555脉冲电路的设计

概述 集成555定时器 集成555定时器 555 施密特触发器 单稳态触发器 多谐振荡器

1、概述 、理想的脉冲信号： 理想的脉冲信号： 非理想的脉冲信号： 非理想的脉冲信号：tW 0.5U 0.5U m Um

脉冲幅度Um:脉冲电压的最大幅度值； :脉冲电压的最大幅度值； 脉冲幅度 脉冲宽度t 从脉冲前沿的0.5Um起到脉冲后沿 脉冲宽度 W:从脉冲前沿的 起到脉冲后沿 为止的一段时间。 的0.5Um为止的一段时间。 为止的一段时间

0.9U m 0.1U m

tr

tf

上升时间t 脉冲上升沿从 脉冲上升沿从0.1Um上升到 上升到0.9Um所需的 上升时间 r:脉冲上升沿从 上升到 所需的 时间。 时间。 下降时间t 脉冲下降沿从 脉冲下降沿从0.9Um下降到 下降到0.1Um所需的 下降时间 f:脉冲下降沿从 下降到 所需的 时间。 时间。

tW

T脉冲周期T: 脉冲周期 ：在周期性重复的脉冲系列 两个相邻脉冲间的间隔时间。 中，两个相邻脉冲间的间隔时间。 脉冲频率f: 脉冲频率 ：单位时间内脉冲重复的次 数f=1/T。 。 占空比D:脉冲宽度与脉冲周期的比值 占空比 ： D=tw/T。 。

如何获得脉冲信号？ 如何获得脉冲信号？ (1)利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 ) 进行整形； 进行整形； (2)利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号； )利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号； 主要介绍中规模集成电路555定时器 定时器 主要介绍中规模集成电路 以及555定时器构成的几种脉冲电路： 定时器构成的几种脉冲电路： 以及 定时器构成的几种脉冲电路 施密特触发器 单稳态触发器 多谐振荡器

2、集成555定时器 、集成 定时器555定时器是一种多用途的单片集成电路。 555定时器是一种多用途的单片集成电路。 定时器是一种多用途的单片集成电路 在外部配上少许阻容元件，便能构成多谐振荡器、 在外部配上少许阻容元件，便能构成多谐振荡器、 单稳态触发器和施密特触发器等电路。 单稳态触发器和施密特触发器等电路。 (1)555定时器的电路结构与工作原理 555定时器的电路结构与工作原理 下图为集成5G7555CMOS定时器的内部电路结 下图为集成5G7555CMOS定时器的内部电路结 5G7555CMOS 构图和逻辑符号。 构图和逻辑符号。

(1)电阻分压器 (2)直接复位端 R D ) )

555定时器的电路结构 一、555定时器的电路结构 由以下几部分组成： 由以下几部分组成： 三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器 的电阻组成的分压器。 (1)三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器。 (2)两个电压比较器C1和C2。 电压比较器的功能： 电压比较器的功能：

v +> v -, v O= 1 v +< v -, v O= 0 触发器、 (3)基本RS触发器、 (4)放电三极管T及缓冲器G。

二.工作原

理脚为复位输入端( ),当 为低电平时， (1)4脚为复位输入端( RD ),当RD为低电平时， ) 脚为复位输入端 不管其他输入端的状态如何，输出v 为低电平。 不管其他输入端的状态如何，输出 o为低电平。 正常工作时，应将其接高电平。 正常工作时，应将其接高电平。 脚为电压控制端， (2)5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器 1 脚为电压控制端 当其悬空时，比较器C 的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。 和C2的比较电压分别为 脚为触发输入端， 脚为阈值输入端 脚为阈值输入端， (3)2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端 ) 脚为触发输入端 的输出， 的电位高低控制比较器C 的电位高低控制比较器 1和C2的输出，从而控 触发器， 制RS触发器，决定输出状态。 触发器 决定输出状态。

U’o确定参考电 位 UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 小于各自的参考电 压时，Uo=1, 压时，Uo=1,放电 管截止； 管截止； UI1和UI2两者都 UI1和UI2两者都 大于各自的参考电 压时，Uo=0, 压时，Uo=0,放电 管导通； 管导通；

V CC

RD 4

vIC vI1 vI2, vO

8 5 6 2 7 1

555 3

vO

3、 施密特触发器施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿 具有回差电压特性， 施密特触发器 具有回差电压特性 变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。V CC V CC2 RD 4 7

