实验十 555定时器的原理及三种应用电路
实验十555定时器的原理及三种应用电路
实验目的：
（1）掌握555定时器的电路结构、工作原理。
（2）熟悉555定时器的功能及应用。
实验仪器与器件：
实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。
CB555定时器；100Ω~100kΩ的电阻；0.01~100uF电容：1kΩ和5kΩ电位器；发光二极管或蜂鸣器。
实验内容：
一．按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察
并记录输入、输出同步波形。
实验原理：
对于施密特触发器：
a.当输入电压Vi<1/3Vcc时，VTH=VTR<1/3Vcc,V o为高电平。
b.当1/3Vcc c.当Vi>2/3Vcc时，VTH=VTR>2/3Vcc，V o为低电平。 d.当Vi又降低到1/3Vcc e.当Vi继续降低至Vi<1/3Vcc时，VTH=VTR<1/3Vcc,V o为高电平。 如此循环往复，由此知，施密特触发器可以将不规则信号变为规则的方波脉冲。 实验电路： 实验现象与结果： 输入为正弦波时，输入与输出的波形如下： 输入为锯齿波时，输入与输出的波形如下： 实验结果分析： 对于两个输入波形来说，当输入为Vi<1/3Vcc时，V o为高电平；当Vi增加到1/3Vcc 二．设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接受到负脉冲时，发光管 持续点亮2秒后熄灭。思考：若要持续1秒或5秒又该如何呢？ 实验原理分析： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲时，可以输出一个单稳态脉宽Tw,且Tw=1.1RC。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时，持续点亮2S，即要使Tw=2S。所以，需选定合适的R、C值。选定R、C时，先选定C的值为100uF,然后确定R的值为18.2kΩ。 实验电路： 实验现象： 当输入一个负脉冲时，小灯泡持续发光2秒后熄灭。 实验后思考： 当小灯泡要持续发光1秒或5秒时，根据Tw=1.1RC，先确定电容C的值，然后再确定R的值。 分别为： ①1秒时：C=100uF，R=9.1kΩ ②5秒时：C=100uF，R=45.5kΩ 三．按图2-10-7连接电路，取R1=1kΩ,R2=10kΩ，C1=0.1uF,C2=0.01uF,观察、 记录Vcr、V o的同步波形，测出V o的周期并与估算值进行比较。改变参数R1=15kΩ,R2=5kΩ，C1=0.033uF,C2=0.1uF。用示波器观察并测量输出端波形的频率。经过理论估算值比较，算出频率的相对误差值。 实验原理： 555定时器构成多谐振荡器: 当加电后，Vcc通过R1、R2对C1充电，充电开始时Vcr=VTH=VTR<1/3VCC,所以V o=1。 当Vcr上升到1/3Vcc 电路输出脉冲的振荡周期 T=0.7(R1+2R2)C1 实验电路： 实验现象： 输出矩形波如下： 实验分析： 由T=0.7(R1+2R2)C1计算出输出脉冲的振荡周期为： T=0.7(1kΩ+2*10kΩ)0.1uF=1.47ms； 实验所测的周期T为1.4ms. 相对误差值为：（1.47-1.4)/1.47=4.76％ 四．用NE556时基电路功能实现救护车警铃电路，应用电路参考图如图2-10-10所示。用555的两个时基电路构成低频对高频调制的救护车警铃电路。 （1）按图接线，注意扬声器可先不接。 （2）用示波器观察输出波形并记录。 （3）接上扬声器，调整参数到声响效果满意。 （4）标出最终调试好的电路参数。 实验电路： 实验仿真结果： 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 (9) 第三章 555定时器的介绍 (10) 第一节电路组成 (11) 第二节引脚的作用 (12) 第三节基本功能 (13) 第四章元件清单 (15) 第五章总结 (16) 附录及参考文献 (17) 第一节附录 (17) 一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 (17) 二电路原理图 (19) 第二节参考文献 (20) 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。 555定时器及其应用 555定时器是一种中规模的集成定时器，应用非常广泛。通常只需外接几个阻容元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。555定时器有TTL集成定时器和CMOS集成定时器，它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。TTL型号最后数码为555，CMOS 型号最后数码为7555。 一、555的结构组成和工作原理 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的器件，下图为其内部组成和引脚图。 内部电路原理图 等效逻辑图引脚图 由图知，电路由一个分压器，两个电压比较器，一个R-S触发器，一个功率输出级和一个放电晶体管组成。 比较器A1为上比较器，由BG1~BG8组成，它是由一个NPN管的复合结构做输出级的两级差分放大器。上比较器的反相输入端固定设置在2/3V CC上，它的同相输入端⑥脚称作阈值端（或高触发端），常用来测外部时间常数回路电容上的电压。 比较器A2为下比较器，由BG9~BG13组成，它是由一个PNP管组成的复合输出级的差分放大器。上比较器的同相输入端固定设置在1/3V CC上，反向入端②脚称作触发输入端，用来启动电路。 电路中的比较器的主要功能是对输入电压和分压器形成的基准电压进行比较，把比较的结果用高电平"1 "或低电平"0" 两种状态在其输出端表现出来。 555 电路中的R-S触发器是由两个与非门交叉连接，上图中是由BG14~BG18构成。其中BG15和B G14的基极分别受上比较器和下比较器的输出端控制。A1控制R端，A2控制S端。为了使R-S 触发器直接置零，触发器还引出一个④端，只要在④端置入低电平"0"，不管触发器原来处于什么状态，也不管它输入端加的是什么信号，触发器会立即置零，即Q=O=Uo所以④端也称为总复位端。 BG18~BG21构成功率输出级，③脚为输出端，能输出最大为200mA的电流，故课直接驱动小型电机、继电器、地租扬声器等功率负荷。 BG22是复位放大器。555 电路中特设了一个放电开关，它就是三极管BG23。当555 电路输出端电平Uo =0 时，Q’=1, BG23处于导通状态;当输出端电平Uo =1 时，Q’=0 , BG23处于截止状态，相当于⑦端开路。因此三极管BG23起到了一个开关的作用。当Uo= 0 时，开关闭合，为电容提供了一个接地的放电通路;当Uo = 1 时，开关断开，⑦端开路，电容器不能放电。 