集成定时器

时间：2024-12-07 百科知识版权反馈

【摘要】：集成555定时器成本低，性能可靠，使用方便。利用集成555定时器，只需改变其引脚的连线，外接适当的电阻、电容元件，即可方便地组成单稳态触发器、自激多谐振荡器、施密特触发器、压控振荡器、分频电路等，或产生脉冲，或进行波形变换。集成555定时器在高低电平转换瞬间，电流最大可达350mA以上，易引起电源干扰。

（1）了解集成555定时器的电路结构和各个引脚功能。

（2）通过集成555定时器典型应用电路的实验，熟悉其基本功能、主要参数及电路的调试方法。

（3）了解定时元件对输出振荡周期和脉冲宽度的影响，计算电路所需各参数的理论值。

1．集成555定时器

集成555定时器是一种模拟-数字混合型的中规模集成电路，按其工艺结构可分为双极型（NE555）和CMOS型（CC7555）两大类，结构和工作原理基本相似，引脚和功能也完全相同。TTL型集成555定时器的电源电压为＋5V，通常具有较大的驱动能力；而CMOS型集成定时器的电源电压为3～18V，具有功耗低、输入阻抗高等优点。

集成555定时器功能见表3-9-1，电路如图3-9-1所示，引脚排列如图3-9-2所示。

表3-9-1　集成555定时器功能

图3-9-1　集成555定时器电路

图3-9-2　集成555定时器引脚排列

2．集成555定时器的典型应用

集成555定时器成本低，性能可靠，使用方便。利用集成555定时器，只需改变其引脚的连线，外接适当的电阻、电容元件，即可方便地组成单稳态触发器、自激多谐振荡器、施密特触发器、压控振荡器、分频电路等，或产生脉冲，或进行波形变换。它可广泛用于数字及模拟仪表、电子测量、自动控制及家用电器电路中。

集成555定时器最基本的应用（或者称其基本工作模式）只有三种：单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器。此处，单稳态触发器不做介绍且不做实验。

1）自激多谐振荡器　与单稳态触发器相比，多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态，而且不需要外来触发脉冲的触发。只要接通供电电源，电路输出就能在“1”和“0”状态之间自动交替翻转，使两个暂稳态轮流出现，从而输出一定频率的矩形脉冲信号（自激振荡）。因为矩形波含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。

用555定时器和外接电阻R1、R2、电容C构成的自激多谐振荡器如图3-9-3a所示；2脚和6脚并联后，靠闭合回路的延迟负反馈作用自激发而产生多谐振荡。自激多谐振荡器的工作波形如图3-9-3b所示，可以观测到由输入的模拟电压波形转换到输出的数字电压波形。

图3-9-3　自激多谐振荡器实验原理图及工作波形

外接电容C通过电阻R1、R2充电，再通过R2放电。在这种工作模式中，电容C在VDD/3和2VDD/3之间充电和放电，输出振荡波形。多谐振荡器是一种常用的矩形波发生器，触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由它产生的。

充电时间（输出高电平）

放电时间（输出低电平）

振荡周期

振荡频率

按图3-9-3a接线，用双踪示波器观察并记录uC、uo的同步波形，标出幅值和振荡周期。

2）施密特触发器　施密特触发器是特殊的门电路，它能适应边沿非常迟钝的输入信号，带负载能力较强，具有门槛电平温度补偿特性及回差电压温度补偿特性，有较强的抗干扰能力。施密特触发器常用作波形整形电路，用在TTL系统的接口，可将缓慢变化的正弦信号或非理想矩形波转换成符合TTL系统要求的脉冲波形。图3-9-4所示是施密特触发器实验原理图、工作波形及电压传输特性。

图3-9-4　施密特触发器实验原理图、工作波形及电压传输特性

设被变换的电压为正弦波，其正半周通过二极管同时加到555定时器的2脚和6脚，ui为半波整流电压波形。从图3-9-4b所示的ui、uo工作波形可见，当ui上升到2VDD/3时，uo从高电平变为低电平；当ui下降到VDD/3时，uo又从低电平变为高电平。可见，施密特触发器的上限阈值电平UT＋（接通电位）为2VDD/3，下限阈值电平UT-（断开电位）为VDD/3，显然，回差电压为VDD/3。