555定时器的运用.doc

1、555 定时器简介及其应用555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定 时 器555 定 时 器 成 本 低 ， 性 能 可 靠 ， 只 需 要 外 接 几 个 电 阻 、 电 容 ， 就 可 以 实 现 多谐 振 荡 器 、 单 稳 态 触 发 器 及 施 密 特 触

2、 发 器 等 脉 冲 产 生 与 变 换 电 路 。 它 也 常 作为 定 时 器 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 、 家 用 电 器 、 电 子 测 量 及 自 动 控 制 等 方 面 。555 定 时 器 的 内 部 电 路 框 图 和 外 引 脚 排 列 图 分 别 如 图 2.9.1 和 图 2.9.2 所 示 。 它 内 部 包 括 两 个 电 压 比 较 器 ， 三 个 等 值 串 联 电 阻 ， 一 个 RS 触 发 器 ，一 个 放 电 管 T 及 功 率 输 出 级 。 它 提 供 两 个 基 准 电 压 VCC /3 和 2VCC /3 555 定 时 器 的 功 能

3、主 要 由 两 个 比 较 器 决 定 。 两 个 比 较 器 的 输 出 电 压 控 制 RS 触 发 器 和 放 电 管 的 状 态 。 在 电 源 与 地 之 间 加 上 电 压 ， 当 5 脚 悬 空 时 ，则 电 压 比 较 器 C1 的 同 相 输 入 端 的 电 压 为 2VCC /3， C2 的 反 相 输 入 端 的 电压 为 VCC /3。 若 触 发 输 入 端 TR 的 电 压 小 于 VCC /3， 则 比 较 器 C2 的 输出 为 0， 可 使 RS 触 发 器 置 1， 使 输 出 端 OUT=1。 如 果 阈 值 输 入 端 TH 的电 压 大 于 2VCC/

4、3， 同 时 TR 端 的 电 压 大 于 VCC /3， 则 C1 的 输 出 为 0， C2 的 输 出 为 1， 可 将 RS 触 发 器 置 0， 使 输 出 为 0 电 平 。 概 述 是 美 国 Signetics 公 司 1972 年 研 制 的 用 于 取 代 机 械 式 定 时 器 的中 规 模 集 成 电 路 ， 因 输 入 端 设 计 有 三 个 5k 的 电 阻 而 得 名 。 此 电 路 后 来 竟风 靡 世 界 。 目 前 ， 流 行 的 产 品 主 要 有 4 个 ： BJT 两 个 ： 555， 556（ 含 有 两个 555） ； CMOS 两 个 ： 755

5、5， 7556（ 含 有 两 个 7555） 。 555 定 时 器 可 以 说 是 模 拟 电 路 与 数 字 电 路 结 合 的 典 范 。 两 个 比 较 器 C1 和 C2 各 有 一 个 输 入 端 连 接 到 三 个 电 阻 R 组 成 的 分 压 器上 ， 比 较 器 的 输 出 接 到 RS 触 发 器 上 。 此 外 还 有 输 出 级 和 放 电 管 。 输 出 级 的驱 动 电 流 可 达 200mA。 比 较 器 C1 和 C2 的 参 考 电 压 分 别 为 UA 和 UB， 根 据 C1 和 C2 的 另 一 个输 入 端 触 发 输 入 和 阈 值 输 入 ， 可

6、 判 断 出 RS 触 发 器 的 输 出 状 态 。 当 复 位端 为 低 电 平 时 ， RS 触 发 器 被 强 制 复 位 。 若 无 需 复 位 操 作 ， 复 位 端 应 接 高 电平 。 555 的 应 用 ： 555 定 时 器（ 1） 构 成 施 密 特 触 发 器 ， 用 于 TTL 系 统 的 接 口 ， 整 形 电 路 或 脉 冲 鉴 幅 等 ； （ 2） 构 成 多 谐 振 荡 器 ， 组 成 信 号 产 生 电 路 ； 如 右 图 ， 振 荡 周 期 ： T=0.7（ R1+2R2） C 1 （ 3） 构 成 单 稳 态 触 发 器 ， 用 于 定 时 延 时 整

7、形 及 一 些 定 时 开 关 中 。 555 应 用 电 路 采 用 这 3 种 方 式 中 的 1 种 或 多 种 组 合 起 来 可 以 组 成 各 种 实用 的 电 子 电 路 ， 如 定 时 器 、 分 频 器 、 脉 冲 信 号 发 生 器 、 元 件 参 数 和 电 路 检 测电 路 、 玩 具 游 戏 机 电 路 、 音 响 告 警 电 路 、 电 源 交 换 电 路 、 频 率 变 换 电 路 、 自动 控 制 电 路 等 。 单 稳 态 电 路前 面 介 绍 的 双 稳 态 触 发 器 具 有 两 个 稳 态 的 输 出 状 态 和 ， 且 两 个 状 态 始 终相 反 。