R7、R8、R9是三只精密度高的5KΩ的电阻，三只电阻构成了一个电阻分压器，为上比较器和下比较器提供基准电压，因为分压器的三个电阻是5KΩ，“555”因此而得名。 555的⑤脚称为“控制端”，它是上比较器的基准电压端。若此端外接电压源，则比较器的基准电压由外接电压源所决定，从而实现了外电压控制，如果⑤脚不接外部电压源，则上、下比较器的基准电压分别是2/3V CC和1/3V CC。若⑤脚接6伏的电压源，则上比较器的基准电压就是6伏，而下比较器的基准电压为外接电压源的一半，为3伏。如果⑤脚接一交变电压，则上比较器和下比较器的基准电压都随时间而变化，从而使外部定时元件的充放电时间也随之变化，可以起到调制的作用。当⑤脚不接外部电压时，通常接入一个0.01~0.1微法的电容至地，以防外接干扰。 ⑧脚为电源正极，电源电压范围是4.5~18伏，①脚为电源负极（地）端。 工作原理： 555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因u i=H，所以u o=L。当加入触发信号时，u i=L，所以u o=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，u C按指数规律上升。当u C上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出u o=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用t W表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为u c(0)=0V，无穷大值u c(∞)=V CC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= t w时，u c(t w)=2 V CC/3时。代入过渡过程公式[1-p205] 几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2 V CC/3，低电平必须小于 V CC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是R A、R B和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 V CC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2V CC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 令狐采学创作 555定时器的典型应用电路 令狐采学 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C 是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因ui=H，所以uo=L。当加入触发信号时，ui=L，所以uo=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，uC按指数规律上升。当uC上升到2 VCC/3时，相当输入是高电平，555定时器的输出uo=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2VCC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用tW表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为uc(0)=0V，无穷大值uc(∞)=VCC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= tw时，uc(tw)=2 VCC/3时。代入过渡过程公式[1-p205] 几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于 2 VCC/3，低电平必须小于 VCC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电 管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是RA、RB和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 VCC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2VCC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 图22-2-4 多谐振荡器电路图图22-2-5 多谐振荡器的波形 震荡周期的确定： 根据uc(t)的波形图可以确定振荡周期，T=T1+T2 先求T1，T1对应充电，时间常数τ1=(RA+RB)C，初始值为uc(0)= VCC/3，无穷大值u c(∞)=VCC，当t= T1时，uc(T1)=2 VCC/3，代入过渡过程公式，可得 T1=ln2(RA+RB)C≈0.7(RA+RB)C 求T2，T2对应放电，时间常数τ2=RBC，初始值为uc(0)=2 VCC/3，无穷大值uc(∞) =0 555定时器的基本应用及使用方法 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别 介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是： “RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带 有一个RC微分电路。 第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。 555双稳电路可分成2种。 第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2段输入；也可是2端固定，6端输入。 第2种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。 555定时器引脚图及其简单应用 本文主要介绍了555定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。 关键词：数字——模拟混合集成电路；施密特触发器；波形的产生与交换 555芯片引脚图及引脚描述 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。 1概述 1.1 555定时器的简介 555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到 555时基电路原理以及应用 大小[6494] 更新时间[] 阅读[6613]次/评论[3]次 555内部电原理图 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。 