时555定时器单稳态触发器讲述.pptx

数字电路区别于模拟电路的主要特点之一数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波最常用的脉冲信号是方波(矩形波矩形波)。如何如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。本章讨论的重点。第第6 6章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路获得脉冲的方法：获得脉冲的方法：1）自激振荡电路直接产生矩形脉冲。自激振荡电路直接产生矩形脉冲。由由多谐振荡器多谐振荡器来实现来实现 555 定时器定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。稳态触发器的既经济又简单实用的器件。2）将已有波形将已有波形（正弦波、锯齿波正弦波、锯齿波等等）整形为矩整形为矩形脉冲。形脉冲。由由施密特触发器施密特触发器和和单稳态触发器单稳态触发器来实现来实现一、矩形脉冲的基本特性一、矩形脉冲的基本特性1.矩形脉冲的二值性矩形脉冲的二值性矩形脉冲矩形脉冲二进制数字信号二进制数字信号高、低电平高、低电平1、02.矩形脉冲的特性参数矩形脉冲的特性参数TT 脉冲周期脉冲周期UmUm 脉冲幅度脉冲幅度0.5UmtWtW 脉冲宽度脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr 上升时间上升时间tftf 下降时间下降时间6.1概述概述脉冲电路分类脉冲电路分类：脉冲电路作用：脉冲电路作用：脉冲波形的产生和整形。脉冲波形的产生和整形。脉冲电路构成：脉冲电路构成：开关电路开关电路 +RC+RC电路电路破坏电路的稳态，破坏电路的稳态，产生暂态。产生暂态。控制暂稳态时控制暂稳态时间的长短。间的长短。脉冲电路与数字电路的比较：脉冲电路与数字电路的比较：单稳态电路（单稳态触发器）单稳态电路（单稳态触发器）多谐振荡（无稳态）电路多谐振荡（无稳态）电路施密特电路（施密特触发器）施密特电路（施密特触发器）数字电路的信号波形也是一种脉冲波形。数字电路的信号波形也是一种脉冲波形。脉冲电路侧重脉冲电路侧重波形波形，数字电路侧重，数字电路侧重逻辑关系。逻辑关系。电容充放电知识复习：电容充放电知识复习：(1)(1)电容两端的电压不能突变，电容两端的电压不能突变，VcVc（0 0）VcVc（0 0），电容充放电需要时间，有过渡过程，其时间长短只与电容充放电需要时间，有过渡过程，其时间长短只与 RCRC有关有关,工程上取工程上取33；（2 2）开始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当短路；）开始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当短路；充放电结束，电路处于稳态，充放电结束，电路处于稳态，C C支路电流为支路电流为0 0，阻抗很大，阻抗很大，相当开路；相当开路；（3 3）简单）简单RCRC电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；（4 4）在简单）在简单RCRC电路中电路中)(tvC=)(vC -)(vC)0(vC+et)()()0()(lntvvvvtCCCC-=+或或6.2 集成集成555定时器及其应用举例定时器及其应用举例 555定时器是将模拟电路和数字电路集定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便成于一体的电子器件。它使用方便,带负载带负载能力较强能力较强,目前得到了非常广泛的应用。目前得到了非常广泛的应用。单定时器单定时器双极型双极型最后最后3 3位数位数555555单极型单极型最后最后4 4位数位数75557555双定时器双定时器双极型双极型最后最后3 3位数位数556556单极型单极型最后最后4 4位数位数75567556型号：型号：一、一、555555定时器的电路结构和基本功能定时器的电路结构和基本功能 555555定时器的内部电路包括以下几部分定时器的内部电路包括以下几部分 :两个电压比较器两个电压比较器:C1C1、C2C2;一个基本一个基本RSRS 触发器触发器;一个晶体管一个晶体管T T；由三个相等电阻组成的分压器由三个相等电阻组成的分压器;一个反相器一个反相器等等。1.1.电路结构电路结构由三个相等电阻组成的分压器由三个相等电阻组成的分压器一个基本一个基本RS 触发器触发器一个晶体管一个晶体管T一个反相器一个反相器两个电压比较器两个电压比较器:C1、C2v vo o+-8 84 45 56 62 27 71 13 31 1R RR RR RRbRbD DQ QQ Q+Vcc+VccR RD D C C1 1C C2 2T T触发触发输入端输入端阈值阈值输入端输入端电压电压控制端控制端复位端复位端低低低低电平有效电平有效放电端放电端4.54.518V18V输出端输出端地地v vo o+-8 84 45 56 62 27 71 13 31 1R RR RR RRbRbD DQ QQ Q+Vcc+VccR RD D C C1 1C C2 2T T电源电压范围电源电压范围:4.5V 18V555定时器的管脚图定时器的管脚图12345678555VCCD TH COGND TRVoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位2.2.基本功能基本功能vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T 三个电阻构成的分压器给两个比较器提供三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压基准电压:分别为分别为 和和 。vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T001vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T2/3VCC1/3 VCC00011vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T2VCC/3VCC/3110102VCC/3VCC/310110vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T2VCC/3VCC/3大于大于小于小于保持保持保持保持1大于大于2VCC/3VCC/3大于大于10导通导通00导通导通2VCC/3VCC/3小于小于小于小于11截止截止阈值端阈值端触发端触发端THTRRD晶体管晶体管Tvo 综合以上的分析结果综合以上的分析结果,便可得到便可得到 555的功能表的功能表:555定时器应用范围非常广泛，可构成多种电路定时器应用范围非常广泛，可构成多种电路形式，但最基本的电路为：形式，但最基本的电路为：单稳态触发器单稳态触发器、多谐振荡多谐振荡器器和和施密特触发器施密特触发器。其它电路基本是这。其它电路基本是这3种电路的变种电路的变形。形。二、二、555555定时器的基本应用定时器的基本应用1.1.单稳态触发器单稳态触发器2.2.多谐振荡器多谐振荡器3.3.施密特触发器施密特触发器 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。单稳态触发器的工作特点：单稳态触发器的工作特点：在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;由于电路中由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持延时环节的作用，暂稳态不能长保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取与持续时间仅取与RC参数值有关。参数值有关。6.3单稳态触发器单稳态触发器 门电路组成的单稳态触发器MSI集成单稳态触发器不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器用555定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同按电路形式不同单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类工作特点划分工作特点划分6.3.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 1.1.电路电路CMOS与非门构成的微分型与非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分型或非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器 稳态为稳态为1正脉冲触发正脉冲触发稳态为稳态为0负脉冲触发负脉冲触发 电路处于一种稳态：电路处于一种稳态：0 00 01 11 10 0 o=0 c=0a)没有触发信号时，没有触发信号时，I=0设定设定CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压工作原理：工作原理：b)b)外加触发信号外加触发信号 d d=VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程：迅速使迅速使 o1=0 o=1电路进入暂稳态电路进入暂稳态 电容充电电容充电 I21 10 0 -+1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd c)c)电容充电电容充电,电路由暂稳态自动返回到稳态电路由暂稳态自动返回到稳态0 01 1 I2 I2=VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程：迅速使迅速使 o1=1 o=0电容放电电容放电 c=0vo2 vO1 vR vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw6.3.2 6.3.2 用用用用 555 555 定时器构成的定时器构成的定时器构成的定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理+VCCuO8 83 31 16 65 57 72 24 4&1TDQRCuIuCuI 与与 VCC/3 比较比较uC 与与 2VCC/3 比较比较稳态：稳态：稳态：稳态：TD 饱和饱和,Q=0110101饱和饱和暂稳态暂稳态暂稳态暂稳态：TD 截止截止,Q=1110截止截止引起引起暂稳态的原因暂稳态的原因:1.通电的随机过程；通电的随机过程；2.uI 从从 1 0使使 u2 2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止2/3VCC tvi00vCt0vot 自动返回自动返回（V VI I1 1）:由以上过程可以由以上过程可以看出看出:每来一次负每来一次负脉冲脉冲,vo 便输出一便输出一个正脉冲个正脉冲,其宽度其宽度 tW 由由 R C 决定决定。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW