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。 R R R R 定 TH 时 TR 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,说明管子己损坏;若扬声器声音小,则说明管子的β小;若 扬声器声音大,则说明管子的B大。 本章主要讨论由55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
UDD R1 R2 UDD D TH TR C R OUT 555 定 时 器 地 R 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。 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β 小；若 扬声器声音大，则说明管子的β 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
6.2555定时器 6.2.1555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62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 OUT 图625G555管脚排列图 CC7556。 622555定时器的电路组成 5G555定时器内部电路如图63所示,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智 而成,将电源电压UD分为三等份,椭s 作用是为比较器提供两个参考电压 Qur U RI、0R2 若控制端S悬空或通过 电容接地,则: 总帕)D 图635G555定时器内部电路 若控制端S外加控制电压,则: 2.比较器
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。 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， 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 电容接地，则： UR UDD 3 2 1 = UR UDD 3 1 2 = 若控制端 S 外加控制电压，则： 2 2 1 S R R S U U U U = = 2. 比较器 图 6.2 5G555 管脚排列图
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U 和高电平触发端电压vm:当Um>U1,集成运放A1输出Uo=0;当Um<U1, 集成运放A1输出U=1。A2用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压U 当U>UR2,集成运放A2输出U2=1,当U<Uk2,集成运放A2输出Ua2=0 3.基本RS触发器 当RS=01时,Q=0,Q=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。 623555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 U OUT 放电端D 0 与地导通 与地导通 DD 保持原状态不变保持原状态不变 与地断开 6.2.4555定时器的主要参数 5G5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62所示
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UTR ： 当UTR ＞UR2，集成运放 A2 输出 Uo2=1; 当UTR ＜UR2， 集成运放 A2 输出 Uo2=0。 3. 基本 RS 触发器 当 RS = 01 时，Q =0，Q =1；当 RS = 10 时，Q =1，Q =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Q 控制。当 Q =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Q =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 UR UTH UTR OUT 放电端 D 0 × × 0 与地导通 1 UDD 3 2 > UDD 3 1 > 0 与地导通 1 UDD 3 2 < UDD 3 1 > 保持原状态不变 保持原状态不变 1 UDD 3 2 < UDD 3 1 < 1 与地断开 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
表62 CMOS型 ITL 参数 单位 CC7555 5G555 电源电压 3~18 4.5~16 静态电源电流 mA 0.12 定时精度 高电平触发端电压 2 高电平触发端电流 LA 0.00005 0.1 低电平触发端电压 低电平触发端电流 LA 0.00005 0.5 复位端复位电压 复位端复位电流 μ 0.1 400 放电端放电电流 mA 10~50 200 输出端驱动电流 mA 200 最高工作频率 KHZ 500 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?
表 6.2 参数 单位 CMOS 型 CC7555 TTL 型 5G555 电源电压 V 3～18 4.5～16 静态电源电流 mA 0.12 10 定时精度 % 2 1 高电平触发端电压 V UDD 3 2 UDD 3 2 高电平触发端电流 µA 0.00005 0.1 低电平触发端电压 V UDD 3 2 UDD 3 2 低电平触发端电流 µA 0.00005 0.5 复位端复位电压 V 1 1 复位端复位电流 µA 0.1 400 放电端放电电流 mA 10～50 200 输出端驱动电流 mA 1～20 200 最高工作频率 KHz 500 500 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？
63555定时器的基本应用电路 631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64所示 OUT 图64施密特触发器 图6.5施密特触发器输入信号 2.工作原理 设输入信号为正弦波,正弦波幅度大于55定时器的参考电压UR1 -UDp (控制端S通过滤波电容接地),电路输入输岀波形如图6.5所示。根据55定 时器功能表6.1可知 (1)当斫处于0<<UD上升区间时,OUT=“1” (2)当处于1Um0<m<2Um上升区间时,OU仍保持原状态“1"不变。 (3)当面处于m≥2Um区间时,OUT将由“1状态变为“0°状态,此刻对应 的面值称为复位电平或上限阙值电压 (4)当处于UD<<UD下降区间时,OUT保持原来状态“0不变。 (5)当处于U/≤UDD区间时,OUT又将由“0状态变为1状态,此刻对应 的面值称为置位电平或下限阈值电压
1 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 2. 工作原理 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= UDD 3 2 （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） 当 ui 处于 0＜ui＜ UDD 3 1 上升区间时，OUT = “1” 。 （2） 当 ui 处于 UDD 3 1 ＜ui＜ UDD 3 2 上升区间时， OUT 仍保持原状态“1”不变。 （3）当 ui 处于 ui≥ UDD 3 2 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。 （4）当 ui 处于 UDD 3 1 ＜ui＜ UDD 3 2 下降区间时， OUT 保持原来状态 “0”不变。 （5）当 ui 处于 Ui≤ UDD 3 1 区间时，OUT 又将由“0”状态变为“1”状态，此刻对应 的 ui 值称为置位电平或下限阈值电压。 OUT UDD C TH TR ui 8 4 3 6 2 1 5 uo UDD UDD UDD o t o t 3 1 3 2 uo ui 图 6.4 施密特触发器 图 6.5 施密特触发器输入信号