項(xiàng)目11-1 集成定時(shí)器課件講解

目錄：

4.1數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)

4.2基本門電路

4.3組合邏輯電路

4.4觸發(fā)器及時(shí)序邏輯電路

4.5集成定時(shí)器

4.6

A/D和D/A轉(zhuǎn)換器第4章數(shù)字電路基礎(chǔ)應(yīng)知：脈沖、數(shù)制和數(shù)碼的概念，脈沖的基本參數(shù)、三種邏輯關(guān)系、表達(dá)式及其真值表；基本門電路的邏輯功能及邏輯運(yùn)算規(guī)律；編碼器、譯碼器和數(shù)字顯示器的原理；常用觸發(fā)器邏輯功能，寄存器、計(jì)數(shù)器的工作原理及邏輯功能；

555定時(shí)器工作原理，555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理。

第4章數(shù)字電路基礎(chǔ)應(yīng)會(huì)：基本門電路的邏輯功能及應(yīng)用；常用觸發(fā)器的邏輯功能及應(yīng)用；編碼器、譯碼器和數(shù)字顯示器的應(yīng)用；

555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用。第4章數(shù)字電路基礎(chǔ)4.5集成定時(shí)器學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理，理解555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理及其應(yīng)用。4.5.1集成定時(shí)器

555集成定時(shí)器包括：1個(gè)由3個(gè)阻值相等的電阻R組成的分壓器；2個(gè)電壓比較器C1和C2；1個(gè)基本RS觸發(fā)器；1個(gè)晶體管。4.5集成定時(shí)器1.電路結(jié)構(gòu)555電路又稱時(shí)基電路(也叫定時(shí)器)，是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器（無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）和施密特觸發(fā)器等多種電路。555定時(shí)器在工業(yè)控制、定時(shí)、檢測(cè)、報(bào)警等方面有廣泛應(yīng)用。4.5.1集成定時(shí)器4.5集成定時(shí)器1.電路結(jié)構(gòu)分壓器：為兩個(gè)電壓比較器提供基準(zhǔn)電壓。比較器：由電壓比較器C1、C2構(gòu)成?；綬S觸發(fā)器：低電平觸發(fā)。放電開關(guān)管T：VAVBVCC地++C1++C2QQRDSD5k5k5kT24567831Uo4.5集成定時(shí)器1.電路結(jié)構(gòu)VAVB輸出端

電壓控制CO高電平觸發(fā)端TH低電平觸發(fā)端TL放電端D復(fù)位端VCC分壓器比較器R-S觸發(fā)器放電管地++C1++C2QQRDSD5k5k5kT24567831Uo2．引腳功能4.5集成定時(shí)器

由三個(gè)5kΩ的電阻串聯(lián)構(gòu)成，為比較器C1、C2提供參考電壓VA、VB，C1同相輸入端V+=VA=2VCC/3。C2反相輸入端V-=VB=VCC/3。如果在電壓控制端5另加控制電壓，可以改變比較器C1、C2參考電壓VA、VB的值。若工作中不使用控制端5時(shí)，則控制端5通過一個(gè)0.01μF的電容接地，以旁路高頻干擾。分壓器上端8接VCC，下端1接地。1/3VCC2/3VCC++C1++C2..5kVAVBVCCRDSD5625k5k分壓器：4.5.1集成定時(shí)器2．引腳功能4.5集成定時(shí)器比較器：THTLC1和C2是兩個(gè)比較器。分別由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成。C1的同相輸入端“+”接到參考電壓VA端上，即電壓控制端5，反相控制端“_”用TH表示，稱為高觸發(fā)端6；C2的反相輸入端“_”接參考電壓端VB端上，同相輸入端“+”用TL表示，稱為低觸發(fā)端2。1/3VCC2/3VCC++C1++C2..5kVAVBVCCRDSD5625k5k4.5.1集成定時(shí)器2．引腳功能4.5集成定時(shí)器輸出端復(fù)位端++C1++C2QQRDSD43UoUC1UC2基本RS觸發(fā)器：

基本RS觸發(fā)器由兩個(gè)與非門構(gòu)成，是可以從外部進(jìn)行置“0”的復(fù)位端4，當(dāng)=0時(shí)，使Q=0，=1，工作時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)受比較器輸出UC1和UC2的控制。SDRDQ100置0011置111不變保持00同時(shí)變1后不確定功能4.5.1集成定時(shí)器2．引腳功能4.5集成定時(shí)器三極管開關(guān)：