在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第二种（见图2）是间接反馈型，振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路，功能相同而电路结构略有不同，因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。 第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂，为简单起见，只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。 无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联，只有一个电阻RA的无稳电路，这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。 以上归纳了555的3类8种18个单元电路，虽然它们不可能包罗所有555应用电路，古话讲：万变不离其中，相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。 各种应用电路 555触摸定时开关 集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。 当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。 当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。 定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。按图中所标数值，定时时间约为4分钟。D1可选用1N4148或1N4001。 实验六 555定时器及其应用 一．实验目的 1．熟悉555定时器的组成及功能。 2．掌握555定时器的基本应用。 3．进一步掌握用示波器测量脉冲波形的幅值和周期。 二．实验原理 555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型 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。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A 1、A 2基准电压分别为CC CC V 3 1 ,V 32的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。 输出高电平时间 2）Vi接连续脉冲f = 512HZ，用示波器观察、记录Vi、V2、V C及V O的波形（以Vi为触发信号），测出V O的脉冲宽度t W，且与理论值相比较。 4.设计一个用555定时器构成的方波发生器，要求方波的周期为1ms，占空比为5%。 四．预习要求 1．搞清555定时器的功能和应用 2．理论计算出实验内容1多谐振荡器的输出方波的周期T 3．理论计算实验内容3 中2）输出脉冲宽度t W。 4．搞清图6—5中R1、C1微分电路的作用。V i为连续脉冲，对应地分析、画出V2的波形。 五．思考题 1．用两片555定时器设计一个间歇单音发生电路，要求发出单音频率约为1KHZ，发音时间约为0.5S，间歇时间约为0.5S。 2．图6—4电路中指出电容C充电途径、放电途径。写出振荡周期T和占空比表达式。理论计算出实验内容2、3两种情况下的占空比。 3．图6—5中，设微分电路的输入连续脉冲周期为T i，R1、C1的参数应如何选择？ 4．实验内容3中，如果不采用R1、C1微分电路，即V i直接接至定时器的2脚，是否还能得到原来脉冲宽度t w的输出脉冲。 六．实验仪器与器材 1．电子技术实验箱MS-ⅢA型1台 2．直流电源（+5V）DS-2B-12型1台 3．示波器5020B型1台 4．万用表MF-47型1只 5．555定时器1只 555定时器芯片工作原理,功能及应用 -------------------------------------------------------------------------------- - 555定时器芯片工作原理,功能及应用 555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 一、555定时器 555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS 型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。 555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5k?的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平 图9-28 555定时器原理图 分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空，则比较器C1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。 是复位输入端。当=0时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时，=1。 u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>，u12> 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0，=1，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。 当u11<，u12< 时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，=1，=0，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0为高电平。 当u11<，u12> 时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 综上所述，可得555定时器功能如表9-13所示。 表9-13 555定时器功能表 输入输出 复位u11 u12 输出u0 晶体管T 0 ××0 导通 1 > > 0 导通 1 < < 1 截止 1 < > 保持保持 一、555定时器的应用 1．单稳态电路 前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态和，且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。 