第13章集成555定时器与脉冲波形变换课件.ppt

1、2022-10-192022-10-19电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换1 1第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变换定时器与脉冲波形变换13.1 13.1 集成集成555555定时器定时器13.2 13.2 555555定时器在脉冲波形变换中的应用定时器在脉冲波形变换中的应用13.1.1 13.1.1 集成集成555555定时器的电路结构定时器的电路结构13.1.2 13.1.2 集成集成555555定时器的工作原理定时器的工作原理2022-10-192022-10-192 213.1 13.1

2、 集成集成555555定时器定时器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.1.1 13.1.1 集成集成555555定时器的电路结构定时器的电路结构555555定时器是一款数模混合性器件，只需外接少量的阻定时器是一款数模混合性器件，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器等脉冲波形容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器等脉冲波形变换电路。变换电路。555555定时器使用灵活、方便，在信号产生、变定时器使用灵活、方便，在信号产生、变换、控制与检测有着广泛的应用。换、控制与检测有着广泛的应用。集成集成5

3、55555定时器主要有双极型和定时器主要有双极型和CMOSCMOS两种类型，结构两种类型，结构及工作原理基本相同。通常双极型定时器具有较大的驱动及工作原理基本相同。通常双极型定时器具有较大的驱动能力，电源电压范围为能力，电源电压范围为5 516V16V，最大负载电流可达，最大负载电流可达200mA200mA；CMOSCMOS定时器电压范围为定时器电压范围为3 318V18V，最大负载电流在，最大负载电流在4mA4mA以以下，具有低功耗和输入阻抗高的特点。下，具有低功耗和输入阻抗高的特点。555555定时器电路结定时器电路结构如图构如图13-113-1所示所示-2022-10-192022-10

4、-193 3电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-194 41&COTHTR+VCCuOD5k5k5kC1C2G1G2G3T+2658437RQQ电平触发端电平触发端电压控制端复位端电平有效放电端13.1.1 13.1.1 集成集成555555定时器的电路结构定时器的电路结构4.516V电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-195 51&COTHTR+VCCuOD5k5k5kC

5、1C2G1G2G3T+2658437RQQ001R=0时，Q=1，uo=0，T导通。13.1.2 13.1.2 集成集成555555定时器的工作原理定时器的工作原理电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-196 61&COTHTR+VCCuOD5k5k5kC1C2G1G2G3T+2658437RQQR=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/30001113.1.2 13.1.2 集成集成555555定时器

6、的工作原理定时器的工作原理电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-197 71&COTHTR+VCCuOD5k5k5kC1C2G1G2G3T+2658437RQQ2VCC/3VCC/310011R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。11013.1.2 13.1.2 集成集成555555定时器的工作原理定时器的工作原理电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换

7、换2022-10-192022-10-198 81&COTHTR+VCCuOD5k5k5kC1C2G1G2G3T+2658437RQQ2VCC/3VCC/311100R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。13.1.2 13.1.2 集成集成555555定时器的工作原理定时器的工作原理电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器13.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器13.2.3 13.2.3 施密特触发器

8、施密特触发器2022-10-192022-10-199 913.2 13.2 555555定时器在脉冲波形变换中的应用定时器在脉冲波形变换中的应用电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换1 1555555定时器构成单稳态触发器原理及电路定时器构成单稳态触发器原理及电路多谐振荡器是一种自激振荡电路多谐振荡器是一种自激振荡电路，该电路在接通电源，该电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。由于多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，或方波。由于多谐振

9、荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为无稳态电路。在数字电路中，多谐振荡器常用作故又称为无稳态电路。在数字电路中，多谐振荡器常用作时钟源或脉冲信号源。时钟源或脉冲信号源。基于基于555555定时器的多谐振荡器电路如图定时器的多谐振荡器电路如图13-213-2所示，工作所示，工作波形如图波形如图13-313-3所示。所示。2022-10-192022-10-19101013.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器1 1555555定

10、时器构成多谐振荡器原理及电路定时器构成多谐振荡器原理及电路2022-10-192022-10-191111电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器图图13-213-2可知，接通可知，接通V VCCCC后，后，V VCCCC经经R R1 1和和R R2 2对对C C充电。充电。当当 上升到上升到 时，时，=0 =0，V V导通，导通，C C通过通过R R2 2和和V V放放电，电，下降。当下降。当 下降到下降到 时，时，又由又由0 0变为变为1 1，V V截止，截止，V VCC

