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1、数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系四四 集成定时器集成定时器 数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系 这一种中规模单片集成电路，使用灵活方便，性能优良，这一种中规模单片集成电路，使用灵活方便，性能优良，只需外接少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。量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器等。目前生产的定时目前生产的定时器有双极型和器有双极型和CMOS两种类型。两种类型。 双极型产品双极型产品：国产的有国产的有F555F555、5 5555555、5 515551555等，国外的有等，国
2、外的有NE555NE555等等 555555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型双极型定时定时器电源电压范围为器电源电压范围为5 516V16V，最大负载电流可达，最大负载电流可达200mA200mA；CMOSCMOS定时器电源电定时器电源电压范围为压范围为3 318V18V，最大负载电流在，最大负载电流在4mA4mA以下。以下。 CMOS产品产品：国产的有国产的有CC7555CC7555，国外的有，国外的有ICM7555ICM7555、ICM7556ICM7556等。等。 556是双定时器，片内封装有含两个独立的是双定时器
3、，片内封装有含两个独立的555电路。电路。 定时器（定时器（timer）又称时基电路。集成又称时基电路。集成555定时器是一种兼容模拟和数定时器是一种兼容模拟和数字于同一硅片的中规模集成电路。因其内部有三个字于同一硅片的中规模集成电路。因其内部有三个5k的分的分压电压电阻而得名。阻而得名。（1） 555 定时器简介定时器简介 一、一、555 555 定时器的工作原理和逻辑功能定时器的工作原理和逻辑功能常常见见555定定时时器器外外形形12345678数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系（2）555 定时器的电路结构与符号定时器的电路结构与符号 C1C2G
4、3QQG1G2RSVR5 k 5 k 5 k UR1UR2GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS电路符号电路符号627153843OUT输出端输出端 8VCC电源端电源端 4RD直接置直接置0 0端端 DIS 7放电端放电端 TH 6阈值输入端阈值输入端 TR 2触发输入端触发输入端 CO 5控制电压输入端控制电压输入端 GND1接地端接地端 集电极开路输出端集电极开路输出端UR1UR2构成构成电阻分电阻分压器压器，为比较器，为比较器 C1、C2 提供两提供两个参考电压，个参考电压，UR1 = 2/3VCC，UR2 = 1/3VCC。 输出缓冲器输出缓冲器OUT = Q构成构成基本基本
5、 RS 触发触发器器，决定电路输出。，决定电路输出。 放电管放电管，其输入为，其输入为Q，输出为开路集电极。，输出为开路集电极。Q构成构成电压比电压比较器较器，比较，比较 TH 与与 UR1 和和TR 与与 UR2 的大小。的大小。数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系（3）555 定时器的工作原理与逻辑功能定时器的工作原理与逻辑功能 101导通导通定时器定时器 5G555 的的功能表功能表 不变不变不变不变1截止截止11导通导通01导通导通00V 状态状态OUT = QRDTRTH输输 出出 输输 入入直直接接置置 0 端端 RD 低低电电平平有有效效，
6、优优先先级级最最高高。不用时应使其为不用时应使其为 1。数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系不变不变不变不变1截止截止11导通导通01导通导通00V 状态状态OUT = QRDTRTH输输 出出 输输 入入定时器定时器 5G555 的的功能表功能表 01导通导通0110（2）555 定时器的工作原理与逻辑功能定时器的工作原理与逻辑功能数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系（2）555 定时器的工作原理与逻辑功能定时器的工作原理与逻辑功能 不变不变不变不变1截止截止11导通导通01导通导通00V 状态状态OUT = Q
7、RDTRTH输输 出出 输输 入入定时器定时器 5G555 的的功能表功能表 10截止截止1001数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系（2）555 定时器的工作原理与逻辑功能定时器的工作原理与逻辑功能 不变不变不变不变1截止截止11导通导通01导通导通00V 状态状态OUT = QRDTRTH输输 出出 输输 入入定时器定时器 5G555 的的功能表功能表 11数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系简化简化功能表功能表 不变不变不变不变1截止截止11导通导通01导通导通00V 状态状态OUTRD输输 出出 输输 入入
8、TRTH使用要点使用要点 ( (1) ) RD 低电平有效低电平有效,优先级最高，优先级最高， 不用时应接高电平。不用时应接高电平。通常不用通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性，端，为了提高电路工作稳定性，将其通过将其通过 0.01 F 电容接地。电容接地。( (3) ) TR 低电平有效，低电平有效，TH 高电平高电平 有效，因此，有效，因此，TH 加低电平、加低电平、 TR 加高电平时为非有效电加高电平时为非有效电 平，电路状态不变。平，电路状态不变。( (4) )输出输出 0 时，时，Q = 1，因此，因此 V 导通；输出导通；输出 1 时，时， Q = 0，故，故 V 截止。截止