单稳态触发器电路的构成形式很多。图9-29(a)所示为用555定时器构成的单稳态触发器，R、C为外接元件，触发脉冲u1由2端输入。5端不用时一般通过0.01uF电容接地，以防干扰。下面对照图9-29(b)进行分析。 无稳类电路 无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多。为简单起见,也把它分为三种。 第一种（见图1）是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。 第二种（见图2）是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同,因此分别以3.2.3a和3.2.3b的代号。 第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂,为简单起见,只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。 无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联,只有一个电阻RA的无稳电路,这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。 以上归纳了555的3类8种18个单元电路,虽然它们不可能包罗所有555应用电路,古话讲：万变不离其中,相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。 应用实例: 单电源变双电源电路 附图电路中,时基电路555接成无稳态电路,3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平时,C4被充电;低电平时,C3被充电。由于VD1、VD2的存在,C3、C4在电路中只充电不放电,充电最大值为EC,将B端接地,在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。 简易催眠器 时基电路555构成一个极低频振荡器,输出一个个短的脉冲,使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关,则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。 实验10 555定时器的原理及三种应用电路 「、实验目的 (1) 掌握555定时器的电路结构、工作原理。 (2) 熟悉555定时器的功能及应用。 :■、实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 CB555定时器；100Q ~100k Q电阻；0.01~100卩F电容；1k Q和5k Q电位器; 发光二极管或蜂鸣器。 三、实验内容 (1)按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并记录输出输入波形。 1?实验原理 当输入电压《：：」V cc时，=V TR：：：'CC V。为高电平 3 3 1 2 当-V cc : V i:-时，乂保持高电平。 3 3 2 2 当V i ?—V CC,V TH -V TR -V cc 时，V o 为低电平。 3 3 1 2 V由大变小时，即-v cc : V :-时，V)保持低电平。 3 3 一旦V「：-V cc,则V o又回到高电平。 3 2?仿真电路如图: 3?实验结果： 输入正弦波: 输入锯齿波: (2)设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时，发光管持续点亮秒后熄灭。 2 1?实验原理： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲 时，可以输出一个单稳态脉宽T W,且T W=1.1RC。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时, 持续点亮2S，即要使T W=2S所以，需选定合适的R、C值。选定R、C时，先选定C的值 为100uF,然后确定R的值为18.2k Q。 2.仿真电路如图： 波形图为： 若是1秒或者是5秒。只需改变R 与C 的大小，使得脉冲宽度 T=1.1RC 分别为1或是5 即可。1 秒时： C=1OOuF, R=9.1k Q 5 秒时：C=1OOuF , R=45.5k Q 。 (3) 按图 2-10-7连接电路，取 R 仁1k Q , R2=10k Q ,C 仁0.1卩F,C2=0.01卩F ,观察、记录 V Cr 、V O 的同步波形，测出 V 。的周期并与估算值进行比较。改变参数 R1=15k Q , R2=10k Q ,C1=0.033卩F,C2=0.1卩F ,用示波器观察并测量输出端波形的频率。 经与理论估算值比较， 算出频率的相对误差值。 1?实验原理 555定时器构成多谐振荡器。 1 当加电后，V cc 通过R |,R 2 对R 充电，充电开始时V Cr =V TH =V TR ￡-V cc ,所以 V O =1。 3 1 2 当V Cr 上升到-V cc 555定时器及基本应 用 毕业论文 论文题目 555定时器及其基本应用 系别物电系 专业物理教育 班级 08级物理教育班 学号 130809066 姓名李小沙 指导教师袁乐民 二Ｏ一一年五月一日 555定时器及基本应用 摘要：555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA，7555可在3~18V工作，最大负载电流可达4mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。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。 关键词：555定时器，施密特触发器，多谐振荡器，单稳态触发器引言：随着电子技术的发展，尤其是消费类电子的日益普及，555定时器的使用量也在飞速增长。在购买和使用555定时器时，人们对555定时器的性能要求也逐渐提高。555定时器最重要的两个性能为电池的容量和电池的内阻，电池容量与电池内阻存在密切的关系。一般而言, 电池的容量越大, 内阻就越小。电池内阻的大小及其变化可反应电池内部的变化。电池内阻大，电池放电电压平台低，电池输出功率小，电池充电时电压高，高倍率快速充电时，电池会产生大量的热，使充电效率降低，降低电池性能。可见电池内阻的大小是衡量电池性能好坏的重要指标, 准确测量电池内阻具有重要意义。目前,测量电池内阻的方法主要有加载降压法、短路电流法、电桥法、交流电流法、双量程测量法、电位差计法等。这些方法各有利弊, 普遍问题是测量步骤较繁琐, 有些测量方法存在着不可忽视的测量误差, 甚至某些测量方法(因电池放电时间过长等)对电池的寿命有一定影响。