11、CC又经又经R R1 1和和R R2 2对对C C充电。如此重复上述过程，在输出端充电。如此重复上述过程，在输出端 产产生了连续的矩形脉冲。生了连续的矩形脉冲。由图由图13-213-2和和13-313-3易知，电容易知，电容C C充电时为充电时为 ；电容电容C C的放电时间为：的放电时间为：。则对电路谐振频率可。则对电路谐振频率可做大致估算。做大致估算。2022-10-192022-10-191212Cu23CCVOuCuCu13CCVOuP1120.7()tRR CP220.7tR C电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变

12、换换2022-10-192022-10-191313CR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoVCCR2ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a)电路(b)工作波形13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器2022-10-192022-10-19141412120.7(2)PPTttRR C1212111.430.7(2)(2)fTRRRR CP1121212120.7()0.7(2)2tRR CRR

13、qTRRRR振荡周期为：振荡周期为：振荡频率为：振荡频率为：占空比为：占空比为：电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器2 2多谐振荡器应用实例多谐振荡器应用实例2022-10-192022-10-191515图图13-4 多谐振荡器构成的简易温控报警电路多谐振荡器构成的简易温控报警电路电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换13.2.1 13.2.1 多谐振荡器多谐振荡器2 2多谐振荡器应用实例多谐振荡

14、器应用实例2022-10-192022-10-191616图图13-5 多谐振荡器构成的电子双音门铃电路多谐振荡器构成的电子双音门铃电路电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换1 1555555定时器构成单稳态触发器原理及电路定时器构成单稳态触发器原理及电路单稳态触发器具有以下特点：单稳态触发器具有以下特点：（1 1）电路只有一个稳态和一个暂稳态。）电路只有一个稳态和一个暂稳态。（2 2）在外来触发信号的作用下，电路可由稳态翻转到）在外来触发信号的作用下，电路可由稳态翻转到暂稳态。暂稳态。（3 3）暂稳态是一个不能长久保持

15、的状态，经过一段时）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态维持时间的长短取间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有以上这些特点，它被广泛的应由于单稳态触发器具有以上这些特点，它被广泛的应用于脉冲波形的变换与延时。基于用于脉冲波形的变换与延时。基于555555定时器构成的单稳定时器构成的单稳态触发器电路连接图如图态触发器电路连接图如图13-713-7所示。所示。2022-10-192022-10-19171713.2.2 13.2.2

16、单稳态触发器单稳态触发器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换1 1555555定时器构成单稳态触发器原理及电路定时器构成单稳态触发器原理及电路2022-10-192022-10-19181813.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器图图13-6 基于基于555定时器的单稳态触发器电路连接图定时器的单稳态触发器电路连接图电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换由图由图13-713-7分析可知，稳态时分析可知，稳态时555555定时器电路输入

17、端处于定时器电路输入端处于电源电平，内部放电开关管电源电平，内部放电开关管V V导通，输出端导通，输出端u uO O输出低电平；输出低电平；当有一个外部负脉冲触发信号加到当有一个外部负脉冲触发信号加到u uI I端，并使端，并使2 2端电位瞬端电位瞬时低于时低于 ，低电平比较器，低电平比较器C C2 2动作，单稳态电路即开始一动作，单稳态电路即开始一个动态过程，电容个动态过程，电容C C开始充电，开始充电，u uC C按指数规律增长。当按指数规律增长。当u uC C充电到充电到 时，高电平比较器动作，比较器时，高电平比较器动作，比较器C C1 1翻转，输翻转，输出出u uO O从高电平返回低电

18、平，放电开关管从高电平返回低电平，放电开关管V V重新导通，电容重新导通，电容C C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。为下个触发脉冲的来到作好准备。2022-10-192022-10-19191913.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器CC13VCC23V电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-192020CRui8 47 3 6 5552 5 10.01FuoVCCuiuottt

19、P00(a)电路(b)工作波形uct02VCC/3输 出 脉 冲 宽 度tp。tp 1.1RC13.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-192121单稳态触发器应用：单稳态触发器应用：1 1）延时）延时13.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-192222单稳态触发器应用：单稳态触发

20、器应用：2 2）定时）定时13.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-192323把波形不规则的脉冲输入到单稳态电路，将输出具有一把波形不规则的脉冲输入到单稳态电路，将输出具有一定宽度、幅度、边沿陡峭的矩形波，此类应用可定宽度、幅度、边沿陡峭的矩形波，此类应用可消除电路噪消除电路噪声。声。单稳态触发器应用：单稳态触发器应用：3 3）整形）整形13.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器图图13-9 单稳态触发器用于波形的整形单稳态触

21、发器用于波形的整形电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2 2单稳态触发器应用实例单稳态触发器应用实例2022-10-192022-10-192424图图13-10 触摸式定时控制开关触摸式定时控制开关13.2.2 13.2.2 单稳态触发器单稳态触发器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换1 1555555定时器构成施密特触发器原理及电路定时器构成施密特触发器原理及电路施密特触发器具有以下特点：施密特触发器具有以下特点：（1 1）施密特触发器有两

