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第六章 脉冲产生与变换电路
一. 目的要求
1.掌握555定时器的工作原理及逻辑功能
2.熟悉由555定时器组成三种脉冲电路(施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理,及波形参数与电路参数之间的关系。
二. 主要内容
555集成定时器的工作原理及逻辑功能,555集成定时器的基本应用电路(施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器)
三. 重点、难点
555集成定时器的工作原理及逻辑功能,555集成定时器的基本应用电路。
四. 学时数:8学时 6.1 概述
555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路,它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起,具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件,可以构成多种实际应用电路。广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。
下图是一个555定时器应用实例:晶体管简易测试仪。
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将晶体管接入由555定时器及外接元件构成的振荡器,被测管放大输入的振荡信号,将输出送给扬声器。根据扬声器的发声,可对被测管性能进行定性的测试。若扬声器无声,说明管子已损坏;若扬声器声音小,则说明管子的小;若扬声器声音大,则说明管子的大。
本章主要讨论由555定时器组成三种脉冲电路(施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理,及波形参数与电路参数之间的关系。
6.2 555定时器
6.2.1 555定时器的分类
555定时器又称时基电路。555定时器按照内部元件分有双极型(又称TTL型)和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管;单极型内部采用的则是场效应管。
555定时器按单片电路中包括定时器的个数分有单时基定时器和双时基定时
器两种。
常用的单时基定时器有双极型定时器5G555(管脚排列如图6.2所示)和单极型定时器CC7555。双时基定时器有双极型定时器5G556和单极型定时器CC7556。
图6.2 5G555管脚排列图
一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四部分组成。
1.分压器
分压器由三个等值的电阻串联而成,将电源电压UDD分为三等份,作用是为比较器提供两个参考电压UR1、UR2,若控制端S
悬空或通过
6.2.2 555定时器的电路组成
5G555定时器内部电路如图6.3所示,
电容接地,则:
21UR1UDDUR2UDD
33
若控制端S外加控制电压,则:
UR1USUR2
2. 比较器
比较器是由两个结构相同的集成运放A1、A2构成。A1用来比较参考电压UR1和高电平触发端电压UTH: 当UTH > UR1,集成运放A1输出Uo1=0; 当UTH<UR1,集成运放A1输出Uo1=1。 A2用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压U: 当
US
2
U>U,集成运放A输出U=1; 当U<U, 集成运放A输出U=0。
R22o2R22o2
3. 基本RS触发器
当RS = 01时,Q=0,=1;当RS = 10时,Q=1,=0。
4. 开关及输出
放电开关由一个晶体三极管组成,称其为放电管,其基极受基本RS触发器输出端控制。当 =1时,放电管导通,放电端D通过导通的三极管为外电路提供放电的通路;当=0, 放电管截止,放电通路被截断。
6.2.3 555定时器的功能 以单时基双极型国产5G555定时器为例,其功能如表6.1所示。
表
6.1 5G555定时器功能表【马牌轮胎cc6,uc6,什么时候开始出售】
6.2.4 555定时器的主要参数
5G555(单时基双极型定时器)和CC7555(单时基CMOS型定时器)的主要参数对比如表6.2所示。【马牌轮胎cc6,uc6,什么时候开始出售】
表6.2
从表6.2可见:
(1) 二者的工作电源电压范围不同。
(2) 双极型定时器输入输出电流较大,驱动能力强, 可直接驱动负载,适宜于有稳定电源的场合使用。
(3) 单极型定时器输入阻抗高,工作电流小,功耗低且精度高,多用于需要节省功耗的领域。
【思考题】
1. 555定时器主要由哪几部分组成?每部分各起什么作用? 2. 双极型定时器与CMOS型定时器有什么异同?
6.3 555定时器的基本应用电路
6.3.1 施密特触发器
施密特触发器是一种脉冲信号变换电路,用来实现整形和鉴波。
1. 电路结构
由555定时器构成的施密特触发器如图6.4所示
图6.4施密特触发器
图6.5 施密特触发器输入信号
ui
uiD1DuouoUD
2.
工作原理
2UDD3设输入信号ui为正弦波,正弦波幅度大于555定时器的参考电压UR1=
(控制端S通过滤波电容接地),电路输入输出波形如图6.5所示。根据555定时器功能表6.1可知:
1
UDD3(1) 当ui处于0<ui<上升区间时,OUT = “1” 。
12
UDDUDD
33(2) 当ui处于<ui<上升区间时, OUT 仍保持原状态“1”不变。 2
UDD
(3)当ui处于ui≥3区间时,OUT将由 “1”状态变为 “0”状态,此刻对应
的ui值称为复位电平或上限阈值电压。
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