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6.1 555定时器电路及其功能 时间：2008-07-31 06:18:22 来源： 作者： 点击：331
555定时器是一种多用途的中规模集成电路器件，在外围配以少量阻容元件就可 以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路，在脉冲产生和变换等技术领域有着广泛的应用。
一、555定时器的电路组成
555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的器件，内部电路结构如图6-1所示：
555定时器由三部分组成：
. 电阻分压器和电压比较器：由三个等值电阻R和两个集成运放比较器C1、C2构成。电源电压Vcc经分压取得V+2、V-1作为比较器的输入参考电压，在无外加控制电压Vm时，V+2=1/3Vcc、V-1=2/3Vcc；外加控制电压Vm可改变参考电压值。比较器分别对阀值输入Vi1与V-1、触发输入Vi2与V+2进行比较，它们的结果决定比较器输出Vc1、Vc2的电位高低。
注意：不接外加控制时，控制端（5脚）不可悬空，需通过电容接地，以旁路高频干扰。 . 基本RS触发器：由比较器输出电位Vc1、Vc2控制其状态。端当（4脚）为触发器复位
=0
时，触发器反相输出端=1，定时器输出Vo=0,同时，使TD导通。 输出缓冲器和开关管：由反相放大器和集电极开路的三极管TD构成。反相放大器用以.
提高负载能力，起到隔离作用。
二、555定时器的逻辑功能
555定时器的逻辑功能取决于比较器C1、C2的工作状态。
在无外加控制电压Vm的情况下:
当Vi1>V-1、Vi2>V+2时，比较器输出Vc1=1、VC2=0,触发器置0，=1，Vo=0,TD导通。将Vo=0,Vo’对地导通的状态称定时器的0态。
当Vi1<V-1、Vi2<V+2时，比较器输出VC1=0、VC2=1，触发器置1，=0，Vo=1,TD截止。将Vo=1,Vo’对地断开的状态称定时器的1态。
当Vi1<V-1、Vi2>V+2时，比较器输出Vc1=0、VC2=0，触发器维持原状态不变
6.2 施密特触发器
时间：2008-07-31 06:19:14 来源： 作者： 点击：1096
施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采
用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。见图6-2：【555定时器芯片,】
解释：当输入信号Vi减小至低于负向阀值
Vi增大至高于正向阀值
回差特性，其值1.电路组成: -时，输出电压Vo翻转为高电平VoH；而输入信号时，输出电压Vo才翻转为低电平VoL。这种滞后的电压传输特性称称为回差电压。 一、用555定时器构成的施密特触发器
将555定时器的阀值输入端Vi1（6脚）、触发输入端Vi2（2脚）相连作为输入端Vi，由Vo（3脚）或Vo’（7脚）挂接上拉电阻Rl及电源VDD作为输出端，便构成了如图6-3所示的施密特触发器电路。
2.工作原理： 如图所示，输入信号Vi，对应的输出信号为Vo，假设未接控制输入Vm 。
①当Vi=0V时，即Vi1<2/3Vcc、Vi2<1/3Vcc,此时Vo=1。以后Vi逐渐上升,只要不高于阀值电压(2/3Vcc),输出Vo维持1不变。
②当Vi上升至高于阀值电压（2/3Vcc）时，则Vi1>2/3Vcc、Vi2>1/3Vcc，此时定时器状态翻转为0，输出Vo=0，此后Vi继续上升，然后下降，只要不低于触发电位（1/3Vcc），输出维持0不变。
③当Vi继续下降，一旦低于触发电位（1/3Vcc）后，Vi1<2/3Vcc、Vi2<1/3Vcc，定时器
状态翻转为1，输出Vo=1。
总结：未考虑外接控制输入Vm时，正负向阀值电压
V=1/3Vcc。若考虑Vm，则正负向阀值电压
二、施密特触发器的应用举例
1.波形变换：
施密特触发器可用以将模拟信号波形转换成矩形波，如图6-4所示将正弦波信号同相转换成矩形波的例子，输出脉冲宽度tpo可通过回差电压加以调节。 =Vm、=2/3Vcc、 =1/3Vcc，回差电压△=1/2Vm，回差电压△V=1/2Vm。由此，通过调节外加电压Vm可改变施密特触发器的回差电压特性，从而改变输出脉冲的宽度。
2.波形整形
若数字信号在传输过程中受到干扰变成如图6-5（a)所示的不规则波形，
可利用施密特触发器的回差特性将它整形成规则的矩形波。若负向阀值取为
，则回差电压
。整形后输出波形如图6-5(b)所示。由于输入信号的干扰在输出中表现为三个矩形
脉冲，这是错误的。若减小负向阀值取为
形如图6-5(c)所示，消去了干扰。
3.幅度鉴别：
施密特触发器的翻转取决于输入信号是否高于或低于，利用此特性可以构成幅度鉴别，则回差电压。此时整形后输出波
器，用以从一串脉冲中检出符合幅度要求的脉冲。如图6-6所示，当输入脉冲大于
特触发器翻转，输出端有脉冲输出；当输入脉冲幅度小于
有脉冲输出。它可以鉴别出脉冲幅度高于
时，施密时，施密特触发器不翻转，输出端没的输入信号。
6.3 单稳态触发器
时间：2008-07-31 06:20:07 来源： 作者： 点击：397
单稳态触发器只有一个稳定状态，在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一
个稳定状态翻转到一个暂态，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态。
一、用555定时器构成单稳态触发器：
1.电路组成
如图6-7所示，其中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阀值输入端（6脚）及输出端Vo'（7脚）相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。
Ri、Ci构成输入回路的微分环节，用以使输入信号Vi的负脉冲宽度tpi限制在允许的范围内，一般tpi>5RiCi，通过微分环节，可使Vi'的尖脉冲宽度小于单稳态触发器的输出脉冲宽度tpo。若输入信号的负脉冲宽度tpi本来就小于tpo，则微分环节可省略。
定时器复位输入端
2.工作原理
当输入Vi保持高电平时，Ci相当于断开。输入Vi'由于Ri的存在而为高电平Vcc。此时，①若定时器原始状态为0，则集电极输出（7脚）导通接地，使电容C放电、Vc=0，即输入6脚的信号低于2/3Vcc，此时定时器维持0不变。