22、个稳定状态，其维持和转换完）施密特触发器有两个稳定状态，其维持和转换完全取决于输入电压的大小。全取决于输入电压的大小。（2 2）施密特触发器属于电平触发且状态翻转时有正反）施密特触发器属于电平触发且状态翻转时有正反馈过程，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达馈过程，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某一定的电压值时，输出电压会发生突变，从而输出边到某一定的电压值时，输出电压会发生突变，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。沿陡峭的矩形脉冲。（3 3）电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正）电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正向阈值电压和负向阈值电压），呈滞回特性。施密特触发向阈值电

23、压和负向阈值电压），呈滞回特性。施密特触发器的电路符号和电压传输特性如图器的电路符号和电压传输特性如图13-1213-12所示。所示。2022-10-192022-10-19252513.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换1 1555555定时器构成施密特触发器原理及电路定时器构成施密特触发器原理及电路2022-10-192022-10-19262613.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器图图13-11 施密特触发器的电路符号和电压传输特性施密特触发器的电路符

24、号和电压传输特性电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换对于施密特触发器，有下面三个重要指标和参数：对于施密特触发器，有下面三个重要指标和参数：（1 1）上限阈值电压）上限阈值电压U UT+T+：上升过程中，输出电压上升过程中，输出电压 由高电平由高电平 跳变到低电平跳变到低电平 时，所对应的输入电压值。时，所对应的输入电压值。（2 2）下限阈值电压）下限阈值电压U UT-T-：下降过程中，下降过程中，由低电平由低电平 跳变到高电平跳变到高电平 时，所对应的输入电压值。时，所对应的输入电压值。（3 3）回差电压）回差电压

25、，回差电压又称滞回电压，定义，回差电压又称滞回电压，定义为：为：。2022-10-192022-10-19272713.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器IuOuOHUOLUIuOuTUTTTUUU电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-19282813.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器1 1555555定时器构成施密特触发器原理及电路定时器构成施密特触发器原理及电路图图13-12 555定时器构成施密特触发器的电路结构及其波形图定时器构成施密特触发器的电路结构

26、及其波形图电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换由图由图13-1213-12电路分析可知：电路分析可知：（1 1）U UT+T+=，U UT-T-=，；（2 2）u uI I=0V=0V时，时，u uO1O1输出高电平；输出高电平；（3 3）当）当u uI I上升到上升到 时，时，u uo1o1输出低电平。当输出低电平。当u uI I由由 继续上升，继续上升，u uO1O1保持不变；保持不变；（4 4）当）当u uI I下降到下降到 时，电路输出跳变为高电平。而时，电路输出跳变为高电平。而且在且在u uI I继续下降到继

27、续下降到0V0V时，电路的这种状态不变。时，电路的这种状态不变。图图13-1213-12中，中，R R、V VCC2CC2构成另一输出端构成另一输出端u uO2O2，其高电平可，其高电平可以通过改变以通过改变V VCC2CC2进行调节。若在电压控制端（进行调节。若在电压控制端（5 5脚）外加脚）外加电压电压U UICIC，则将有，则将有U UT+T+=U=UICIC、U UT-T-=U=UICIC/2/2、UUT T=U=UICIC/2/2，而，而且当改变且当改变U UICIC时，它们的值也随之改变。时，它们的值也随之改变。2022-10-192022-10-19292913.2.3 13.2

28、.3 施密特触发器施密特触发器CC23VCC13VCC13TTTUUUVCC23VCC23VCC23V电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-1930302.2.施密特触发器应用举例：施密特触发器应用举例：1 1）波形变换）波形变换13.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器图图13-13 施密特触发器用作波形变换的工作波形施密特触发器用作波形变换的工作波形电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-1

29、0-192022-10-1931312.2.施密特触发器应用举例：施密特触发器应用举例：2 2）脉冲整形）脉冲整形13.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器图图13-14 施密特触发器用作波形整形的工作波形施密特触发器用作波形整形的工作波形电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换2022-10-192022-10-1932322.2.施密特触发器应用举例：施密特触发器应用举例：3 3）脉冲幅度鉴别）脉冲幅度鉴别13.2.3 13.2.3 施密特触发器施密特触发器图图13-15 施密特触发器用作脉冲幅度鉴别的工作波形施密特触发器用作脉冲幅度鉴别的工作波形电子技术（电工学电子技术（电工学）第第1313章章 集成集成555555定时器与脉冲波形变定时器与脉冲波形变换换