三極管T在此電路中作為開關(guān)使用，其狀態(tài)受觸發(fā)器端控制，當(dāng)=0時(shí)，T截止，=1時(shí)T飽和導(dǎo)通。QQRDSDT輸出4.5.1集成定時(shí)器2．引腳功能4.5集成定時(shí)器++C1++C2QQRDSD5k5k5kT245678314.5.1集成定時(shí)器3．邏輯狀態(tài)4.5集成定時(shí)器<2/3VCC<1/3VCC10>2/3VCC>1/3VCC01<2/3VCC>1/3VCC11>2/3VCC<1/3VCC00RDSDV6V2比較結(jié)果不允許1/3VCC2/3VCC++C1++C2..5kVAVBVCCRDSD5625k5k4.5.1集成定時(shí)器3．邏輯狀態(tài)4.5集成定時(shí)器V6V2<2/3VCC<1/3VCC>2/3VCC>1/3VCC<2/3VCC>1/3VCCQT10保持導(dǎo)通截止保持555功能表QQRDSDT輸出RDSD101011QT10保持導(dǎo)通截止保持++C1++C2QQRDSD5k5k5kT245678314.5.1集成定時(shí)器3．邏輯狀態(tài)4.5集成定時(shí)器

集成定時(shí)器不僅提供了復(fù)位電平2/3UDD置位電平1/3UDD，還提供了可直接置0的基本RS觸發(fā)器，還提供了狀態(tài)受觸發(fā)器控制的晶體管開關(guān)。使用極為方便，應(yīng)用范圍廣泛，只需通過外部適當(dāng)?shù)倪B線和接入合適的電阻、電容便能以多種方式工作。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有現(xiàn)成產(chǎn)品可用，也可由集成定時(shí)器來組成。

概念：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器是只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器。特點(diǎn)：在外來觸發(fā)信號(hào)的作用下，能夠由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)成另一暫穩(wěn)狀態(tài)，暫穩(wěn)狀態(tài)維持一定時(shí)間后，又會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。R和C連接點(diǎn)接到高電平觸發(fā)端6和放電端7，R另一端接＋UDD，C另一端接地。外來觸發(fā)信號(hào)uI采用負(fù)脈沖，由低電平觸發(fā)端2輸入。輸出信號(hào)從輸出端3輸出。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理在觸發(fā)脈沖未輸入時(shí)，u0=Q=0，這是觸發(fā)器的穩(wěn)態(tài)。因?yàn)樵诮油娫?UDD瞬間：若Q=0，=1，則晶體管導(dǎo)通，，，，故R=1，S=1，基本RS觸發(fā)器保持0態(tài)。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理若Q=1，=0時(shí)T截止，UDD通過R對(duì)C充電。當(dāng)升到大于時(shí)，仍大于，此時(shí)，R=0，S=1，觸發(fā)器將翻轉(zhuǎn)到0態(tài)，即Q=0，=1。這時(shí)晶體管又導(dǎo)通，uc迅速放電，u6=uc下降。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理當(dāng)時(shí)，，R=1，S=1，觸發(fā)器又保持0態(tài)不變。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理可見，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo=Q=0。若以穩(wěn)定后作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則可分為：(1)t=0~t1時(shí)，uI未輸入，這時(shí)電路的狀態(tài)已如前述，uo=0。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理可見，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo=Q=0。若以穩(wěn)定后作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則可分為：(2)t=t1~t2時(shí)，輸入觸發(fā)負(fù)脈沖。，uc不能突變，。R=1，S=0，uo=Q=1，進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)。這時(shí)晶體管截止、電容C充電，uc按指數(shù)上升。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理(3)t=t2~t3時(shí)，觸發(fā)負(fù)脈沖過去。，。R=1，S=0，uo=Q保持1，C繼續(xù)充電。(4)t=t3時(shí)，。。R=0，S=1，基本RS觸發(fā)器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到uo=Q=0，重新恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。這時(shí)晶體管導(dǎo)通，C迅速放電。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理(5)t>t3后，，。R=1，S=1，uo=Q保持0。4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3．邏輯狀態(tài)時(shí)間uIucu6=ucu2=uIRSuo=Q晶體管狀態(tài)0~t1未輸入，高電平≈011保持0導(dǎo)通穩(wěn)態(tài)t1負(fù)脈沖開始輸入，低電平≈0101截止跳變t1~t2負(fù)脈沖，低電平充電，指數(shù)上升101截止暫穩(wěn)t2~t3負(fù)脈沖過去，高電平繼續(xù)充電11保持1截止暫穩(wěn)t3負(fù)脈沖過去，高電平剛大于2/3UDD010導(dǎo)通跳變t3后負(fù)脈沖過去，高電平放電、指數(shù)下降11保持0導(dǎo)通穩(wěn)態(tài)4.5集成定時(shí)器4.5.2555集成定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3．邏輯狀態(tài)可見，這一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其穩(wěn)定狀態(tài)為0，在觸發(fā)脈沖作用下，它翻轉(zhuǎn)成暫穩(wěn)狀態(tài)1，輸出矩形脈沖，脈沖寬度tW即暫穩(wěn)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，它與充電的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，由于將t=tW，代入整理后得兩邊取對(duì)數(shù)得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中一般用于定時(shí)(產(chǎn)生一定寬度的方波)、整形(把不規(guī)則的波形變換成寬度、幅度都相等的脈沖)、延時(shí)(使輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出)。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu)2．工作原理無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也稱多諧振蕩器，是通過自激振蕩能輸出一定頻率矩形脈沖的電子器件。在數(shù)字系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)中，各種部件都用統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖來定時(shí)操作的，時(shí)鐘脈沖一般由多諧振蕩器來產(chǎn)生。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理因?yàn)閯偨油娫磿r(shí)，uC=0(設(shè)電容原先未充電)，所以U6=，由圖可知，此時(shí)uO=1，定時(shí)器中的晶體管T截止，電源UCC通過R1、R2對(duì)C充電，在UC達(dá)到之前，uO=1的狀態(tài)保持不變。當(dāng)UC上升到時(shí)，比較器A1輸出低電平，使觸發(fā)器置0，定時(shí)器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，uO由1變0。同時(shí)端的高電平使4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．工作原理放電管T導(dǎo)通，使C通過R2和T放電，UC下降。在UC下降到之前，uO=0的狀態(tài)保持不變。當(dāng)UC下降到時(shí)，比較器A2輸出高電平，使觸發(fā)器置1，定時(shí)器輸出狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)，uo又由0變?yōu)?。同時(shí)，端的低電平使T截止，于是C再次充電。如此反復(fù)，在多諧振蕩器輸出端就可得到一串矩形波脈沖信號(hào)。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3．邏輯狀態(tài)充電,充電，放電，時(shí)間ucRSuo=Q晶體管狀態(tài)0uc=0101截止開始0~t1101截止過渡t1~t211保持1截止暫穩(wěn)t2010導(dǎo)通跳變t2~t311保持0導(dǎo)通暫穩(wěn)t3101截止跳變4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3．邏輯狀態(tài)第1個(gè)暫穩(wěn)態(tài)即C充電的時(shí)間第2個(gè)暫穩(wěn)態(tài)即C放電的時(shí)間振蕩周期方波寬度與振蕩周期T之比稱為占空比或空寬比，即顯然，改變R1和R2的大小，尤其是改變R2的大小即可改變占空比。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器在汽車電路中的應(yīng)用1．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)555轉(zhuǎn)速表電路：L1G為點(diǎn)火線圈一次繞組，P為繼電器觸點(diǎn)。

