1、1第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五12.4 555集成定时器及应用主要要求：主要要求：理解理解555555定时器的工作原理。定时器的工作原理。掌握掌握555555定时器的三种基本应用及其定时器的三种基本应用及其外围电路构成。外围电路构成。2第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五12.4.1 555电路组成电路组成555集成定时器，是一种模拟和数字电路相结合的集成电集成定时器，是一种模拟和数字电路相结合的集成电路。应用路。应用555电路可以构成极简约的多谐振荡器、施密特电
2、路可以构成极简约的多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器，其工作电压范围宽，输出具有一触发器和单稳态触发器，其工作电压范围宽，输出具有一定的负载能力，因而应用广泛。以下是其结构图。定的负载能力，因而应用广泛。以下是其结构图。555定时器分为：定时器分为：三个三个5K电阻分压器电阻分压器A1A2组成的电压比较器组成的电压比较器基本基本RS触发器（触发器（1有效）有效）放电管放电管VT倒相缓冲输出门倒相缓冲输出门G共五个部分，右图为引共五个部分，右图为引脚图。脚图。3第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五2/3 UCC1/3 UCC其其5
3、脚无效时，由于集成运放的脚无效时，由于集成运放的“虚断虚断”特性，特性，A1输入端以输入端以2/3 UCC为为参考电压，参考电压，A2以以1/3 UCC为参考电压。为参考电压。电压比较器输入端电压比较器输入端uI12/3UCC时，时，A1输出（接入输出（接入R端）为端）为0，否则为，否则为1；uI21/3UCC时，时，A2输出（接入输出（接入S端）为端）为1，否则为，否则为0。1有效的基本有效的基本RS触发器，当触发器，当R=S=0时时Q保持原态，保持原态，R=1、S=0时清零，时清零，R=0、S=1时置时置1，R=S=1时输出状态不定。时输出状态不定。G将触发器的反相输出将触发器的反相输出倒
4、相并加强输出电流。倒相并加强输出电流。放电管放电管VT当当uO输出为输出为1时截止，为时截止，为0时导通放电时导通放电端端7脚和接地端脚和接地端1脚。脚。12.4.2 工作原理工作原理4第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五uI1uI2RSuoVT010导通导通10101截止截止1010导通导通00保持保持保持保持保持保持QDRCCU32CCU31CCU32CCU31CCU31CCU32综合综合555集成定时器内部五个基本部分的功能可以得到集成定时器内部五个基本部分的功能可以得到以下的功能表，也就是以下的功能表，也就是555集成定时器
5、的具体功能描述。集成定时器的具体功能描述。当当5 5脚脚U UREFREF端作用时，上表中的参考电位应相应换端作用时，上表中的参考电位应相应换为为U UREFREF和和1/2 U1/2 UREFREF。此时，门限值可自由设定，由。此时，门限值可自由设定，由此拓展了此拓展了555555芯片的使用范围。芯片的使用范围。5第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五12.4.3 555定时器的典型应用定时器的典型应用1.多谐振荡器多谐振荡器555芯片外围如图接芯片外围如图接入电阻和电容即可入电阻和电容即可构成多谐振荡器。构成多谐振荡器。起初由于其
6、内部集起初由于其内部集成运放的成运放的“虚断虚断”性质而对电容充电。性质而对电容充电。当充电到当充电到uI1=uI2=2/3UCC=uC时，对照时，对照上表上表，输，输出出Q应翻转为低电平，应翻转为低电平，与此同时与此同时VT管导通，管导通，电容电容C经由经由7脚向接脚向接地的地的1脚放电。脚放电。6第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五对应以上过程，在电容对应以上过程，在电容C上的电压上的电压uC波形对应输出波形对应输出uo波波形如下图。形如下图。起初对电容充电时，起初对电容充电时，uC从从0V充到充到2/3UCC，输出为，输出为高
7、高。时间为：。时间为：C)(7021RR.T充uC充电到充电到2/3UCC时，电容时，电容开始放电开始放电，输出为低，输出为低。时。时间为：间为：C702R.T放而放电使而放电使uC减少到减少到1/3UCC时，由时，由功能表功能表输出再次为输出再次为高，由此充电与放电过程高，由此充电与放电过程交替循环，形成输出高低交替循环，形成输出高低交替的矩形波形。交替的矩形波形。7第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五由上，矩形波的由上，矩形波的周期周期即：即：单位秒放充CRRTTT)2(7.02121212%100RRRRTTTq放充充占空比为
8、上述多谐振荡电路搭上述多谐振荡电路搭好之后占空比固定，好之后占空比固定，而实际中往往需要波而实际中往往需要波形占空比可调。可利形占空比可调。可利用滑动变阻器（电位用滑动变阻器（电位器）来组成器）来组成555外部电外部电路，如图，如需路，如图，如需q大些大些只需向右移动滑动变只需向右移动滑动变阻器即可。阻器即可。8第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五2.施密特触发器施密特触发器波形变换波形变换将将555的的uI1（2脚）与脚）与uI2（6脚）连接在一起作输入脚）连接在一起作输入uI，UREF（4脚）与脚）与 （5脚）脚）都不起作用时，
