电子技术 数字电路部分 第七章 555定时器
电子技术 第七章 555定时器 数字电路部分
第七章555定时器 7.155定时器的工作原理 7.2555定时器的典型应用电路
第七章 555定时器 7.1 555定时器的工作原理 7.2 555定时器的典型应用电路
55定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。 它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、压控振荡器等多 种应用电路 7.1555定时器的工作原理 电源端清零端 Rd CC 放电端Ds-7 C⑤ 输出端 力四a高触发端mr 低触发端 电压控制端 GND ① 地 图155定时器电路框图2555定时器符号图
555定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。 它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、压控振荡器等多 种应用电路。 8 7 6 5 4 3 2 1 GND TLTH VCC Rd uo 图1 555定时器电路框图 图2 555定时器符号图 7.1 555定时器的工作原理 地 低触发端 高触发端 放电端 电源端 清零端 输出端 电压控制端 1 6 + - - + + + 2 5 8 GND TL TH CV 3 1 3 1 VC C VC C 4 Rd 1 1 1 1 3 7 OUT DIS VC C DIS CV
555定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个 5kΩ电阻组成的分压器等部分构成,电路如图所示 比较器 CC 触发器R 反相器 电阻分压器 5脚悬空时 A1+ > TH(6 CC DIS A2+=≥1b GND 电压比较器的功能: 图355定时器电路框图 +>1 I+<y-, Vo=0
1 6 + - - + + + 2 5 8 GND TL TH CV 4 Rd 1 1 1 1 3 7 OUT DIS VC C A1 A2 555定时器主要由比较器、触发器、反相器和由三个 5k电阻组成的分压器等部分构成，电路如图所示。 电阻分压器 比较器 触发器 反相器 图3 555定时器电路框图 CC 3 1 V CC 3 2 V 5脚悬空时 电压比较器的功能： v+> v-， vO=1 v+< v-，vO=0
(8) 0 保持从第四行返回 A1+ TH(6 第三行 > 保持 CC ⑦DS A2+ ≥1p 0 截止 2 GND 555定时器功能表 清零 TH TL Rd OUt DIs × × L C CC H 通 3>kn下棵持保回差现象 × H 断
真值表的第一行 0 1 6 + - - + + + 2 5 8 GND TL TH CV 4 Rd 1 1 1 1 3 7 OUT DIS VC C A1 A2 CC 3 2 V CC 3 1 V 0 1 1 0 导通 1 6 + - - + + + 2 5 8 GND TL TH CV 4 Rd 1 1 1 1 3 7 OUT DIS VC C A1 A2 CC 3 2 V CC 3 1 V 清零 0 1 6 + - - + + + 2 5 8 GND TL TH CV 4 Rd 1 1 1 1 3 7 OUT DIS VC C A1 A2 CC 3 2 V CC 3 1 V 保持 保持 TH TL Rd OUT DIS CC 3 2 V CC 3 1 V C C 3 1 CC V 3 2 V CC 3 2 V C C 3 1 V L L 通 H H H 断 表 22-1 555 定时器功能表 L 通 H 保持 保持 0 1 0 1 1 0 真值表的第二行 CC 3 1 V CC 3 2 V 从第二行到第三行 CC 3 2 VCC 3 2 VCC 3 2 V 导通 CC 3 2 V CC 3 1 V 0 真值表的第四行 CC 3 1 V CC 3 2 V 1 0 1 0 1 0 1 截止 从第四行返回 第三行 CC 3 2 V CC 3 1 V 0 0 保持 保持 1 截止 回差现象 ×
7.255定时器的典型应用电路 7.2.1单稳态触发器单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态;在触 发脉冲作用下,由稳态翻转到暂稳态;暂稳状态维持一段时间后,自 动返回到稳态 1、静止期:触发信号处于高电 平,电路处于稳态,4为低电平 CCl1,放电管V导通,定时电容C两 曲电压u=0 48 R 555 /// O lLLL 图4单稳态触发器电路图 图5单稳态触发器的波形图 输入触发信号加至低触发端,要求:为负脉冲且低电平小于1/3vdd 控制端通过电容接地,以防千扰
7.2 555定时器的典型应用电路 7.2.1 单稳态触发器单稳态触发器——有一个稳态和一个暂稳态；在触 发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自 动返回到稳态。 VCC R C C 1 2 3 4 5 6 7 8 555 5 uo t ui t u c t uo O O O 图4 单稳态触发器电路图 图5 单稳态触发器的波形图 CC 3 2 V i u 输入触发信号加至低触发端，要求：为负脉冲且低电平小于1/3vdd. 控制端通过电容接地，以防干扰。 1、静止期：触发信号uI处于高电 平，电路处于稳态，uO为低电平 ，放电管V导通，定时电容C两 端电压uC=0