每當(dāng)繼電器觸點(diǎn)斷開而產(chǎn)生一個(gè)脈沖時(shí)，通過R1和VDZ1鉗位限幅，由C1耦合去觸發(fā)555電路。在555的3腳輸出高電平期間，VD反向截止，由R5及RP供給指示表。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器在汽車電路中的應(yīng)用1．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)555轉(zhuǎn)速表電路：?jiǎn)蚊}沖過后，555輸出端為低電平，VD將R5提供的電流旁路，不再經(jīng)過RP和指示表。因此，指示表通過電流平均值與繼電器觸點(diǎn)P產(chǎn)生的脈沖頻率成正比，這就可以由指示表來指示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器在汽車電路中的應(yīng)用2．多諧振蕩器的應(yīng)用555集成定時(shí)器構(gòu)成的汽車轉(zhuǎn)向閃光器電路：

555輸出端3接繼電器J的線圈，使繼電器按多諧振蕩器頻率進(jìn)行工作，繼電器觸點(diǎn)接到轉(zhuǎn)向燈電源回路中，控制電源的通斷，使轉(zhuǎn)向燈按一定頻率閃爍。閃光器燈亮?xí)r間由C1的充電時(shí)間決定，滅燈時(shí)間由C1的放電時(shí)間決定。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器在汽車電路中的應(yīng)用2．多諧振蕩器的應(yīng)用555集成定時(shí)器構(gòu)成的汽車轉(zhuǎn)向閃光器電路：閃光器的燈亮燈滅周期即多諧振蕩器的振蕩周期為C1充電和放電時(shí)間之和。適當(dāng)選擇RA、RB和C1的值，即可取得一定的閃爍頻率。4.5集成定時(shí)器4.5.3555集成定時(shí)器在汽車電路中的應(yīng)用刮水器555間歇控制器

電路構(gòu)成：三部分：由555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器、控制刮水電機(jī)電樞電路的繼電器J以及控制刮水電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的變速開關(guān)(三擋)。4.5集成定時(shí)器

原理：將間歇開關(guān)3閉合，此時(shí)555起振，3端口輸出電壓為高電平并使