12.1555定時器簡介

555定時器是一種多用途的單片集成電路，利用它能方便地組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。555定時器是把模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合在一起的器件。555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12-1a所示。它由兩個電壓比較器C1和C2、一個由“與非”門組成的基本RS觸發(fā)器F、一個集電極開路的放電管V以及三個5kΩ電阻串聯(lián)組成的分壓器構(gòu)成。它的引腳圖如圖12-1b所示。各引腳的功能為①腳接地端、②腳低觸發(fā)端、③腳輸出端、④腳復(fù)位端、⑤腳控制電壓輸入端、⑥高觸發(fā)端、⑦腳放電端、⑧腳電源＋VCC端。555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12-1a所示。引腳圖如圖12-1b所示。圖12.1.1555定時器1234VCCDISTHC-VNE555GNDOUTTLR87653QFRVT5kΩ5kΩ5kΩ∞C1∞-++VCC8+-++C2RDSD417256a)b)

⑥腳是電壓比較器C1的反相輸入端，稱高觸發(fā)端，用TH標(biāo)注。

②腳是電壓比較器C2的同相輸入端，稱低觸發(fā)端。C1和C2的參考電壓由電源VCC經(jīng)三個5kΩ電阻分壓給出。在控制電壓輸入端⑤腳懸空，外接0.01μF電容到①腳時，高觸發(fā)端的參考電壓為VTH＝2VCC/3，低觸發(fā)端的參考電壓為VTL＝VCC/3。如果控制電壓輸入端⑤腳外接固定電壓UC-V或接一電阻時，則VTH

＝UC-V，VTL＝UC-V/2。

當(dāng)⑥腳電壓高于VTH，②腳電壓高于VTL時，電壓比較器C1的輸出低電平0、電壓比較器C2的輸出高電平1，基本RS觸發(fā)器F被置0，Q輸出為0,于是③腳輸出為0；當(dāng)⑥腳電壓低于VTH時，電壓比較器C1的輸出為1，②腳電壓低于VTL時，電壓比較器C2的輸出為0，基本RS觸發(fā)器F置1

，③腳輸出為1；當(dāng)⑥腳電壓低于VTH時，電壓比較器C1的輸出為1，②腳電壓高于VTL時，電壓比較器C2的輸出為1，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)，③腳輸出不變。

③腳輸出為“1”時，放電管V截止；③腳輸出為“0”時，放電管V導(dǎo)通。故⑦腳可為外接電容提供一個放電電路。

555定時器的功能表如表12-1所示。表12-1555定時器功能表輸入輸出VTHVTLROUTVT××00導(dǎo)通>2VCC/3>VCC/310導(dǎo)通<2VCC/3>VCC/31不變不變×<VCC/311截止12.2555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器

555定時器的原理圖，如圖12-2a所示。當(dāng)控制電壓輸入端⑤腳懸空時，在⑥腳加上高電平“1”時，則③腳輸出低電平“0”；當(dāng)②腳加上低電平“0”時，則③腳輸出高電平“1”。

圖12-2555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器0.01μF

uo

C

4863NE555251+VCCui

(b)

uo

4863NE555251+VCCui2

(a)

ui1

C

0.01μF

uo

ui

O

(c)

ttO

10011

圖12-2b是用555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的原理圖，圖中將⑥②腳相連。輸入信號ui為一三角波信號，當(dāng)ui≥2VCC/3時，③腳輸出為“0”；當(dāng)ui≤VCC/3時,③腳輸出為“1”。于是從③腳就得到方波輸出信號。該電路輸入輸出波形，如圖12.2.1(c)所示。當(dāng)電壓控制端⑤腳電壓VC-V不懸空，而在⑤腳與①腳間接入一個可調(diào)電阻時，可以用來調(diào)節(jié)高低觸發(fā)電壓的范圍。

這種施密特觸發(fā)器在脈沖電路中常用作波形的變換、波形的整形和脈沖幅度的鑒別。

12.3555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是只有一個穩(wěn)定狀態(tài)的電路。由555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖12-3a所示。它將⑥、⑦腳相連后，一路通過外接電阻R接電源，另一路通過電容C接地。②腳作為低于VCC/3的信號輸入端，這樣就組成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。圖12-3555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a)

uo

C

4863NE555751+VCCui

2R

C

+

–

uC

t(b)tuC

uo

TWOO10Tui

tO100

當(dāng)電壓控制端⑤腳懸空時，接上電源后，由于電容C無電壓，⑥腳的觸發(fā)電壓低于2VCC/3，電壓比較器C1輸出高電平1；無觸發(fā)脈沖輸入時，②腳電壓高于VCC/3，電壓比較器C2輸出高電平1。此時基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)，但輸出端究竟為1還是0，無法確定。當(dāng)輸出端為0時，放電管V導(dǎo)通，電容C被短接，輸出端保持0；當(dāng)輸出端為1時，放電管V截止，電源經(jīng)R對電容C充電，電容電壓上升，到升到稍大于2VCC/3時，電壓比較器C1輸出低電平0，使555電路輸出端輸出低電平0，放電管V導(dǎo)通，電容通過放電管迅速放電，又使C1輸出高電平1，觸發(fā)器輸出保持原狀態(tài)0。因此在未輸入觸發(fā)信號時，③腳輸出為低電平Q＝0的穩(wěn)態(tài)。

當(dāng)②腳外加<VCC/3負(fù)跳變觸發(fā)脈沖ui時，使RS觸發(fā)器F翻轉(zhuǎn)為Q＝1，同時使放電管V截止。電源VCC通過R向電容C充電，當(dāng)uc上升到2VCC/3時，使F復(fù)位，Q＝0，V導(dǎo)通，同時電容C通過V迅速放電。由于比較器C2的②腳未接在電容C上，因此C的放電不影響F的狀態(tài)。OUT輸出Q保持0，可見輸入ui后，555電路③腳為1的狀態(tài)是一個暫態(tài)。當(dāng)②腳再加一負(fù)跳變的觸發(fā)脈沖時，又重復(fù)上述過程，波形如圖12-3b所示。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出電壓從Q＝1到Q＝0的時間由電容C的電壓從零上升到2VCC/3的時間來決定。從理論分析可得這段時間為1.1RC。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以作脈沖整形、延時和定時用。

12.4555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器

用555定時組成的多諧振蕩器電路，如圖12-4a所示。電路中把⑥腳與②腳相連后，一路通過電容C接地，另一路經(jīng)R1、R2串聯(lián)后接電源VCC，⑦腳接到R1和R2的分壓處，④腳與⑧腳接電源VCC。接通電源VCC后，該電源經(jīng)R1和R2對C充電，當(dāng)uc上升到略>2VCC/3時，③腳由1翻轉(zhuǎn)為0。V導(dǎo)通，C通過R2和V放電，uc下降。當(dāng)uc下降到略<VCC/3時，③腳由0翻轉(zhuǎn)為1，此時V截止，電源又經(jīng)R1和R2對C充電，如此重復(fù)上述過程，波形如圖12.4.1(b)所示。

圖12-4555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器0.01μF

uo

C

4863NE555751+VCCa)

2R1

C

+

–

uC

R2

b)uo

uC

O

O

ttT1T2T11100

輸出端從高電平1變?yōu)榈碗娖?的時間由電路中R1、R2、C充電電路的電容電壓從VCC/3上升到2VCC/3的時間決定；從低電平0變?yōu)楦唠娖?的時間由電路中R2、