9、。( (5) )注意：注意： TH 电平高低是与电平高低是与 2/3VCC 相比较，相比较，TR 电平高低是与电平高低是与 1/3VCC 相比较。相比较。 若控制输入端若控制输入端 CO 加输入电压加输入电压 uCO ，则，则 UR1 = uCO UR2 = uCO/2，故，故 TH 和和 TR 电平高低的比较值将变成电平高低的比较值将变成 uCO 和和 uCO/2。( (2) )TH 和和 TR 均为高电平时输出均为高电平时输出 0，均为低电平时输出，均为低电平时输出 1。数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系GNDVCCRDOUTCO555THTRDI
10、SVCC0.01 FR1CuOuC- -+R2二、用二、用 555 555 定时器组成多谐振荡器定时器组成多谐振荡器 ( (一一) )电路结构电路结构 DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC- -+R2数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系( (二二) )工作原理、工作波形与周期估算工作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL充电充电UOHTH = TR = uC 很小很小接通接通 VCC 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0 0，uO 为高电平，为高电平，放电管截止，放电管截止，V
11、CC 经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升，这时，这时电路电路处处于暂稳态于暂稳态。 工作原理工作原理 数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系( (二二) )工作原理、工作波形与周期估算工作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLUOLTH = TR 2/3 VCC当当 uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 时，时，uO 跃变为低电平，跃变为低电平，同时放电管同时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和 V 放电，放电，uC 下降下降，电路进入电路进入暂稳态暂稳态 。工作原理工作原理
12、接通接通 VCC 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0，uO 为高电平，为高电平，放电管截止，放电管截止，VCC经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升，这时，这时电电路路处于暂稳态处于暂稳态。 放电放电数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系当当 uC 下降到下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 时，时， uO 重新跃变为高电平重新跃变为高电平，同时，同时放电管放电管 V 截止，截止，C 又被又被充电，充电，uC 上升上升，电路又电路又返回到暂稳态返回到暂稳态。( (二二) )工作原理、工作波形与周期估算工作原理、工
13、作波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLTH=TR1/3VCC工作原理工作原理 当当 uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC时，时，uO 跃变为低电平，跃变为低电平，同时放电管同时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和 V 放电，放电，uC 下降下降，电路进入电路进入暂稳态暂稳态 。接通接通 VCC 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0 0，uO 为高电平，为高电平，放电管截止，放电管截止，VCC 经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升，这时，这时电路电路处处于暂稳态于暂稳态。 数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学
14、院电气系广西机电职业技术学院电气系( (二二) )工作原理、工作波形与周期估算工作原理、工作波形与周期估算 电容电容 C 如此循环充电和放电，使如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。电路产生振荡，输出矩形脉冲。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL周期与占空比估算周期与占空比估算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系这种振荡器输出波形的占空比为：这种振荡器输出波形的占空比为： 充电时充电时D1导通导通D2截止截止放电时放电时D