555定时器构成 用555定时器构成 的施密特触发器vIC5 6

V CC 8

R

1. 电路组成及 工作原理

vO 2 vO1

vI1 vI vI2

555 2 1

3

2. 电压滞回特性和主要参数 (1)电压滞回特性

(2)主要静态参数上限阈值电压V 上升过程中， (a)上限阈值电压 T+——vI上升过程中，输出电压 v O 由高电平 OH 跳变到低电平 OL 时 ， 所对应的输 由高电平V 跳变到低电平V 入电压值。 入电压值。VT+=2/3VCC。 下限阈值电压V (b)下限阈值电压 T VT—=1 /3VCC。 (3)回差电压 VT 回差电压 VT= VT+-VT—=1 /3VCC—

——vI下降过程中，vO由低 下降过程中，

跳变到高电平V 所对应的输入电压值。 电平VOL跳变到高电平 OH时，所对应的输入电压值。

二. 集成施密特触发器 CMOS集成施密特触发器 集成施密特触发器CC40106 1. CMOS集成施密特触发器CC40106 2. TTL集成施密特触发器74LS14 TTL集成施密特触发器74LS14 集成施密特触发器14

V DD 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y

14

V CC 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y

1A 1 1Y 2 2A 2Y 3A 3Y VSS3 4 5 6 7

13 12 11 10 9 8

1A 1 1Y 2 2A 2Y 3A 3YGND 3 4 5 6 7

13 12 11 10 9 8

(a) CC40106

(b) 74LS14

三. 施密特触发器的应用举例1. 用作接口电路 用作接口电路——将缓慢变化的输入信号， 转 将缓慢变化的输入信号， 将缓慢变化的输入信号 换成为

符合TTL系统要求的脉冲波形。 系统要求的脉冲波形。 换成为符合 系统要求的脉冲波形

用作整形电路——把不规则的输入信号整形成 2 . 用作整形电路 把不规则的输入信号整形成 为矩形脉冲。 波形的转换) 为矩形脉冲。(波形的转换)

用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号 3 . 用于脉冲鉴幅 从一系列幅度不同的脉冲信号 选出那些幅度大于V 的输入脉冲。 中，选出那些幅度大于VT+的输入脉冲。

8.4 单稳态触发器单稳态触发器——有一个稳态和一个暂稳态；在触 有一个稳态和一个暂稳态； 单稳态触发器 有一个稳态和一个暂稳态 发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态； 发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维 一段时间后，自动返回到稳态, 持tW一段时间后，自动返回到稳态,并在其输出端产 生一个宽度为t 的矩形脉冲。 生一个宽度为 W的矩形脉冲。 通常把单稳态的暂稳态停留时间称作延迟时间， 通常把单稳态的暂稳态停留时间称作延迟时间，延 迟时间的长短仅取决于电路的有关参数， 迟时间的长短仅取决于电路的有关参数，而与触发 脉冲的宽度无关。 脉冲的宽度无关。

1. 电路组成及工作原理V CC R 7 V CC 8 RD 4

1)无触发信号输入时电 路工作在稳定状态 =1时 当vI=1时，电路工作在稳 定状态， =0, =0。 定状态，即vO=0,vC=0。 (2)vI下降沿触发

vC vIC

vI1 vI2

3 6 555 2 1 5 0.01µF C1

vO

下降沿到达时， 当vI下降沿到达时，vO由 跳变为1 0跳变为1,电路由稳态转 入暂稳态。 入暂稳态。

(3)暂稳态的维持时间 在暂稳态期间， 截止， 充电。 在暂稳态期间 ， 三极管 T 截止 ， VCC经 R 向 C 充电 。 时 间常数τ1=RC,

v C 由 0 V 开始增大 ， 在 v C 上升到 2 / 3 V CC 之前 ， 电路保 开始增大， 上升到2 之前，持暂稳态不变。 持暂稳态不变。 自动返回(暂稳态结束) (4)自动返回(暂稳态结束)时间 上升至2/3V 跳变0 当vC上升至2/3VCC时，vO由1跳变0,三极管T由截止 转为饱和导通， 转为饱和导通， 迅速放电， 迅速降至0V 0V, 电容C经T迅速放电，电压vC迅速降至0V,电路由暂 稳态重新转入稳态。 稳态重新转入稳态。

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