555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 291 和图 292 所示。它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3,它的功能表如表 291 所示。
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当 5 脚悬空时,则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3,A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3,则比较器 A2 的输出为 1,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3,同时 TR 端的电压大于VCC /3,则 A1 的输出为 1,A2 的输出为 0,可将 RS 触发器置 0,使输出为 0 电平。
2 555 定时器的应用
(1) 多谐振荡器
图 293 (a) 是用 555 定时器组成的多谐振荡器。令 R1= R0+ RW,则 R1、R2 和 C 为定时元件,C1 是滤波电容,通常 R1、R2 大于 1kΩ。接通电源时,放电管 T 截止,Vo=1。此时电源通过 R1、R2 向电容 C 充电,当电容上电压大于 2VCC /3 时,比较器 1 翻转,输出Vo=0,同时 555 内部的放电管 T 导通,电容 C 通过 R2 放电;当电容上电压小于 VCC /3 时,比较器 2 翻转,使输出电压Vo=1,C 放电终止,又重新开始充电。电容电压VC 和输出电压Vo 的波形如图 293 (b) 所示。此过程重复,形成振荡。
充电时间 T1 =0693(R1+ R2)C
放电时间 T2 =0693R2C
振荡周期 T= T1 +T2=0693(R1+2 R2)C
占空比 D=T1/T
(2) 单稳态触发器和施密特触发器
单稳态电路的组成如图294(a)所示。R = R1+RW,当电源接通后,VCC通过电阻R向电容C充电,待电容VC 上升到 2VCC/3 时 RS 触发器置 0,即输出Vo 为低电平,同时电容 C 通过三极管 T 放电。当触发端的外接输入信号电压Vi<VCC /3 时,RS 触发器置 1,即输出Vo 为高电平,同时三极管 T 截止。电源VCC 再次通过电阻R 向电容 C 充电。输出维持高电平的时间取决于 RC 的充电时间,输出电压的脉宽 Tw =RCIn3≈11RC,一般 R 取 1kΩ ~10MΩ,
C>1000pF。图 294 (b) 是触发电压Vi、电容电压VC 和输出电压Vo 的波形。
图 295(a) 为用 555 定时器实现的施密特触发器,它的电压传输特性见图 295 (b),其中VTH=2VCC/3,VTL=VCC/3,其回差电压VT=VCC/3。三、实验内容及步骤
1
多谐振荡器
(1)
按图
293
(a)
线,组成一个占空比可调的多谐振荡器。
(2)
C
=
10μF,调节电位器
RW,用示波器观察输出信号的波形和占空比。
2
单稳态触发器
(1)
按图
294(a)
连接电路,组成一个单稳态触发器。
(2)
将频率为
1kHz,幅度为
4V
的矩形波信号加到Vi
端,用示波器测量输出脉冲宽度。
(3)
改变输入信号的占空比,观察对输出脉冲有无影响。
(4)
改变输入信号的频率,测量输出频率的最大值。
(5)
取
R
=
500kΩ,C
=
10μF,555
的输出端接一个
LED,触发输入端接单次脉冲,用秒表记录
LED
点亮的时间。
3
施密特触发器
(1)
按图
295
(a)
连接电路,其中取
R1
=
R2
=
51kΩ,R3
=
1kΩ,C
=
1μF。组成施密特触发器。
(2)
将频率为
1kHz,幅度为
4V
的锯齿波信号加到Vi
,观察输出脉冲波形,记录上限触发电平,下限触发电平,算出回差电压。
4
图
296
为“叮咚”门铃电路,555
定时器与
R1、R2、R3
和
C2
组成多谐振荡器。按钮AN未按下时,555
的复位端通过
R4
接地,因而
555
处于复位状态,扬声器不发声。当按下
AN
后,电源通过二极管
D1
使得
555
的复位端为高电平,振荡器起振。因为
R1
被短路,所以振荡频率较高,发出“叮”声。当松开按扭,电容
C1
上的电压继续维持高电平,振荡器继续振荡,但此时
R1
已经接入定时电路,因此振荡频率较低,发出“咚”声。同时
C1
通过
R4
放电,当
C1
上电压下降到低电平时,555
又被复位,振荡器停振,扬声器停止发声。
电路元件的参数为:电源电压
+6V;电阻
R1
=
39kΩ,R2
=
R3
=
30kΩ,R4
=
47kΩ;电容
C1
=
47μF,C2
=
001μF,C3
=
22μF,扬声器阻抗为
8Ω,二极管采用
2CZ
系列。
通过实验调试,使该电路工作,并计算该振荡器的两个不同的振荡频率f1
和f2
。结论
回差电压=1/3Vcc(三分之一VCC)Vcc就是接4和8脚的
如果5脚接了一个电压,那么回差电压=1/2U5(5脚电压的一半)
这一题8 4脚接5v,如果5脚什么都没有,那么回差电压=5/3
但5脚有4v电压,所以回差电压=2v
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