555电路应用和工作方式.docVIP

555电路的应用和工作方式 一、实验原理和电路 1．器件特性 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。器件电源电压推荐为4．5～12V，最大输出电流200mA以内，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。其主要参数见表8.1。 555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图8.1和图8.2所示。 引脚功能： Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。 Vi2（）：低电平触发端，简称低触发端，标志为。 VCO：控制电压端。 VO：输出端。 Dis：放电端。 ：复位端。 555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。 是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。 分析图8.1的电路：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，并让VCO悬空，则比较器C1的同相输入端接参考电压VCC，比较器C2反相输入端接参考电压VCC ，为了学习方便，我们规定： 当TH端的电压VCC时，写为VTH=1，当TH端的电压VCC时，写为VTH=0。 当端的电压VCC时，写为VTR=1，当端的电压VCC时，写为VTR=0。 低触发：当输入电压Vi2VCC 且Vi1VCC时，VTR=0，VTH=0，比较器C2输出为低电平，C1输出为高电平，基本RS触发器的输入端=0、=1，使Q＝1，＝0，经输出反相缓冲器后，VO＝1，T截止。这时称555定时器“低触发”； 保持：若Vi2VCC 且Vi1VCC，则VTR=1，VTH=0，==1，基本RS触发器保持，VO和T状态不变，这时称555定时器“保持”。 高触发：若Vi1VCC，则VTH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器因=0，使＝1，经输出反相缓冲器后，VO＝0；T导通。这时称555定时器“高触发”。 555定时器的“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态的条件（即VTH、VTR的“0”、“1”）必须牢牢掌握。 VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。正常工作时，要在VCO和地之间接0．01μF（电容量标记为103）电容。放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。555定时器的控制功能说明见表8.2。 根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电路，例如,史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器等。 2．史密特触发器 由555定时器组成的史密特触发器见图8.4（虚线框中电位器RW用来调节阈值）；在数字电路中用于脉冲信号的整形。当输入Vi是不规则信号时，经史密特触发器处理 后，输出为规则的方波；将史密特触发器用于数据通讯电路中，具有一定的抗干扰能力。 在图8.4（a）电路中，若Vi端 （即555的2、6脚）输入三角波（或正弦波）及其它不规则的波形，则在输出端VO（3脚）输出幅值恒定的方波。史密特触发器是一种具有双 阈值（VT＋、VT—）的比较器电路，（如果在VCO端接入RW，则可调节阈值）。 工作原理：在不接入RW时，VT＋=，VT—=。因为Vi端与TH和端连接，所以：Vi=VTH=VTR 。由表8.2分析可知： Vi VT— 时，VTH = 0, VTR = 0，555定时器“低触发”，VO为高电平。 VT— Vi VT＋ 时，VTH=0，VTR=1，555定时器“保持”，VO保持。 Vi VT＋ 时，VTH = 1，VTR = 1，555定时器“高触发”，VO为低电平。 3．单稳态触发器 图8.6所示为单稳态触发器的电路和波形图。单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号的脉冲宽度（TW）：将脉宽不一致的信号输入单稳态触发器后，可输出脉宽一致的脉冲信号。另外，单稳态触发器也常用于定时器电路中，调整RC的值可以得到不同的定时值。 单稳态触发器采用电阻、电容组成RC定时电路，用于调节输出信号的脉冲宽度TW。在图8.6（a）的电路中，Vi接555定时器的端，其工作原理如下： 稳态（触发前）：Vi为高电平时，VTR=1，输出VO为低电平