8、 而 单 稳 态 触 发 器 只 有 一 个 稳 态 状 态 。 在 未 加 触 发 信 号 之 前 ， 触 发 器 处于 稳 定 状 态 ， 经 触 发 后 ， 触 发 器 由 稳 定 状 态 翻 转 为 暂 稳 状 态 ， 暂 稳 状 态 保 持一 段 时 间 后 ， 又 会 自 动 翻 转 回 原 来 的 稳 定 状 态 。 单 稳 态 触 发 器 一 般 用 于 延 时和 脉 冲 整 形 电 路 。 单 稳 态 触 发 器 电 路 的 构 成 形 式 很 多 。 图 9-29(a)所 示 为 用 555 定 时 器构 成 的 单 稳 态 触 发 器 ， R、 C 为 外 接 元 件 ，

9、 触 发 脉 冲 u1 由 2 端 输 入 。 5 端 不用 时 一 般 通 过 0.01uF 电 容 接 地 ， 以 防 干 扰 。 下 面 对 照 图 9-29(b)进 行 分 析 。(1) 稳 态 接 通 电 源 后 ， 经 R 给 电 容 C 充 电 ， 当 uc 上 升 到 大 于 时 ， 基 本 RS 触 发器 复 位 ， 输 出 u0=0。 同 时 ， 晶 体 管 T 导 通 ， 使 电 容 C 放 电 。 此 后 uc， 则 u0 保 持 0 状 态 。 电 路 将 一 直 处 于 这 一 稳 定 状 态 。(2) 暂 稳 态 在 t=t1 瞬 间 ， 2 端 输 入 一 个

10、负 脉 冲 ， 即 u1)， 若 uc， 则 =1， =1， 基 本 RS 触发 器 保 持 原 状 态 ， u0 仍 为 高 电 平 。 在 t=t3 时 刻 ， 当 uc 上 升 略 高 于 时 ， =0， =1， 基 本 RS 触 发 器 复 位 ， 输出 u0=0， 回 到 初 始 稳 态 。 同 时 ， 晶 体 管 T 导 通 ， 电 容 C 通 过 T 迅 速 放 电 直至 uc 为 0。 这 时 =1， =1， 电 路 为 下 次 翻 转 做 好 了 准 备 。 输 出 脉 冲 宽 度 tp 为 暂 稳 态 的 持 续 时 间 ， 即 电 容 C 的 电 压 从 0 充 至 所

11、需的 时 间 。 由 =(1-)得 由 上 式 可 知 ： 改 变 R、 C 的 值 ， 可 改 变 输 出 脉 冲 宽 度 ， 从 而 可 以 用 于 定 时 控 制 。 在 R、 C 的 值 一 定 时 ， 输 出 脉 冲 的 幅 度 和 宽 度 是 一 定 的 ， 利 用 这 一 特性 可 对 边 沿 不 陡 、 幅 度 不 齐 的 波 形 进 行 整 形 。 多 谐 振 荡 器多 谐 振 荡 器 又 称 为 无 稳 态 触 发 器 ， 它 没 有 稳 定 的 输 出 状 态 ， 只 有 两 个 暂稳 态 。 在 电 路 处 于 某 一 暂 稳 态 后 ， 经 过 一 段 时 间 可 以

12、 自 行 触 发 翻 转 到 另 一 暂稳 态 。 两 个 暂 稳 态 自 行 相 互 转 换 而 输 出 一 系 列 矩 形 波 。 多 谐 振 荡 器 可 用 作 方波 发 生 器 。 图 9-30 所 示 是 由 555 定 时 器 构 成 的 多 谐 振 荡 器 。 R1、 R2 和 C 是 外 接元 件 。 刚 接 通 电 源 时 ， uc=0， u0=1。 当 uc 升 至 后 ， 比 较 器 C1 输 出 低 电 平(=0)， 基 本 RS 触 发 器 置 0， 定 时 器 输 出 u0 由 1 变 为 0。 同 时 ， 三 极 管 T导 通 ， 电 容 通 过 R2 放 电 ， uc 下 降 。 在 uc期 间 ， u0 保 持 低 电 平 状 态 。 在uc 下 降 至 以 后 ， 比 较 器 C2 输 出 低 电 平 (=0 )， 使 触 发 器 置 1， 输 出 u0 由0 变 为 1。 同 时 三 极 管 T 截 止 ， 于 是 电 容 C 再 次 被 充 电 。 如 此 不 断 重 复 上 述过 程 ， 多 谐 振 荡 器 的 输 出 端 就 可 得 到 一 串 矩 形 波 。 工 作 波 形 如 图 9-30(b)所 示 。