=□ llo 11 -t- 3 DD (a) 1、工作原理静止期:触发信号u处于高电平,电路处于稳态,u为低电平 放电管V导通,定时电容C两端电压u=0 工作期:外界触发信号加进来,要求为负脉冲且低电平应小于3D,比较器输出 UB为高电平,UA为低电平,使4为高电平,且放电管截止,电源Ub通过定时电阻 R对定时电容充电,这是一个暂态问题,只要写出三要素即可。三要素如下 U(t)=U(∞)+[U(0+)-U(∞)e uc(o)=o (∞)=U/ DD U(∞)-U(0 T= RC t=TIn U(∞)-U()
R ＋ － A ∞ △ UA ＋ － B ∞ △ UB V ≥1 Q ≥1 Q ≥1 1 1 uO (a) 0.01 F C u I UDD u I UDD 1 3 UDD 1 3 UDD 2 3 uC UDD T W u O (b) 1 1、工作原理 静止期：触发信号uI处于高电平，电路处于稳态，uO为低电平， 放电管V导通，定时电容C两端电压uC=0。 工作期：外界触发信号uI加进来，要求为负脉冲且低电平应小于 ，比较器输出 UB为高电平，UA为低电平， 使uO为高电平，且放电管截止，电源UDD通过定时电阻 R对定时电容充电，这是一个暂态问题，只要写出三要素即可。 三要素如下： UDD 3 1 = = = + RC u U u C DD C ( ) (0 ) 0 U( ) U( ) U( ) U(0 ) 1 U( ) U( ) [U(0 ) U( )] t t n t e t − − = = + − + − +
lo 3 DD (a) (b) 由于比较器A、B的存在,l不可能充至UD。当c充至大 于UD,但小于UDD时,UA=U均为低电平,RS触发器处于保 持态,即=1,=0,电路仍处于4高电平,放电管仍处于截止 电容继续充电。 当23时,U=1,UB=0,则Q0,Q=T,=0,放电管导通, 电容通过放电管很快放电,进入恢复期。由于外界触发脉沖加进来, 电路u0由低电平变为高电平到再次变为低电平这段时间就是暂稳态时 间,其暂稳态时间Tw计算如下:
由于比较器A、B的存在，uC不可能充至UDD。当uC充至大 于 ，但小于 时，UA=UB均为低电平， RS触发器处于保 持态，即Q=1, ，电路仍处于uO=高电平，放电管仍处于截止， 电容继续充电。 当 时，UA=1，UB=0，则Q=0，Q=1，uO=0，放电管导通， 电容通过放电管很快放电，进入恢复期。由于外界触发脉冲加进来， 电路uO由低电平变为高电平到再次变为低电平这段时间就是暂稳态时 间，其暂稳态时间TW计算如下： UDD 3 1 UDD 3 2 uC UDD 3 2 Q = 0 R ＋ － A ∞ △ UA ＋ － B ∞ △ UB V ≥1 Q ≥1 Q ≥1 1 1 uO (a) 0.01 F C u I UDD u I UDD 1 3 UDD 1 3 UDD 2 3 uC UDD T W u O (b) 1
2、单稳态触发器暂稳态时间的计算: 根据的波形,由过 U(t)=U(∞)+[U(0)-U(∞)e 渡过程公式即可计算出暂 稳态时间w,t1电容C从 0V充电到2c/3的时间, t=TIn U(∞)-U(0 根据三要素方程: U(∞)-U(1) l()=l(∞)+[2(0)-l2(∞)jer 为此需要确定三要素: lc(0)=0V、uc(∞)=Vcc、τ=RC,当 48 t=1时,c(1)=2Vc/3代入公式。于是可 555 解出 .= RCIn3=1.1RC C
2、单稳态触发器暂稳态时间的计算： 根据uC的波形，由过 渡过程公式即可计算出暂 稳态时间tw， tw电容C从 0V充电到2 VCC /3的时间， 根据三要素方程： τ - c c c c ( ) ( ) [ (0) ( )]e t u t = u + u −u t w = RCln3 =1.1RC 为此需要确定三要素： uC (0) =0V、 uC (∞) =VCC、 =RC， 当 t= tw时，uC (tw) =2 VCC /3代入公式。于是可 解出 VCC R C C 1 2 3 4 5 6 7 8 555 5 U( ) U( ) U( ) U(0 ) 1 U( ) U( ) [U(0 ) U( )] t t n t e t − − = = + − + − +
3、单稳态触发器的应用 1)延时与定时 (1)延时 图中,Vo的下降沿比h的下 单稳 与门 降沿滞后了时间t (2)定时 当vo=1时,与门打开, 当v=0时 与门关闭,v为低电平。 显然与门打开的时间是 恒定不变的,就是单稳 O 输出脉冲v的宽度tv
3、单稳态触发器的应用 1） 延时与定时 （1）延时 图中，v / O的下降沿比vI的下 降沿滞后了时间tW。 （2）定时 当v / O=1时，与门打开， vO= vF。当v / O=0时， 与门关闭，vO为低电平。 显然与门打开的时间是 恒定不变的，就是单稳 输出脉冲v / O的宽度tW。 1 & v I O v vO 单稳 与门 vF t W v I vO vF O v