本文将以论证的方式介绍一种较容易、准确测量电池内阻和电池容量的方法。 一、 555定时器简介 9.1 图题9.1是用两个555定时器接成的延时报警器。当开关S 断开后，经过一定的延迟时间后，扬声器开始发声。如果在延迟时间内开关S 重新闭合，扬声器不会发出声音。在图中给定参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。图中G 1是CMOS 反相器，输出的高、低电平分别为V OH =12V ，V OL ≈0V 。 (+12V) 图题9.5 解：1.工作原理： 图题9.1由两级555电路构成，第一级是施密特触发器，第二级是多谐振荡器。施密特触发器的输入由R 1、C 1充放电回路和开关S 控制，当S 闭合时，V C =0V ，施密特触发器输出高电平。施密特触发器的输出经反相器去控制多谐振荡器的R D 端，当施密特触发器的输出为高电平时，R D =0，多谐振荡器复位，扬声器不会发出声音。当开关S 断开 后，R 1、C 1充放电回路开始充电，V C 随之上升，但在达到CC T 32 V V =+之前，施密特触 发器的输出仍为高电平时，R D =0，扬声器仍不会发出声音。这一段时间即为延迟时间。 一旦V C 达到CC T 32 V V =+，施密特触发器触发翻转，输出低电平，R D =1，多谐振荡器工 作，扬声器开始发声报警。 2.求延迟时间： 延迟时间由R 1、C 1充放电回路的充电过程决定： τ t e v v v v -+ ∞-+∞=)]()0([)(C C C C 将 V 12)(CC C ==∞V v )0(C +v =0V τ=R 1C 1代入上式，得： )1(1 1CC C C R t e V v --= t=t 1时，CC C 3 2 V v =代入上式，整理得延迟时间： t 1= R 1C 1ln3≈1.1 R 1C 1=1.1×106+10×10-6=11S 扬声器发声频率：MHz 95.01001.010157.01 )2(7.016 3232≈????=+= -C R R f 555电路原理 （一）555芯片引脚图及引脚描述 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器6脚A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。 （二）555集成电路的框图及工作原理 555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体，如图1所示。 555芯片管脚介绍 2013-2014学年度第二学期电子技术基础课程 调 研 报 告 课题名称：基于555定时器的 信号发生器设计 专业：物理学 学号：********* 姓名：** ** ** 成绩： 1、调研任务与要求 设计一个信号发生器，独立完成系统设计，要求能实现以下功能： （1）能产生方波、三角波、正弦波 2、调研目的 （1）进一步巩固熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法；（2）学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力； （3）学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素 3、设计方案论证 信号发生器一般由一个电路产生方波或者正弦波，通过波形变换得到其他几种波形。考虑到RC震荡产生正弦波的频率调节不方便且可调频率范围较窄，本设计采用先产生方波，后变换得到其他几种波形的设计思路。 采用555组成的多谐振荡器可以在接通电源后自行产生矩形波，再通过积分电路将矩形波转变为三角波，再经积分网络转变为正弦波。 4、555定时器的电路结构与工作原理 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 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为0，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 C1 的输出为 0，C2 的输出为1，可将 RS 触发器置0，使输出为0电平。 它的各个引脚功能如下： 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路的范围为3 ~ 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。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。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555 时基电路的功能表如表1示。 表1 用555电路原理构成单稳态电路及其应用及其应用 作者:朱刚 兰州理工大学 07级自动化(一)班 学号:07220103 用555电路原理构成单稳态电路及其应用 作者:朱刚 摘要:本文应用555定时器的基本原理，构成了单稳态电路，并用555定时器构成的单稳态电路设计了楼道灯光的开关控制器，还构成了一个分频电路，可将高频脉冲变换为低频脉冲。 关键词:555定时器、单稳态电路、灯光控制器、分频器。 一、前言: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。 二、555定时器基本原理 (参考:《数字电子技术基础》 第四版阎石) 1、555定时器内部电路如图1所 示。 2、555定时器功能表如表1。 表1555定时器功能表 输入输出 thtrouttr 0低导通，， 1低导通21,v,v33 1不变不变21,v,v33 1高截止21,v,v33 1高截止21,v,v33 三、用555定时器构成单稳态电路 1、电路结构 电路如图2所示，该电路在555电路的基础上，外加电阻r1，r2和电容c1组成。 2、工作原理 1触发信号从tri端输入，没有触发信号时tri输入的是高电平()。,v3 接通电源时触发器可 能处于0，也可能处于1。 1)、假设通电时 q=0，则三极管t导通， ,图1中r=s=1，thr,0 q=0，vo=0，且这一状态稳定 的保持住，除非tri端有有效 的触发脉冲。 2)、假如通电时 q=1，这时三极管t截止，v 经电阻r1向电容c1充电。当 c1两端电压被充到 2时，r=0，触发器vv,c13 被置0，vo=0，t导通，c1经 t放电至0，thr=0,r=s=1,电路回到稳态。 1当电路处于稳态，tri端输入有效的触发脉冲(低电平)时，s=0,触发器置,v3 13.1 555定时器的结构和工作原理本节重点: (1)脉冲的基本知识 (2)555电路的组成结构和工作原理 (3)555芯片引脚图 (4)555电路功能表 (5)555电路的典型应用 本节难点: (1)555的内部电路组成和工作原理 (2)555电路的典型应用 引入:555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。 