电工与电子技术-第12章 定时器电路功能及应用

第12章555定时器学习要点•集成555定时器•555定时器构成的脉冲波形产生与整形电路由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器G1和G2、一个集电极开路输出的泄放三极管T等组成。第12章555定时器12.1集成555定时器12.1.1555定时器的结构&&1G1G2G3TC1C2+_+_RSQQRR2R15KΩ5KΩ5KΩ12658437VCCUODISGNDTHVCODRTR化学工业出版社端：GND接地；5端：Vco控制电压；6端：TH阈值输入；7端：DIS放电端；8端：Vcc电源。触发输入；2端：3端：Uo输出；4端：复位；化学工业出版社定时器的功能（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。（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。QUo0×××××0导通12/3Vcc1/3Vcc0100导通12/3Vcc1/3Vcc1011截止12/3Vcc1/3Vcc11保持保持保持DRRSTTHuTRu化学工业出版社μFuitUT+UT_tuo2VCC/3VCC/300a)电路b)工作波形化学工业出版社当0＜ui＜1/3Vcc时，uo为高电平；当1/3Vcc＜ui＜2/3Vcc时，uo保持为原来的高电平；当2/3Vcc＜ui＜Vcc时，uo为低电平；当1/3Vcc＜ui＜2/3Vcc时，uo保持为原来的低电平。上限电平与下限电平的差值成为回差电压TUTU△UT=-=2/3Vcc-1/3Vcc=1/3Vcc化学工业出版社定时器构成的单稳态触发器特点：1.有一个稳定状态和一个暂稳状态；2.在外来触发脉冲作用下，能够由稳态翻转到暂稳态；3.暂稳态维持一段时间后，将自动返回到稳态，而暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅取决于电路本身的参数。55518765432uo0.01μF+VCCCRTHuiTRucuot0uit0t0t1t2t3tW2VCC/3a)电路b)波形图化学工业出版社充电，使uC上升。uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时，uI=UIH(应1/3VCC)。当uC≥2/3VCC时，满足TR=uI1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,因此uO为低电平，V导通，电容C经放电管V迅速放电完毕，uC0V。这时TR=UIH1/3VCC，TH=uC02/3VCC，uO保持低电平不变。因此，稳态时uC0V，uO为低电平。充电工作原理导通放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIH化学工业出版社由高电平跃变为低电平(应1/3VCC)时，使TR=UIL1/3VCC而TH=uC0V2/3VCC，因此uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管V截止，VCC又经R向C充电，uC上升。当uC上升到uC≥2/3VCC时，TH=uC≥2/3VCC，而TR=uI=UIH(1/3VCC)，因此uO重新跃变为低电平。同时，放电管导通，C经V迅速放电uC0V，放电完毕后，电路返回稳态。输出脉冲宽度tW即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件R、C。公式tW1.1RC化学工业出版社)电路b)工作波形电路结构化学工业出版社=TR=uC≤1/3VCC时，uO重新跃变为高电平，同时放电管V截止，C又被充电，uC上升，电路又返回到暂稳态Ⅰ。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLCC32VCC31VⅠⅠⅡTH=TR≤1/3VCCⅠ工作原理当uC上升到TH=TR=uC≥2/3VCC时，uO跃变为低电平，同时放电管V导通，C经R2和V放电，uC下降，电路进入暂稳态Ⅱ。接通VCC后，开始时TH=TR=uC0，uO为高电平，放电管截止，VCC经R1、R2向C充电，uC上升，这时电路处于暂稳态Ⅰ。化学工业出版社如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLCC32VCC31VⅠⅠⅡ周期与占空比估算tWH0.7(R1+R2)CtWL0.7R2CT=tWH+tWL0.7(R1+2R2)C2121WH2RRRRTtq化学工业出版社本章小结施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路，可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲。施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发电平。施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器或采用555定时器构成施密特触发器。化学工业出版社单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身R、C定时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变R、C定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常用于脉冲的定时、整形和展宽等。实用中，常选用集成单稳态触发器或采用555定时器构成单稳态触发器。化学工业出版社在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变R、C定时元件数值的大小，可调节振荡频率。化学工业出版社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555定时器使用方便、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、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。除555单定时器外，还有双定时器556、四定时器558等。