当前课程知识点:电路与电子技术 > 14.时序逻辑电路应用 > 9.5集成定时器 > 9.5.2集成定时器
555定时器应用非常灵活
它的应用电路有很多
这一节我们给大家介绍两个典型的应用电路
单稳态触发器和无稳态触发器
所谓单稳态触发器是指
电路的输出只有一个稳定状态
简称稳态
这个稳态可以是0也可以是1
另一个状态就是暂稳态
简称暂态
单稳态触发器具有这样的特点
在外来触发信号的作用下
能够由稳态
例如0态
翻转成另一暂态
例如1态
在暂态维持一定时间后又会自动返回到稳态
这是一个由555定时器构成的单稳态触发器
2号脚是触发信号输入端
该电路采用负脉冲触发
3号脚是输出端uO
6号脚和7号脚接在一起
对地之间外接一只电容
对电源UDD之间外接一只电阻
5号脚不用时经0.01微法的电容接地
4号脚不用时接电源
首先分析电路的稳态
在2号脚的触发脉冲到来之前
电路处于稳态
此时2号脚的电压U2等于高电平
也即U2大于三分之一UDD
那么稳态时输出端uO是什么电平呢
我们可以先假设uO是低电平0
那么内部的MOS管就导通
7号脚就通过内部导通的MOS管接地
也即电容上的电压uc等于0伏
因为6号脚与7号脚是接在一起的
所以U6也就等于0伏
当然是小于三分之二UDD的
此时U2大于三分之一UDD
U6小于三分之二UDD
这叫做高的不高 低的不低
这时电路保持原状态
也就是维持了当前的稳态
可见我们的假设是成立的
也就是说稳态时U2大于三分之一UDD
U6小于三分之二UDD
uO是低电平0
MOS管导通
下面我们来分析电路的暂态
当2号脚的负脉冲下降沿到来时
U2下跳为低电平
小于三分之一UDD
此时U6 U2的组合是全低出高
MOS管截止
那么输出端uO就跳变为高电平
电路进入了暂态
与此同时MOS管变为截止
7号脚就与地断开
这种情况下
电源UDD就经过电阻R对电容C开始充电
6号脚的电压U6就等于电容两端的电压uC
随着充电的进行
U6从原先的0伏开始升高
注意到
此时2号脚的短暂的负脉冲已经结束
U2已经又回到了高电平
U2又大于了三分之一UDD
所以这时U6 U2的组合
是高的不高 低的不低
电路保持原状态
也就是维持现在的暂态
暂态时uO输出高电平
电源对电容充电
U6的电压慢慢升高
当U6的电压不断升高
直到大于等于三分之二UDD时
U6 U2的组合就变成了全高出低
此时输出端uO重新回到稳态时的低电平
MOS管又重新导通
电容上的电压uC
也就是U6
就通过这个导通的MOS管对地放电
由于MOS管导通内阻很小
放电很迅速
很快U6就回到起初的0伏
整个电路回到了稳态
根据这个分析过程
可以画出输入的触发脉冲uI
也就是UR
电容上的电压uC
也就是U6
以及输出电压uO之间的波形图
图中在0到t1这段时间
触发负脉冲没有到来
电路处于稳态
uI是高电平 uC是低电平 uO是低电平
在t1到t2这段时间触发负脉冲到来
电路进入暂态
uO输出高电平
电容开始充电
uC随着充电而不断升高
在t3时刻uC已经升高到了三分之二UDD
此时全高出低
输出电压uO
重新回到低电平
同时电容开始迅速放电
uC很快回到低电平
整个电路恢复到稳态
从这张波形图上我们注意到
电路在暂态持续的时间tW
是由电容C上的电压uC
从0伏充电到三分之二UDD
所历经的时间决定的
这个持续时间tW
可以用大家学习过的电路分析的方法
推算得到
这里的τ就是充电支路的时间常数RC
单稳态触发器用途很多
经常用于定时控制
下面给大家看一个
简单的单稳态电路的应用实例
这是一个洗相曝光定时电路
该电路主要由两部分构成
前面部分是由555定时器构成的
单稳态触发器
后面部分是由继电器构成的开关控制电路
继电器的动合和动断两个触点
分别控制曝光用的白灯和红灯
图中二极管D1起隔离作用
D2起防止继电器线圈断电时
产生过高的电动势
而损坏555定时器的作用
我们先看前面这个单稳态触发电路
2号脚的输入电压uI
由电阻R2和开关SB的串联分压电路提供
当SB没有按下时uI为高电平
当SB按下并快速松开后
uI就输入一个持续时间很短的负脉冲
这就是引发电路进入暂态的负脉冲
由单稳态触发器的工作原理可知
当SB没有按下时uI为高电平
输出uO等于0
这时继电器线圈KA不通电
那么动合触点就断开
白灯熄灭
而动断触点则闭合
红灯点亮
按下SB后立即放开
2号脚的uI输入一个时间很短的负脉冲
3号脚uO就输出一个暂态的矩形脉冲
uO暂态的高电平使得线圈KA通电
这时的动断触点断开
红灯熄灭
而动合触点闭合
白灯点亮
开始曝光
当输出的矩形脉冲结束后线圈KA又断电
则白灯熄灭 红灯点亮
这时曝光结束
该电路的曝光的时间
也就是白灯点亮的时间
可以通过改变RC来调节
555定时器另一个典型应用
是构成无稳态触发器
无稳态触发器又称多谐振荡器
是一种产生方波或者说矩形波的电路
由于方波包含有很多谐波成分
所以产生方波的电路也叫做多谐振荡器
由于方波是在高电平和低电平之间
不停地跳变
它没有稳定状态
所以又把多谐振荡器称为无稳态触发器
集成定时器组成的多谐振荡器电路
如图所示
R1和R2以及C是外接元件
555定时器的两个输入端
2号引脚和6号引脚
都接到R2与C之间
该电路不需外来的触发信号
接通电源后
输出端就可以产生周而复始的方波
下面我们简单分析一下电路的工作原理
电路中2脚 6脚都与电容相接
那么U6就等于U2
也就等于uC
接下来我们通过画出uC和uO的波形
来分析电路的工作原理
假设电路通电的起始时刻uC等于0
那么U6 U2的组合就是全低出高
MOS管截止
这时uO输出高电平
同时电源通过电阻R1 R2对电容C充电
uC的电位随之升高
当uC升高到大于等于三分之二UDD时
输入端U6 U2的组合就是全高出低
MOS管导通
这时输出电压uO就跳变为低电平
同时由于MOS管导通
电容上充得的电压uC就经过电阻R2
再经过7号脚里面导通的MOS管对地放电
随着放电进行uC又开始逐渐下降
当下降到小于等于三分之一UDD时
输入端U6 U2的组合就又重复全低出高
MOS管截止
这时输出端再次跳变为高电平
电源又再一次经过R1 R2对电容C充电
那么随后的情况就是重复前面的过程
这样输出电压就不断地
在高电平和低电平之间跳变
输出周期重复的方波信号
在输出电压的波形中
第一个暂稳态是高电平持续时间tW1
它是由电容上的电压uC
从0伏充电到三分之二UDD决定的
也就是tW1等于τ1乘以ln2
τ1就是充电时间常数
R1加R2乘以C
第二个暂稳态低电平持续时间tW2
它是由电压uC从三分之一UDD
放电到0伏决定的
也就是tW2等于τ2乘以ln2
τ2就是放电时间常数R2乘以C
振荡周期T是这两个暂态时间总和
等于tW1加tW2
振荡周期T的倒数就是振荡频率f
通过改变R1 R2 C中的任一个参数
就可以改变振荡频率
我们把高电平的持续时间tW1
与周期T之比称为占空比
用kPDR表示
可见
改变R1和R2的大小
尤其是改变R2的大小
即可以改变占空比
下面我们一起来看一个
多谐振荡器的应用电路
这是一个简易的电子琴电路
电路的核心部分是555定时器构成的
多谐振荡器
其中电阻R1和电容C是固定值
而电阻R2却有8个不同的阻值
分别由S1到S8这8个不同的琴键开关控制
当不同的琴键按下时
就接入了不同阻值的R2
电路就振荡出不同频率的方波信号
扬声器就发出了哆 来 米 发 索 拉 西 哆
这八种音调
好 555定时器的基本应用电路
就介绍到这里
-电路的作用和组成
-电路的基本物理量
-电路的状态
--1.3电路的状态
-电路中的参考方向
-理想电路元件
--1.5 理想元件
-第一周自测题
-1.6基尔霍夫定律
-1.7支路电流法
--1.7支路电流法
-1.8叠加定理
--1.8叠加定理
--1.8 叠加定理
--1.8叠加定理
-1.9等效电源定理
-第2周自测
-2.1 瞬态分析的基本概念
-2.2储能元件
--2.2储能元件
--2.2储能元件
-2.3换路定律
--2.3换路定律
--2.3 换路定律
-2.4RC电路的瞬态分析
-2.5 RL电路的瞬态分析
-2.6一阶电路瞬态分析的三要素法
-第3周自测
-3.1正弦交流电路的基本概念
-3.2正弦交流电的相量表示法
-3.3单一参数交流电路
-3.4串并联交流电路
-3.5交流电路的功率
-3.6功率因素
-4.1三相电源
--4.1三相电源
--4.1 三相电源
-4.2三相负载
--4.2 三相负载
--4.2 三相负载
-4.3三相功率
--4.3三相功率
--4.3 三相功率
-4.4供电与安全用电
-5.1半导体基本知识
-5.2半导体二极管
-5.3直流稳压电源的组成及整流电路
-5.4滤波电路
--5.4滤波电路
--5.4 滤波电路
-5.5稳压电路
--5.5 稳压电路
--5.5 稳压电路
-6.1双极型晶体管
-6.2基本放大电路的组成及工作原理
-6.3基本放大电路分析
-6.4常用放大电路的类型及特点
-6.5多级放大电路
-6.6差分放大电路
-6.7功率放大电路
-7.1集成运算放大器
-7.2放大电路中的负反馈
-7.3理想运算放大器及其基本运算电路
-7.4电压比较器
--7.4电压比较器
-8.1集成基本门电路
-8.2集成复合门电路
-8.3组合逻辑电路分析
-8.4组合逻辑电路的设计
-8.5编码器
--8.5编码器
--8.5 编码器
-8.6译码器
--8.6译码器
--8.6 译码器
-8.7应用举例
--8.7应用举例
--8.7应用实例
-9.1基本双稳态触发器
-9.2钟控双稳态触发器
-9.3寄存器
--9.3寄存器
--9.3寄存器
-9.4计数器
--9.4 计数器
--9.4计数器
-9.5集成定时器
--9.5集成定时器
-9.6应用举例
--9.6应用举例
--9.6 应用实例