一、555电路的结构组成和工作原理 (1)电路组成及其引脚 (2)555的工作原理 它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器 的参考电压由三只5K Ω的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比 较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 3 1 。C1和C2的 输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc 3 2 时， 触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信 号自2脚输入并低于Vcc 3 1 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电， 开关管截止。 D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。 Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 3 2 作为比较器A1的参考电平，当5 脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F μ的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路. (3)555电路的引脚功能 二、555电路的应用 （1）用555电路构成施密特触发器 555定时器 ５5５芯片引脚图及引脚描述 ５55得8脚就是集成电路工作电压输入端，电压为５～18Ｖ，以UCC表示;从分压器上瞧出,上比较器A1得５脚接在R1与R2之间，所以5脚得电压固定在2UＣＣ/3上；下比较器Ａ2接在Ｒ2与R3之间,A2得同相输入端电位被固定在ＵCC/3上。 1脚为地.2脚为触发输入端；３脚为输出端，输出得电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚与下比较器２脚得控制. 当触发器接受上比较器A1从R脚输入得高电平时,触发器被置于复位状态,3脚输出低电平; ２脚与6脚就是互补得，2脚只对低电平起作用,高电平对它不起作用,即电压小于１Ｕｃc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于２Uｃc/3,称高触发端，3脚输出低电平,但有一个先决条件,即2脚电位必须大于1Uc ｃ/3时才有效.3脚在高电位接近电源电压Ｕcｃ,输出电流最大可打200mA。 ４脚就是复位端，当4脚电位小于0、4V时,不管2、６脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚就是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步,输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高(或低）、7脚称为虚高. １概述 1、1 555定时器得简介 5５５定时器就是一种多用途得数字--模拟混合集成电路,利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器与多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以55５定时器在波形得产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。自从ｓignｅｔicｓ公司于19７2年推出这种产品以后，国际上个主要得电子器件公司也都相继得生产了各自得555定时器产品。尽管产品型号繁多,但就是所有双极型产品型号最后得3位数码都就是555,所有ＣMOS产品型号最 555内部电原理图 将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式,它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳,又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元,并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式,也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多,都比较复杂。为简单起见,我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1;使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。 第一种（见图1）是触发电路,有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定,2段输入;也可是2端固定,6端输入。 第2种（见图2）是施密特触发电路,有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。 双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。这是双稳工作方式的结构特点。2.2.2单元电路中的C1只起耦合作用,R1和R2起直流偏置作用。 无稳类电路 第三类是无稳工作方式。无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多。为简单起见,也把它分为三种。 第一种（见图1）是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。 第二种（见图2）是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同,因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。555定时器产生三种波形发生器
NE555内部结构及应用电路
555定时器的典型应用电路
555定时器的典型应用电路
555定时器的基本应用及使用方法
555定时器工作原理及应用引脚图 (2)
555时基电路原理以及应用
555定时器及其应用
555定时器芯片工作原理
555无稳态电路工作原理及分类
555定时器的原理及三种应用电路
最新555定时器及基本应用汇总
555定时器及其应用
555电路原理
基于555定时器的函数信号发生器设计
用555电路原理构成单稳态电路及其应用
555定时器的结构和工作原理
555定时器工作原理及应用引脚图
555芯片应用电路大全