二555定时器及其应用教学课件.ppt
第八章 脉冲电路,二、555定时器及其应用,脉冲电路：就是脉冲波形的产生、整形和变换的电路。,555定时器是一个单片模拟、数字混合集成电路。在其外部配上少量阻容元件，就可以构成单稳、多谐、施密特等脉冲电路。应用电路有上千种。,1、555定时器电路结构,由比较器C1、C2，基本RS触发器，集电极开路输出三极管TD三部分组成。,VCO:控制电压输入端,VTH:阈值输入端,VTR:触发端,VO:放电端,VCC:电源端,VO:输出端,0,1,0,:置0端,运放有两个输入端，一个输出端。,：同相端，输入信号变化的极性与输出相同。,：反相端，输入信号变化的极性与输出相反。,理想运放的条件：,差模电压放大倍数Avd=。,输入电阻Rid=。,输出电阻RO=0。,带宽足够宽,电路符号：,运算放大器,比较器是一种用来比较输入信号VI和基准电压VREF的电路。,VREF,VI,VO,同向输入电压比较器,输入信号VI加于同相输入端,参考电压VREF加于反向输入端,当差模输入电压VID=VI-VREF0时，VO=VOL,当差模输入电压VID=VI-VREF0时，VO=VOH,反向输入电压比较器,参考电压VREF加于同向输入端,VREF,输入信号VI加于反相输入端,VI,VO,比较器,反相输入大于基准输出为0,同项输入大于基准输出为1,比较器基准电压VR1、VR2由VCC经三个5K精密电阻分压给出。,当控制电压VCO悬空时：,当控制电压VCO为外加固定电压时：, 定时器的主要功能取决于两个比较器对RS触发器和放电管TD状态的控制。,&,1,&,一小一大是保持,触发器、TD、VO状态保持。,都小为1,放电管截止，VO=1,都大为0,放电管导通，VO=0,比较器C2=1=S,比较器C1=1=R,比较器C2=0=S,比较器C1=1=R,比较器C2=1=S,比较器C1=0=R,VTR1/3VCC,当：VTH2/3VCC,VTR1/3VCC,当：VTH2/3VCC,VTR1/3VCC,当：VTH2/3VCC,反相输入大于基准输出为0,同项输入大于基准输出为1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,1,由以上分析列出555定时器功能表：,都大为0,都小为1,一小一大是保持。,2、555定时器典型应用, 用555定时器构成施密特触发器,施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它有两个重要特点：,输入信号从低电平上升时的转换电平和从高电位下降时的转换电平不同。,在电路状态转换时，通过内部正反馈使输出电压波形的边沿变得很陡峭。,利用这两个特点，可以将变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且还可以有效消除叠加在矩形脉冲上的噪声信号。,第五脚通过103电容接地，起滤波作用。,正常工作时/R（4）接高电平。,阈值端VTH(6)和触发端VTR(2)连在一起接输入VI。, 电路组成：,0.01f,VO,VCC,VI, 工作原理：,利用555定时器功能表可以快速画出施密特触发器输出波形。,VI,VO,2/3VCC,1/3VCC,都小为1,一小一大是保持。,都大为0,上升转换电平VT+ = 2/3VCC,下降转换电平VT = 1/3VCC,VT+,VT,回差电压VT = VT+ - VT- = 1/3VCC,如果参考电压由外加电压VCO给出：,VT+ = VCO,VT = 1/2VCO,VT = VT+ - VT- = 1/2VCO,改变VCO就可以改变VT,0,0,t,t,应用举例：,用555定时器构成施密特触发器用作温度控制电路。,先设定控温范围：,VI:被测温度的电压信号,（热电偶，传感器）,运行前，先调整第五脚VCO电压的大小，使施密特触发器上升转换电平VT+ 和下降转换电平VT 与所控制的温度上、下限相对应。,当：VI VCO,VO=1,T导，加热，VI,当：VI VCO,VO=0,T止，保温，VI,当：VI 1/2 VCO,VO=1,T导，加热，VI,改变VCO就可以改变温度的上、下限。, 用555定时器构成单稳态触发器,单稳态触发器触发器特点：,1、有稳态和暂稳态两个不同工作状态。,2、在外触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动返回稳态。,3、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲无关。, 单稳态触发器电路组成,单稳态触发器触发器用途：,延时：将输入信号延时TW后再输出。,定时：产生一定宽度的方波。,R、C 定时元件,VI输入触发窄脉冲,阈值端VTH(6)与放电端VO(7)接在一起。,控制端VCO（5）通过103电容到地，起滤波作用。,5K,5K,5K,VR1,4,8,5,6,2,7,1,3,R,S,R,G1,G2,TD,G3,VCC,VO,VTR,VTH,VR2,VCO,工作原理,静止期,VI = VTR = 1,假设电容C上的电压已充至稳态，即VC=VTH=1,都大为0,TD导通，VCTD地放电，VC0,工作期,（外触发脉冲到来）,VTH=VC=0,都小为1,TD截止，VCCRC充电。,VC充电三要素：,VC(0+)=0,VC()=VCC,= RC,由于C1、C2两个比较器的存在VC不可能充至VCC。,当：1/3VCC VC2/3VCC时，一小一大是保持。VO仍保持高电平。,当：VC2/3VCC时，VI早已跳为高电平。都大为0,TD导通，电容放电，工作期结束。,R,C,R,C,由以上分析可以求出暂稳态持续时间TW,显然，改变R、C值可以改变暂态宽度。, 恢复期：,当：TD导通后，电容C上的电压VC通过TD放电至0，电路恢复到稳定状态，等待下一个外触发脉冲到来。,VC放电三要素：,VC(0+)=2/3VCC,VC()=0,= rd C,电路恢复时间：,t re=(35）r d C,所以恢复时间很短。,通常R=几百几M,C=几十P几百f,TW=几s 几十分钟,
