数（a）上限阈值电压VT+VT+=2/3VCC。（b）下限阈值电压VT—VT—=1/3VCC。（3）回差电压ΔVTΔVT=VT+－VT—=1/3VCC（1）电压滞回特性1/3VCCVoVi0传输特性VOHVOL2/3VCCvItO1vt1/3VCC2/3VCCVT+VT—ΔVTVT+VT—ΔVT《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路OVIV电路符号Cv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放电端I1(3)GV&vO1ΩCCΩ(4)TCCΩCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC2O2vtO1vtVCC21265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC2RvvO1《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路2.TTL集成施密特触发器74LS1412345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVDDSSCC401061.CMOS集成施密特触发器CC4010612345671A1Y2A2Y3A3YGND8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC74LS14《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（三）施密特触发器的应用举例1.用作接口电路2.用作整形电路正弦波振荡器1VO输入输出VT+VT-《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路3.用于脉冲鉴幅VIOV1ItVT-T+V0VOV0t《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路0vctvo0t三.多谐振荡器（一）用555定时器构成的多谐振荡器1.电路组成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7RRVCC12C150.01μFC1vCP2/3VCC1/3VCC《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路(6)放电端(2)5k1RT5k&CΩ&&1GSC25kΩΩ(4)O(3)(7)v(1)(8)CCVvvC1PRRCI22vI12/3V1/3VCCCC555组成多谐振荡器《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路2.振荡频率的估算（1）电容充电时间T1（2）电容放电时间T2（3）电路振荡周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）输出波形占空比q)()()0()(ln111TvvvvTCCCCCRR)(7.021CCCCCCCCVVVV3231ln1CRT227.0CRRTf)2(43.1121212112RRRRTTq（4）电路振荡频率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（二）占空比可调的多谐振荡器电路可计算得：T1=0.7R1CT2=0.7R2C占空比：21121121117.07.07.0RRRCRCRCRTTTTTq26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01μFC1vCDD121R2R《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（三）石英晶体多谐振荡器有两个谐振频率。当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0；当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。由晶体本身的特性决定：fs≈fp≈f0（晶体的标称频率）石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-10～10-11。1.石英晶体的选频特性uu石英晶体fX感性0fsfp容性《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路2.石英晶体多谐振荡器（1）串联式振荡器R1、R2：使两个反相器都工作在转折区，成为具有高放大倍数的放大器。对于TTL门，常取R1=R2=0.7～2kΩ，对于CMOS门，常取R1=R2=10～100MΩ；C1=C2是耦合电容。石英晶体工作在串联谐振频率f0下，只有频率为f0的信号才能通过，满足振荡条件。因此，电路的振荡频率=f0，与外接元件R、C无关，所以这种电路振荡频率的稳定度很高。111RG1R12G1C2Cov《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（2）并联式振荡器RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一个反相放大器。晶体工作在略大于fS与fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点式振荡电路。电路的振荡频率=f0。反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。CR1C112G21GF10MΩ20pF5～50pFov《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路四.单稳态触发器（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。（一）用555定时器组成单稳态触发器1.电路组成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011μF《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011μF（2）vI下降沿触发当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。2Ov3CCOtVOtCvOItv《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路(3)vV1/3VCCSCC(8)Ω&C&I2C(7)ΩI5k放电端5k(1)CΩ2/3VGR5kvv1CR2v(6)CC1I1T&(2)v(4)O《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（3）暂稳态的维持时间26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011μF2Ov3CCOtVOtCvOItv（4）自动返回时间（5）恢复过程《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路2Ov3CCOtVOtCvOItv2.主要参数估算(1)输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）reWttTf11minmaxCRVVVtvvvvtCCCCCCWCCCCW1.1320ln)()()0()(ln11（2）恢复时间tretre=（3～5）τ2（3）最高工作频率fmaxvI周期的最小值：Tmin=tW＋tre最高工作频率:TTW《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（二）集成单稳态触发器74121AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121保持稳态010101010×1×01××011×下沿触发1↓1↓11↓↓1上沿触发工作特征vOvO输出0×↑×0↑A1A1B输入74121功能表《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路集成单稳态触发器74121的外部元件连接方法:（b）使用内部电阻Rint且电路为上升沿触发的连接方式。AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICext(a)AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV(b)（a）使用外部电阻Rext且电路为下降沿触发的连接方式。《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路74121的主要参数(1)输出脉冲宽度tW使用外接电阻：tW≈0.7RextC使用内部电阻：tW≈0.7RintC74121内部电阻=2kΩ，外接电阻Rext可在1.4～40kΩ之间选择，外接电容C可在10pF～10μF之间选择，（2）输入触发脉冲最小周期TminTmin=tW＋tre（3）周期性输入触发脉冲占空比q定义：q=tW/T最大占空比：qmax=tW/Tmin所以，当R=2kΩ时，最大占空比qmax为67%；当R=40kΩ时，最大占空比qmax可达90%。《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路（三）单稳态触发器的应用1.延时与定时（1）延时图中，v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW。（2）定时当v/O=1时，与门打开，vO=vF。当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平。与门打开的时间是单稳输出脉冲v/O的宽度tW。1&vIvO单稳与门vFOvvItWvOvFOv《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路2.整形单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。IvvOtW《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路3.触摸定时控制开关555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。84762153555+VCCRLR100kC100μC10.01μ(+6V)P《数字电子技术》精品课程———第9章波形产生与变换电路本章小结1．多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