項(xiàng)目六-555定時(shí)器的應(yīng)用

項(xiàng)目六555定時(shí)器的應(yīng)用

……搶答器脈沖電路的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的任務(wù)是熟悉555定時(shí)器的邏輯功能；掌握555定時(shí)器的應(yīng)用。6.1555定時(shí)器概述

555定時(shí)器采用雙列直插式封裝形式，共有8個(gè)引腳，各引腳的功能分別為：1端為接地端。2端為低觸發(fā)端。當(dāng)C0端不外接參考電源時(shí)，此端電位低于VCC/3時(shí)，電壓比較器C1輸出低電平，反之輸出高電平。3端為輸出端。4端為復(fù)位端，此端輸入低電平可使輸出端為低電平。正常工作時(shí)應(yīng)接高電平。5端為電壓控制端。此端外接一個(gè)參考電源時(shí)，可以改變上、下兩比較器的參考電平的值，無輸入時(shí)，UC0=2VCC/3。6端為高觸發(fā)端。當(dāng)C0端不外接參考電源時(shí)，此端電位高于2VCC/3時(shí)，電壓比較器C1輸出低電平，反之輸出高電平。7端為放電端。當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，外電路電容上的電荷可以通過它釋放，7端也可以作為集電極開路輸出端。8端為電源端。6.2555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理

555定時(shí)器內(nèi)部電路如圖5-2所示,一般由分壓器、比較器、觸發(fā)器和開關(guān)及輸出等四部分組成。1.分壓器分壓器由三個(gè)等值的5KΩ電阻串聯(lián)而成，將電源電壓Vcc分為三等份，作用是為比較器提供兩個(gè)參考電壓UR1、UR2，若控制端CO懸空或通過電容接地，則:若控制端C0外加控制電壓則:圖5-2555定時(shí)器內(nèi)部電路2.比較器比較器是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放C1、C2構(gòu)成。C1用來比較參考電壓UR1和高電平觸發(fā)端電壓UTH；當(dāng)UTH>UR1，集成運(yùn)放C1輸出UC1=0;當(dāng)UTH<UR1，集成運(yùn)放C1輸出UC1=1。C2用來比較參考電壓UR2和低電平觸發(fā)端電壓:當(dāng)＞UR2，集成運(yùn)放C2輸出UC2=1;當(dāng)＜UR2，集成運(yùn)放C2輸出UC2=0。3.基本RS觸發(fā)器當(dāng)=01時(shí)，Q=0，=1;當(dāng)=10時(shí)，Q=1，=0。4.開關(guān)及輸出放電開關(guān)由一個(gè)晶體三極管組成，其基極受基本RS觸發(fā)器輸出端Q控制。當(dāng)Q=1時(shí)，三極管導(dǎo)通，放電端V通過導(dǎo)通的三極管為外電路提供放電的通路；當(dāng)Q=0，三極管截止，放電通路被截?cái)唷］敵鼍彌_器G3用于增大對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力和隔離負(fù)載對(duì)555集成電路的影響。555定時(shí)器功能表如表5-1所示表5-1555定時(shí)器功能表輸

入輸

出UTHOUT放電管V狀態(tài)0××0與地導(dǎo)通1＞＞0與地導(dǎo)通1＜＞保持原狀態(tài)保持原狀態(tài)1＜＜1與地?cái)嚅_6.3555定時(shí)器的應(yīng)用6.3.1555電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器將555定時(shí)器的第2、6引腳連接到一起作為輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器，其第5腳通過0.01μF電容接地防止外界信號(hào)對(duì)參考電壓的干擾。1.工作原理當(dāng)輸入電壓ui＜時(shí)，電壓比較器C1和C2的輸出uc1＝1，uc2＝0，基本RS觸發(fā)器置1，Q＝1、＝0，這時(shí)輸出uo＝UOH＝1。當(dāng)輸入電壓ui上升到＜ui＜時(shí)，uc1＝1、uc2＝1，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，即輸出uo＝UOH＝1。當(dāng)輸入電壓ui繼續(xù)上升到ui≥時(shí)，uc1＝0、uc2＝1，RS觸發(fā)器置0，Q＝0、＝1，輸出uo由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，即uo＝0。當(dāng)輸入電壓ui由以上逐漸下降到＜ui

＜時(shí)，電壓比較器的輸出分別為uc1＝1、uc2＝1?；綬S觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即Q＝0、＝1，輸出uo＝UOL＝0。當(dāng)輸入電壓ui繼續(xù)下降到ui≤時(shí)，uc1＝1、uc2＝0，RS觸發(fā)器置1，Q＝1、＝0，uo由低電平躍到高電平UOH。

圖6-4施密特觸發(fā)器電壓變換可見，當(dāng)輸入電壓ui上升到ui≥時(shí)，電路輸出uo發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，當(dāng)ui下降到時(shí)，uo又一次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路在輸入電壓上升和下降過程中的兩次翻轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓不同，所以，電路的正向閾值電壓UT+＝，負(fù)向閾值電壓UT-＝。施密特觸發(fā)器的回差電壓ΔUT為：ΔUT＝UT+－UT-＝－＝施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性如下圖5-5所示：圖6-5施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性2.施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用（1）波形變換將任何符合特定條件的輸入信號(hào)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的矩形波輸出信號(hào)。圖6-6波形變換（2）幅度鑒別圖6-7幅度鑒別（3）脈沖整形。

圖6-8脈沖整形6.3.2555電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路只存在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，其特點(diǎn)是：①電路在無外加觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，處于一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)，稱之為穩(wěn)態(tài)；②當(dāng)輸入端有外加觸發(fā)脈沖信號(hào)作用時(shí)，輸出狀態(tài)立即發(fā)生跳變，進(jìn)入暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，稱之為暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路自動(dòng)回到原來的穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間長短與電路參數(shù)有關(guān)。

由555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖6-9所示，工作原理如下：555定時(shí)器第2腳為觸發(fā)信號(hào)ui的輸入端，在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)該腳為高電平。電路接通電源后有一個(gè)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的過程，即電源通過電阻R向電容C充電，當(dāng)電容C兩端電壓達(dá)到uc≥時(shí)，即UTH≥，同時(shí)，由于ui為高電平，所以＞。

根據(jù)555定時(shí)器功能表可知，此時(shí)電路輸出為低電平，放電管V導(dǎo)通，電容C通過放電管V放電使得UTH＝0＜，輸出仍為低電平，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。圖6-9555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器當(dāng)輸入端ui有負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)時(shí)，第2腳＜，輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管V截止，電源通過電阻R開始給電容C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，當(dāng)電容C兩端電壓達(dá)到uc≥時(shí)，即UTH≥，此時(shí)觸發(fā)信號(hào)負(fù)脈沖已經(jīng)撤消回到高電平，第2腳＞，輸出又翻轉(zhuǎn)為低電平，放電管V導(dǎo)通，電容C通過放電管V放電，電路回到穩(wěn)定狀態(tài)。其工作波形如圖6-10所示：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的脈沖寬度tW為暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間，它實(shí)際上為電容C上的電壓由0V充到所需的時(shí)間，計(jì)算公式為：tW＝RCln3≈1.1RC

圖6-10工作波形圖2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用（1）脈沖整形脈沖信號(hào)在經(jīng)過長距離傳輸后其邊沿會(huì)變差或在波形上疊加了某些干擾。為了使這些脈沖信號(hào)變成符合要求的波形，這時(shí)可利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行整形。