9、就构成了一个都不起作用时，就构成了一个施密特触发器。其中施密特触发器。其中3脚为输出。脚为输出。DR可以构成波形变换、波形整形、鉴幅等多种电路。可以构成波形变换、波形整形、鉴幅等多种电路。9第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五工作原理：工作原理：在在uI2UCC/3时，由时，由555功能表功能表输出为低，直到翻转为高为止此为第输出为低，直到翻转为高为止此为第II稳态；稳态；在在UCC/3uI2UCC/3时，由时，由555功能表功能表，此时保持原来状态不变。即输，此时保持原来状态不变。即输入为上升趋势，保持原输出为高；输入为下降趋势则
10、保持原输出为低入为上升趋势，保持原输出为高；输入为下降趋势则保持原输出为低电平。电平。综上，正向阈值综上，正向阈值U UT+T+为为2U2UCCCC/3/3，负向阈值，负向阈值U UT-T-为为U UCCCC/3/3，滞后电压或，滞后电压或回差电压回差电压U UH H为为U UCCCC/3/3。保持保持状态状态第第I稳态稳态第第II稳态稳态10第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五3.单稳态触发器单稳态触发器555芯片外围如图接入电阻芯片外围如图接入电阻R和电容和电容C即可构成单稳态触发即可构成单稳态触发器。器。R一般几百一般几百到几
11、到几M，C一般几百一般几百pF到几百到几百FF，使得，使得单稳态触发器的暂稳态一般可以达到几单稳态触发器的暂稳态一般可以达到几SS到几分钟。到几分钟。稳态时，稳态时，UCC通过通过R给给C充电，充电，会使得会使得6脚电压高于正向阈值，脚电压高于正向阈值，而由而由555功能表功能表会将放电管会将放电管VT导通，使得导通，使得7脚向接地（脚向接地（1脚）脚）放电，输出为低，而放电，输出为低，而2脚独立脚独立作输入，使得放电过程无负向作输入，使得放电过程无负向阈值，所以稳态输出为低，只阈值，所以稳态输出为低，只要要uI（2脚）输入低于脚）输入低于UCC/3就就会有翻转，从而出现暂稳态会有翻转，从而出
12、现暂稳态（输出高）。（输出高）。11第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五当当uI接到触发信号（短暂低电平），单稳态触发器进入暂稳接到触发信号（短暂低电平），单稳态触发器进入暂稳态，此时输出为高，放电管态，此时输出为高，放电管VT截止，充电过程开始，一直充截止，充电过程开始，一直充电到正向阈值电到正向阈值2UCC/3为止，此段暂稳态时间长度只与为止，此段暂稳态时间长度只与R和和C的的数值有关，与触发电平时间长短无直接关系。有暂稳态时间：数值有关，与触发电平时间长短无直接关系。有暂稳态时间：RCRCTW1.13ln暂稳态完成后，暂稳态完
13、成后，由于放电通路中由于放电通路中无电阻，放电过无电阻，放电过程迅速，立即又程迅速，立即又恢复到稳态，等恢复到稳态，等待下一次触发电待下一次触发电平的来到。平的来到。12第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五本章小结波形产生和变换主要应用三种基波形产生和变换主要应用三种基本电路：单稳态触发器、施密特本电路：单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器。这些电路触发器、多谐振荡器。这些电路都可以用都可以用555集成定时器来组成。集成定时器来组成。因此因此555的应用电路是本章重点。的应用电路是本章重点。13第第 12 12 章脉冲波形的产生和
14、整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五状态状态跳变条件跳变条件555电路电路应用应用单稳态触发单稳态触发器器施密特触发施密特触发器器多谐振荡器多谐振荡器一个稳态，一个稳态，一个暂稳态一个暂稳态两个稳态两个稳态两个暂稳态两个暂稳态触发出触发出1，自动，自动回回0输入上升趋势输入上升趋势门限门限UT+，下降，下降趋势门限趋势门限UT-自动翻转自动翻转2脚输入，脚输入，2、6脚分开脚分开2、6相联作相联作输入输入2、6相联，相联，外接外接RC充充放电回路放电回路延时（门铃），延时（门铃），定时，整形定时，整形波形变换，整波形变换，整形，鉴幅，方形，鉴幅，方波产生波产生产生矩形
15、波，产生矩形波，驱动时序电路驱动时序电路 三种基本电路的特点三种基本电路的特点14第第 12 12 章脉冲波形的产生和整形章脉冲波形的产生和整形2022年年8月月5日星期五日星期五555集成定时器针对输入端（集成定时器针对输入端（2、6脚）相脚）相当于集成运放输入端，只接收电压信号，当于集成运放输入端，只接收电压信号，无任何电流流进或流出。输出（无任何电流流进或流出。输出（3脚）既脚）既有电压又有电流，且有一定驱动能力。有电压又有电流，且有一定驱动能力。区分区分555应用电路为三种中的哪一个，主应用电路为三种中的哪一个，主要看要看2、6脚关系和有无输入信号。两种触脚关系和有无输入信号。两种触发器必有信号输入端；只有多谐振荡器无发器必有信号输入端；只有多谐振荡器无信号输入端。信号输入是外界变化的物理信号输入端。信号输入是外界变化的物理信息。信息。555芯片电路中芯片电路中2、6脚如若分开，脚如若分开，必是单稳态触发器。必是单稳态触发器。
