555定时器的典型应用电路.docVIP

555定时器的典型应用电路　　Typical Application circuit of 555 timer　　李文飞　0 引 言??? 555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单片集成电路。它功能多样，应用广泛，只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路，是脉冲波形产生与变换的重要元器件，广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。本文以OrCAD／PSpice 10．5为工具，对555定时器构成的单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器三种典型电路进行仿真分析，得出了一些结论。　　　1 555定时器组成框图及工作机理??555定时器的图形符号及管脚图如图1所示　　　各管脚功能：　　管脚1：公共端 管脚2：触发端 管脚3：输出端 管脚4：复位端　　管脚5：控制电压输入端 管脚6：阈值端 管脚7：内部三极管的放电端　管脚8：电源端　　　　　　　　555定时器的内部电路方框图如图2所示，该集成电路由四部分组成：电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、输出缓冲器和放电三极管。? 比较器的参考电压由三只5 kΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2Vcc／3和Vcc／3。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2Vcc／3时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc／3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时充电，开关管截止。　MR是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。CO是控制电压端(5脚)，平时输出2Vcc／3作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0．01μF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。　2 单稳态触发器仿真分析　单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态，在无外来触发脉冲作用时，电路保持稳态不变，而当有外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态，并输出一个脉宽和幅值恒定的矩形脉冲，输出的脉冲宽度Tw等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于R2，C2。 ??? 运行OrCAD／Capture CIS，利用Schematics绘制的由555定时器构成的单稳态触发器电路见图3，输入信号V2为脉冲电压源，设置其参数如下：　　　?????? 值得注意的是，输入信号的重复周期必须大于输出的脉冲宽度，输入信号的脉宽（尖峰脉冲）应小于输出的脉宽，才能保证每一个倒置尖峰脉冲起作用。利用OrCAD／PSpice 10．5的瞬态分析功能进行仿真。得到图4所示的输出电压波形图，其中类似于锯齿波的是电容C2两端的电压，方波则是555的输出端的电压波形。　　　　图3　　　图4　??? 由图4可见，电容C2存在自动充放电过程。当触发脉冲到达时，电源V1通过R2给电容C2充电，从0 V充电到约3．33 V之前，555定时器的输出始终保持高电平，而一但电容充电到3．33 V，555的输出立即转换为低电平，随后电容C2开始从3．33 V迅速放电到0 V，此后又开始新的充放电过程。在555的输出端可以获得周期性的矩形脉冲，并且输出脉冲的宽度与输入信号的脉宽和幅度无关。　3 施密特触发器仿真分析??? 用555定时器构成的施密特触发器将阀值端和触发端接在一起作为输入端。运行OrCAD／CaptureCIS，利用Schematics绘制的555定时器构成的施密特触发器电路如图5所示。输入信号V7为三角波电压源，设置其参数为：　???　　　　图5??? 利用PSpice的瞬态分析功能进行仿真，得到555的输出端Vout的电压波形与输入电压波形如图6所示。?　　　图6? 　　 图7　　　由图6可见，该电路能将输入波形转换成方波输出，当输入波形电压升高，输出电平发生转换时所对应的门限电压约为8 V，而当输入波形电压降低，输出电平发生转换时所对应的门限电压约为4 V，即上门限电压与下门限电压不同，输入与输出间具有迟滞特性。将输入信号换成正弦信号后，得到输入／输出电压的波形如图7所示，依然表现出迟滞特性，且上门限电压与下门限电压仍分别为8 V和4 V，而这正是施密特触发器电路的工作特性。4 多谐振荡器仿真分析??? 多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需要外加触发信号便能自动产生矩形脉冲