1、课题十二 555 定时器及其应用教师授课教案课程名称: 脉冲与数字电路 20 07 年至 20 08 年第 二 学期第 22 次课班 级: 编制日期:20 08 年 3 月 2 日教学单元(章节):34 555 定时器及其应用目的要求:掌握 555 集成电路的应用:多谐振荡器、单稳态触发器的组成与工作原理知识要点:555 集成电路构成施密特触发器、多谐振荡器、单稳态触发器技能要点:施密特触发器、多谐振荡器、单稳态触发器的组成与工作原理教学步骤:1、复习 555 集成电路的特点2、介绍 555 集成电路的应用教具及教学手段:课堂讲授、多媒体应用,提问与提示相结合作业布置情况:课后习题 3、10课
2、后分析与小结:授课教师: 唐依明 授课日期:2008 年 5 月 9 日教 学 内 容 板书或旁注复习:555 定时器的功能表一、CC7555 集成电路构成施密特触发器电路构成:将 TH(6)和 (2)端连接在一起,作为输入端; (4)端与 VDD(8)端连接到电源 E;CO(5) 端通过 001 f电容接地,就可以构成施密特触发器原理:当输入信号 uI 上升至大于 (2/3)E 时, TH 端电压大于(2/3)E, 端电压大于(1/3)E ,则比较器 A 的输 uO1=1,比较器 B 的输出 uO2=0;使 RS 触发器输出状态为 Q=0, =1,经门电路作用后,输出端 uO=0。若 uI
3、继续上升,输出状态保持不变。在输入信号下降过程中,当 uI 下降到小于 (1/3)E 时,比较器 A 的输出uO1=0,比较器 B 的输出 uO2=1,使 Q=1, =0, 经门电路作用后,输出端 uO=1。若 uI 继续下降,输出状态仍保持不变。当输入信号 uI 再次上升至大于(2/3)E 时,将重复上述过程。把 UT+=(2/3)E 称作“ 上限阈值电压” ,UT-=1/3E 制作“下限阈值电压”,UT+ UT- 称为回差电压,其波形如图 327 (b)所示作用:施密特电路可将正矩形波(三角波、正弦波) 变换为矩形波。将被干扰的不规则的矩形波整形为规则矩形波,可对输入的随机脉冲的幅度进行鉴
4、别二、CC7555 集成电路构成振荡器(如图 329 所示)电阻 R1、R2 及电容 C 构成了一个充放电电路。在接通电源后,电源 E 通过 R1 和 R2 对电容 C 充电,充电时间常数 =(R1+R2)C原理:当 UC 小于(1/3)E 时,比较器 A 的输出 uO1=0,比较器B 的输出 uO2=1,则 RS 触发器输出状态 Q=1, =0 这使非门 2 的输出只要改变CC7555 集成电路的外部附加电路,就可以构成几百种应用电路。这里仅介绍施密特触发器、单稳态触发器和振荡器这 3 种典型应用电路 CC7555 集成电路构成施密特触发器电路及波形图见书本图 326此时,由于非门 2 输出
5、为0,MOS 开关放电管的栅极G 为 0,该管截止教 学 内 容 板书或旁注为 0,振荡器输出 uO=1。当 UC 增加到(2/3)E 时,比较器 A 的输出 uO1=1,比较器 B的输出 uO2=0,则 RS 触发器输出状态 Q=0, =1 这使非门 2 的输出为 1,振荡器输出 uO=0。此时,由于非门 2 输出为 1,MOS开关放电管的栅极 G 为 1,该管导通,使 D 端(7)接地电容 C通过 R2 对地放电,使 UC 下降当 UC 下降,使 UC(1/3)E成立时,比较器 A 的输出 uO1=0,比较器 B 的输出 uO2 =1;则 RS 触发器输出状态 Q=1, =0。这使非门 2