15、2导通导通D1截止截止( (三三) )占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1C+R2RP1RP2 例例例例 指指出出右右图图中中控控制制扬扬声声器器鸣鸣响响与与否否和和调调节节音音调调高高低低的的分分别别是是哪哪个个电电位位器器？若若原原来来无无声声，如如何何调调节节才才能能鸣鸣响响？欲欲提提高高音音调调，又又该该如如何何调调节？节？解：解：R1、R2、RP1 和和 C 共同构成定时元件，因此调节共同构成定时元件，因此调节 RP1 可调节音调高低
16、。可调节音调高低。欲提高音调，则应减小欲提高音调，则应减小 RP1 ，因此触头应下移。，因此触头应下移。RP2调节调节 RP2 可控制可控制 RD 为为 0 或或 1，从而控制振荡器工作与，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。否，因此能控制扬声器鸣响与否。调节调节 RP2 使触头左移至适当位置，可使使触头左移至适当位置，可使 RD = 1，使扬，使扬声器鸣响。声器鸣响。RP1数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系例例例例 模拟声响电路模拟声响电路模拟声响电路模拟声响电路将振荡器将振荡器的输出电压的输出电压uo1接到振荡器接到振荡器中中555定
17、时器的复位端定时器的复位端（4脚），当脚），当uo1为高电平时振荡器为高电平时振荡器振荡，为低电平时振荡，为低电平时555定定时器复位，振荡器时器复位，振荡器停止震荡。停止震荡。思考：思考：该电路的模拟该电路的模拟声响频率是多少？声响频率是多少？声响频率是多少？声响频率是多少？数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FRCuIuOuC- -+三、用三、用555 555 定时器组成单稳态触发器定时器组成单稳态触发器 ( (一一) )电路结构电路结构 DISTHVCCR R、C 为定时元件为定时元件T
18、RuIOUTuOGNDVCCRDCO0.01 FCuC- -+数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系( (二二) )工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 1. 稳定状态稳定状态 接通电源后接通电源后 VCC 经经 R 向向 C 充电，充电，使使 uC 上升。上升。 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC该电路该电路触发信号为负脉冲触发信号为负脉冲，不加触，不加触发信号时，发信号时，uI = UIH ( (应应 1/3 VCC) )。 当当 uC 2/3 VCC 时，满足时，满足TR = uI 1/3 VCC，TH
19、= uI 2/3 VCC,因因此此 uO 为低电平，为低电平，V 导通，电容导通，电容 C 经放经放电管电管 V 迅速放电完毕，迅速放电完毕，uC 0 V。这时这时TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持保持低电平不变。因此，低电平不变。因此，稳态时稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。为低电平。充电充电工作原理工作原理 导通导通放电放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系 2. 触发进入暂稳态触发进入暂稳态 ( (二二) )工作原理、工
20、作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC当输入当输入 uI 由高电平跃变为低电平由高电平跃变为低电平( (应应 1/3 VCC ) )时，使时，使 TR = UIL1/3 VCC而而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此，因此 uO 跃变为跃变为高电平，进入暂稳态高电平，进入暂稳态，这时放电管，这时放电管 V截止，截止，VCC 又经又经 R 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。UILUOH充电充电数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系 3. 自动返回稳定状态自动返回稳定状态 ( (二
21、二) )工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC 2. 触发进入暂稳态触发进入暂稳态 UIHUOL TH2/3 VCC放电放电V当输入当输入 uI 由高电平跃变为低电平由高电平跃变为低电平( (应应 1/3 VCC) )时，使时，使 TR = UIL1/3 VCC 而而TH = uC 0 V 1/3 VCC ) )，因此，因此 uO 重新跃变重新跃变为低电平。为低电平。同时，放电管导通，同时，放电管导通，C 经经 V 迅速放电迅速放电 uC 0 V，放电完毕放电完毕后，电路返回稳态。后，电路返回稳态。数数电电字字技技
22、子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系 例例 用上述单稳态电路输出定时用上述单稳态电路输出定时时间为时间为1 s 的的正脉冲，正脉冲，R = 27 k ，试确定定时元件试确定定时元件 C 的取值。的取值。 ( (二二) )工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC输出脉冲宽度输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件间，主要取决于充放电元件 R、C。 该单稳态触发器为不可重复触发器，该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽
23、小于输出脉宽 tWO 。解：解： 因为因为 tWO 1.1 RC故故可取标称值可取标称值 33 F。估算公式估算公式 tWO 1.1 RC数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系经过长距离传输后，脉冲信号的边经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干扰，沿会变差或波形上叠加某些干扰，利用整形可使其变成符合要求的波形。利用整形可使其变成符合要求的波形。 （四）（四）555555芯片构成的单稳态触发器应用举例芯片构成的单稳态触发器应用举例 2. 脉冲定时脉冲定时 1. 脉冲整形脉冲整形 因此，利用单稳态触发器可以控制门因此，利用单稳态触发器可以控制
24、门开通与否以及开通多长时间。开通与否以及开通多长时间。 uAuBuCuOG单稳态触发器组成的定时电路和工作波形单稳态触发器组成的定时电路和工作波形uAuCuBuOuC 门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。tW uC 为与门为与门 G 开通与否的控制信号。开通与否的控制信号。 uC = 0，门，门 G 开通，信号开通，信号 uB 通过门通过门 G 输出；输出； uC =1，门，门 G 关闭，关闭，uB 不能输出。不能输出。 单稳态触发器数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系tW将窄脉冲展宽成将窄脉冲展宽
25、成宽度为宽度为 tW 的脉冲的脉冲uIuOtt3. 脉冲展宽脉冲展宽 数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系四、用四、用 555 555 定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器 0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH当当TH=TR=uI2/3VCC时时电压传输特性为反相输出的滞回特性电压传输特性为反相输出的滞回特性uIuO当当TH=TR=uI1/3VCC时时1/3VCC0当当1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC时时当当uI1/3VCC时时当当uI由高电平逐渐下降，由高电平逐渐下降，且且1/3VCC uI UT+ 后，后，uO = UOL
26、,只有当只有当 uI下降到经过下降到经过 UT- - 时，时，uO 才会发生跃变。才会发生跃变。 uI UT- -后，后，uO = UOH只只有当有当 uI 上升到经过上升到经过 UT+时，时，uO 才会发生跃变。才会发生跃变。 将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系vItOvOtOVTVT(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtOVTVT(c)2 2 脉冲整形脉冲整形整形整形:将受到干扰的或不符合边沿要求的信号整形成较好的矩形将受到干扰的或不符合
27、边沿要求的信号整形成较好的矩形脉冲。脉冲。当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。(c) 受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。(a) 传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系OuItuOUT+UT- -Ot3. 3. 脉冲幅
28、度鉴别脉冲幅度鉴别 鉴别并取出鉴别并取出幅度幅度大于大于 UT+ 的脉冲。的脉冲。UOLUOH数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系OuO/Vt 例例 试对应输入波形画出试对应输入波形画出下图中输出下图中输出波形。波形。184355557+12V0.01 FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT- -abcdefUOH解：解：UT+ = 2/3 VCC = 8 VUT- - = 1/3 VCC = 4 V因此可画出输出波形为因此可画出输出波形为 电路构成反相输出的施密特触发器电路构成反相输出的施密特触发器数数电电字字技技子子
29、术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系小结小结1. 555 定时器是一种多用途的集成电路。只需定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组稳态触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其它多种实用电路。由于成其它多种实用电路。由于 555 定时器使用方定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，在自动控制、仪器仪表、家用电敏度，因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。器等许多领域都有着广泛的应用。2. 除除 555 单定时器外，还有双定时器单定时器外，还有双定时器 556、四定时器四定时器 558 等。等。 数数电电字字技技子子术术广西机电职业技术学院电气系广西机电职业技术学院电气系3. 555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为多谐振荡器典型电路为 ：555 定时器构成的定时器构成的施密特触发器施密特触发器555 定时器构成的定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器555 定时器构成的定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器
