电子技术电工学II武丽第13章节集成555定时器与脉冲波形变换

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1、2019/8/6,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,1,第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.1 集成555定时器 13.2 555定时器在脉冲波形变换中的应用,13.1.1 集成555定时器的电路结构 13.1.2 集成555定时器的工作原理,2019/8/6,2,13.1 集成555定时器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.1.1 集成555定时器的电路结构,555定时器是一款数模混合性器件，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器等脉冲波形变换电路。555定时器使用灵活、方便，在信号产生、变换、控制与

2、检测有着广泛的应用。 集成555定时器主要有双极型和CMOS两种类型，结构及工作原理基本相同。通常双极型定时器具有较大的驱动能力，电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下，具有低功耗和输入阻抗高的特点。555定时器电路结构如图13-1所示-,2019/8/6,3,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,4,低电平 触发端,高电平 触发端,电压 控制端,复位端 低电平有效,放电端,13.1.1 集成555定时器的电路结构,4.516V,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲

3、波形变换,2019/8/6,5,0,0,1,13.1.2 集成555定时器的工作原理,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,6,2VCC/3,VCC/3,0,0,0,1,1,13.1.2 集成555定时器的工作原理,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,7,2VCC/3,VCC/3,1,0,0,1,1,1,1,0,13.1.2 集成555定时器的工作原理,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,8,2VCC/3,VCC/3,1,1,1,0,0,13.1.2 集成555定时

4、器的工作原理,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.2.1 多谐振荡器 13.2.2 单稳态触发器 13.2.3 施密特触发器,2019/8/6,9,13.2 555定时器在脉冲波形变换中的应用,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,1555定时器构成单稳态触发器原理及电路 多谐振荡器是一种自激振荡电路，该电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。由于多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为无稳态电路。在数字电路中，多谐振荡器常用作时钟源或脉冲信号源。 基于555定时器的多谐振荡器电路如图13-2所示，工

5、作波形如图13-3所示。,2019/8/6,10,13.2.1 多谐振荡器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.2.1 多谐振荡器,1555定时器构成多谐振荡器原理及电路,2019/8/6,11,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.2.1 多谐振荡器,图13-2可知，接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。 当 上升到 时， =0，V导通，C通过R2和V放电， 下降。当 下降到 时， 又由0变为1，V截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端 产生了连续的矩形脉冲。 由图13-2和13-3易知，电容C充电时为

6、 ；电容C的放电时间为： 。则对电路谐振频率可做大致估算。,2019/8/6,12,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,13,13.2.1 多谐振荡器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.2.1 多谐振荡器,2019/8/6,14,振荡周期为：,振荡频率为：,占空比为：,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.2.1 多谐振荡器,2多谐振荡器应用实例,2019/8/6,15,图13-4 多谐振荡器构成的简易温控报警电路,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,13.2.

7、1 多谐振荡器,2多谐振荡器应用实例,2019/8/6,16,图13-5 多谐振荡器构成的电子双音门铃电路,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,1555定时器构成单稳态触发器原理及电路 单稳态触发器具有以下特点： （1）电路只有一个稳态和一个暂稳态。 （2）在外来触发信号的作用下，电路可由稳态翻转到暂稳态。 （3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。 由于单稳态触发器具有以上这些特点，它被广泛的应用于脉冲波形的变换与延时。基于555定时器构成的单稳态触发器电路连接图

8、如图13-7所示。,2019/8/6,17,13.2.2 单稳态触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,1555定时器构成单稳态触发器原理及电路,2019/8/6,18,13.2.2 单稳态触发器,图13-6 基于555定时器的单稳态触发器电路连接图,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,由图13-7分析可知，稳态时555定时器电路输入端处于电源电平，内部放电开关管V导通，输出端uO输出低电平；当有一个外部负脉冲触发信号加到uI端，并使2端电位瞬时低于 ，低电平比较器C2动作，单稳态电路即开始一个动态过程，电容C开始充电，uC按指数规律增长

9、。当uC充电到 时，高电平比较器动作，比较器C1翻转，输出uO从高电平返回低电平，放电开关管V重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。,2019/8/6,19,13.2.2 单稳态触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,20,13.2.2 单稳态触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,21,单稳态触发器应用：1）延时,13.2.2 单稳态触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,22,单稳态触发器应

10、用：2）定时,13.2.2 单稳态触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,23,把波形不规则的脉冲输入到单稳态电路，将输出具有一定宽度、幅度、边沿陡峭的矩形波，此类应用可消除电路噪声。,单稳态触发器应用：3）整形,13.2.2 单稳态触发器,图13-9 单稳态触发器用于波形的整形,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2单稳态触发器应用实例,2019/8/6,24,图13-10 触摸式定时控制开关,13.2.2 单稳态触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,1555定时器构成施密特触发器原理及

11、电路 施密特触发器具有以下特点： （1）施密特触发器有两个稳定状态，其维持和转换完全取决于输入电压的大小。 （2）施密特触发器属于电平触发且状态翻转时有正反馈过程，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某一定的电压值时，输出电压会发生突变，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。 （3）电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正向阈值电压和负向阈值电压），呈滞回特性。施密特触发器的电路符号和电压传输特性如图13-12所示。,2019/8/6,25,13.2.3 施密特触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,1555定时器构成施密特触发器原理及电路,2019/8/6,26,

12、13.2.3 施密特触发器,图13-11 施密特触发器的电路符号和电压传输特性,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,对于施密特触发器，有下面三个重要指标和参数： （1）上限阈值电压UT+： 上升过程中，输出电压 由高电平 跳变到低电平 时，所对应的输入电压值。 （2）下限阈值电压UT-： 下降过程中， 由低电平 跳变到高电平 时，所对应的输入电压值。 （3）回差电压 ，回差电压又称滞回电压，定义为： 。,2019/8/6,27,13.2.3 施密特触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,28,13.2.3 施密特触发器,

13、1555定时器构成施密特触发器原理及电路,图13-12 555定时器构成施密特触发器的电路结构及其波形图,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,由图13-12电路分析可知： （1）UT+= ，UT-= ， ； （2）uI =0V时，uO1输出高电平； （3）当uI上升到 时，uo1输出低电平。当uI由 继续上升，uO1保持不变； （4）当uI下降到 时，电路输出跳变为高电平。而且在uI继续下降到0V时，电路的这种状态不变。 图13-12中，R、VCC2构成另一输出端uO2，其高电平可以通过改变VCC2进行调节。若在电压控制端（5脚）外加电压UIC，则将有UT+=UIC、

14、 UT- =UIC/2、UT=UIC/2，而且当改变UIC时，它们的值也随之改变。,2019/8/6,29,13.2.3 施密特触发器,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,30,2. 施密特触发器应用举例：1）波形变换,13.2.3 施密特触发器,图13-13 施密特触发器用作波形变换的工作波形,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,31,2. 施密特触发器应用举例：2）脉冲整形,13.2.3 施密特触发器,图13-14 施密特触发器用作波形整形的工作波形,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,2019/8/6,32,2. 施密特触发器应用举例：3）脉冲幅度鉴别,13.2.3 施密特触发器,图13-15 施密特触发器用作脉冲幅度鉴别的工作波形,电子技术（电工学） 第13章 集成555定时器与脉冲波形变换,