（4脚）接高电平，控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端Vo（3脚）作为单稳态触发器的单稳信号输出端。
②若定时器原始状态为1，则集电极输出（7脚）对地断开，Vcc经R向C充电，使Vc电位升高，待Vc值高于2/3Vcc时，定时器翻转为0态。
结论：单稳态触发器正常工作时，若未加输入负脉冲，即Vi保持高电平，则单稳态触发器的输出Vo一定是低电平。
单稳态触发器的工作过程分为下面三个阶段来分析，图6-8为其工作波形图：
①触发翻转阶段：
输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi'端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出Vo为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。
②暂态维持阶段：
由于集电极开路输出端（7脚）对地断开，Vcc通过R向C充电，Vc按指数规律上升并趋向于Vcc。从暂稳态开始到Vc值到达正向阀值
间tpo 。
③返回恢复阶段：
当C充电使Vc值高于正向阀值
负向阀值
态。
二、单稳态触发器应用举例
利用单稳态触发器的特性可以实现脉冲整形，脉冲定时等功能。
1.脉冲整形
利用单稳态触发器能产生一定宽度的脉冲这一特性，可以将过窄或过宽的输入脉冲整形成固定宽度的脉冲输出。 (2/3Vcc）时，由于Vi'端负向尖脉冲已消失 ，Vi'值高于（2/3Vcc），使单稳态触发器恢复稳（1/3Vcc），定时器翻转为0，输出低电平，集电极输出端（7脚）对地导通，暂（2/3Vcc）之前的这段时间就是暂态维持时态阶段结束。C通过7脚放电，使Vc值低于正向阀值
目 录
摘要 ........................................................ 2
第一章 方案提出 ............................................. 3
第二章 电路的基本组成及工作原理 ............................. 4
第一节 系统组成框图 ...................................... 4
第二节 方波的产生 ........................................ 5
第三节 由方波输出为三角波（利用积分器来实现） ............ 7
第四节 由三角波输出正弦波 ................................ 8
第三章 555定时器的介绍 ..................................... 10
第一节 电路组成 ......................................... 10
第二节 引脚的作用 ....................................... 11
第三节 基本功能 ......................................... 12
第四章 元件清单 ............................................ 14
第五章 总结 ................................................ 15
附录及参考文献 ............................................. 16
第一节 附录 ............................................ 16
一 多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 ......... 16
二 电路原理图 ....................................... 18
第二节 参考文献 ........................................ 19
摘要
各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。电
器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可
以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩
形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章 方案提出
三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
（1）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器。
（2）可以选用专门的函数信号发生器，如8038
（3）由555定时器所构成的多谐振动器产生方波, 方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。
比较以上几种方案：
（1）方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
（2）它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。
（3）过程相对来说比较繁琐，但是思路很明亮，同时，555定时器所构成的多谐振动器产生方波是一种和常用的信号产生器，很具有实用价值，同时，也很容易买到，同时选用改进的555多谐振荡形式产生方波可以通过调节可调电阻的阻值来调节产生方波的频率，产生的方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大
电路的非线性转换为正弦波。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强，可以有效地抑制零点漂移因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
因此，就我个人而言，选择第三种方案。用改进过的555多谐
振荡形式产生方波，经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。电路图如下图.