6、 的输出为 0,振荡器输出uO=1。 此时,由于非门 2 输出为 0,使 MOS 开关放电管的栅极G 为 0,使该管截止。该管截止后,使 D 端(7 脚)不接地, 于是电源 E 又经电阻 R1、R2 对电容 C 充电,又使 UC 从(1/3)E 上升到(2/3)E 。这样,电容 C 不断地充电、放电,使 UC 在(1/3)E 和(2/3)E 之间不断变化,电路处于振荡状态,从而在输出端(3)得到连续变化的振荡脉冲波形三、CC7555 集成电路构成单稳态触发器如图 330 所示,电路中的电阻 R 和电容 C1 构成充电回路,端用负脉冲触发。通常情况下,uI=1。原理:当电源接通时,电源 E 通过
7、电阻 R 对电容 C1 进行充电。当 THCC7555 集成电路构成多谐振荡器电路及波形图脉冲宽度 TL由电容 C 的放电时间来决定,TL07R2CTH 由电容 C的充电时间来决定,TH0 7(R1+R2)C 。脉冲周期TTH+TL,如图 329所示 CC7555构成单稳态触发器电路及波形端的电压 UC1 大于等于(2/3)E 时,由于 uI=1(即 端大于(1/3)E),则 uO1=1,uO2=0,使基本 RS 触发器输出状态Q=0, =1。经门电路作用后, 输出端 OUT(3)的状态 uO=0。此时,非门 2 的输出端 G 也为高电平,使 MOS 管导通,电容 C1开始对地放电。结果使 T
8、H 端( 6)和 D 端(7)降为低电平 0。比较器 A 的输出 uO1=0,它不影响 RS 触发器的状态,因此,基本 RS 触发器仍然保持 Q=0, =1 状态,输出端 OUT(3)的状态 Uo 保持不变,即单稳态触发器仍处于稳定状态在 t1 时刻,uI 由高电平 1 变为低电平 0,使uO1=0, uO2=1。RS 触发器输出状态 Q=1, =0。 经或非门使非门 2 输出端 G 为 0,MOS 管截止,并使输出端 OUT( 3)的状态 uO=1。此时,因 TH 端( 6)和 D 端(7)不接地,电源 E 通过R 对 C1 进行充电,使 UC1 上升。 这时单稳态触发器处于暂稳态。在 t2
9、 时刻,uI 由低电平 0 变为高电平 1。当 UC1 小于(2/3)E时,比较器 A 输出 uO1=0,比较器 B 输出 uO2=0,RS 触发器输出状态不变,仍保持 Q=1, =0,从而使单稳态触发器输出 uO 保持不变。当电容 C1 的充电电压 UC1 大于 (2/3)E 时,比较器 A 输uO1=1。由于 uI 为高电平 1,比较器 B 的输出 uO2=0,使 RS 触发器的输出变为 Q=0, =1,经或非门及非门 2 使 G 端为高电平1,输出端 OUT(3)为低电平 0。此时,MOS 管导通,电容 C1又开始对地放电, 结果使 TH 端(6)和 D 端(7)降为低电平0。比较器 A
10、 的输出 uO1=0,但它不影响 RS 触发器的状态。因此,基本 RS 触发器仍然保持 Q=0, =1 状态,输出端OUT( 3)的输出电压 uO 0 仍保持不变,单稳态触发器又处于稳定状态。单稳态触发器输出脉冲的宽度 TW11RC 。四、常用触发器 IC 简介表中仅给出 74 系列数字集成电路,用 74(为品种代号 )表示。实际上,74 系列又包括 74H、74L、 74S、74LS 等具有不同特性的触发器。各芯片的引脚图、功能表及主要参数可查阅数字集成电路使用手册。由图 330可以看出,该单稳态触发器的输入触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度。由基本触发器构成的集成电路的种类很多,结构越来越复杂,功能越来越强大,这里仅介绍几种最基本的触发器集成电路,如表 38 所示