第二章 电路的基本组成及工作原理
由原理图可知该店路由三部分组成，555定时器构成多谐振动器、积分器、差分放大电路。
第一节 系统组成框图
第二节 方波的产生
有555定时器构成多谐振动器产生方波（如下图）【555定时器芯片,】
图2.2.1 方波产生电路
当电容c2被充电时，2和6引脚的电压都上升，此时二极管D1导通，接通+12V电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器被复位，同时放电BJT T导通，此时输出电平Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降
到Vcc/3时，触发器又被臵位，Vo翻转为高电平。 电容器C经R2，R23，R21他们此时说分的总阻值设为R1’放电,放电所需的时间为：
tPL=R1’C ln2≈0.7 R1’C；
电子技术课程设计说明书
题 目：555定时器构成的占空比可调的方波发生器 系 部： 专 业： 班 级： 学生姓名: 学 号: 指导教师:
年 月 日【555定时器芯片,】
目 录
1 设计任务与要求 ............................................................ 1
1.1 设计内容： .......................................................... 1 1.2 任务： .............................................................. 1 2 实验目的： ................................................................ 1 3 实验器材： ................................................................ 1 4 实验原理： ................................................................ 2
4.1 555电路的工作原理 ................................................... 2
4.1.1 555芯片引脚介绍 ................................................ 2 4.1.2 上述CB555定时器的工作原理可列表说明： .......................... 4 4.1.3 占空比可调的方波信号发生器 ..................................... 4 4.2本电路能达到的实用功能 ................................................ 6 5 实验内容及实验数据 ........................................................ 6
5.1 设计内容及任务 ...................................................... 6 5.2 实验数据 ............................................................ 6
5.2.1 100HZ仿真电路图 ................................................ 6 5.2.2 100HZ 仿真电路结果 ............................................ 7 5.2.3 1000HZ仿真电路图 ............................................... 8 5.2.4 1000HZ 仿真电路结果 ........................................... 9
6 结论： ................................................................... 11
6.1收获 ................................................................. 11 6.2体会 ................................................. 错误！未定义书签。 6.3建议 ................................................. 错误！未定义书签。 7 参考文献 ................................................................. 11
1 设计任务与要求
1.1 设计内容：
1 给出集成电路芯片的主要技术参数,熟悉555 IC芯片各引脚的功能,并逐个说明. 2 简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能..
3 完成下列参数要求的电路设计。（其中，实验室提供1000Hz的频率信号） A.当方波输出频率f=100HZ时，占空比D=50%、D<50%、D>50%时的输出波形； B.当方波输出频率f=1KHZ时，占空比D=50%、D<50%、D>50%时的输出波形；
1.2 任务：
1 设计电路原理图；
2 在实验室提供的设备上安装电路并模拟运行； 3 撰写实验报告。
2 实验目的：
1 熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。 2 掌握555型集成时基电路的基本应用。
3 掌握由555集成时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。
3 实验器材：
电阻： 二极管： 电容： 555芯片： 示波器：等
4 实验原理：
4.1 555电路的工作原理
4.1.1 555芯片引脚介绍
图1 CB555定时器 （a）电路；（b）引脚排列图
CB555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。
CB555定时器含有两个电压比较器C1和C2、一个由与非门组成的基本RS触发器、一个
与门、一个非门、一个放电晶体管T以及由3个5KΩ的电阻组成的分压器。比较器C1的参
21
电压为3UCC，加在同相输入端；C2的参考电压为3UCC，加在反向输入端。两者均由分压器上取得。各
引脚的功能如下：
11
2为低电平触发端。当2端的输入电压u12高于3UCC时，C2的输出为1；当输入的电压低于3UCC
时，C2的输出为0，使基本RS触发器置1。
226为高电平触发端。当输入电压u11低于3UCC时，C1的输出为1；当输入电压高于3UCC
时，C1的输出为0，使触发器置0。
4端为复位端，由此输入负脉冲（或使其电位低于0.7 V）而使触发器直接复位（置0）。 5为电压控制端，在此端可外加一电压以改变比较器的参考电压。不用时，经0.01μF的电容接“地”，以防止干扰的引入。
7为放电端，当与门的输出端为1时，放电晶体管T导通，外接电容元件通过T放电。 3为输出端，输出电流可达200 mA，由此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电压约低于电源电压UCC1—3 V。
8为电源端，可在5—18 V范围内使用。 1为接“地”端。 也就是说：
1脚：外接电源负极或接地（GND）。 2脚：TR触发输入。 3脚：输出端（OUT或Vo）。
4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输入什么，电路总是输出“0”。要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。
5脚：控制电压端CO(或VC)。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：TH高触发端（阈值输入）。 7脚：放电端。
8脚：外接电源VCC（VDD）。
本文来源：http://www.gbppp.com/jd/466755/
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