1）实验要求

（1）创建由555定时器组成的单稳态触发器、施密特触发器。

（2）改变电路的工作条件，观察并分析单稳态触发器电路的输出波形的变化。掌握由示波器观测施密特触发器的电压传输特性的方法。

2）电路基本原理

（1）555定时器

图5.94　555定时器引脚图

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路，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。其引脚排列图如图5.94所示。

TRI（2脚）：低电平触发端，由此输入触发脉冲。当2脚的输入电压低于时，输出（3脚）为“1”。

THR（6脚）：高电平触发端，由此输入触发脉冲。当输入电压高于时，输出（3脚）为“0”。

RST（4脚）：复位端，由此输入负脉冲（或使其电位低于0.7 V）而使输出端（3脚）置“0”。

CON（5脚）：电压控制端，在此端可外加一电压以改变比较器的参考电压。不用时，经0.01 μF的电容接“地”，以防止干扰的引入。

DIS（7脚）：放电端。

OUT（3脚）：输出端，输出电流可达200 mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电压约低于电源电压（VCC）1～3 V。

VCC（8脚）：电源端，可在5～18 V范围内使用。

GND（1脚）：接地端。

（2）单稳态触发器

单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。单稳态触发器常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。

用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，输出的矩形脉冲宽度（暂稳态维持时间）为：TP=RCln3=1.1RC，仅与电路本身的参数R、C有关。

（3）施密特触发器

施密特触发器能对正弦波、三角波等信号进行整形，并输出矩形波。

图5.95　施密特触发器

如图5.95所示为由555定时器及外接阻容元件构成的施密特触发器。设被整形变换的电压为正弦波uS，其正半周通过二极管D同时加到555定时器的2脚和6脚，得ui为半波整流波形。当ui上升到时，uo从高电平翻转为低电平；当ui下降到时，uo又从低电平翻转为高电平。施密特触发器的上限阈值电平UT+为，下限阈值电平UT-为，回差电压为：。电路的波形变换图及电压传输特性如图5.96所示。(www.daowen.com)

图5.96　波形变换图及电压传输特性图

3）Multisim 12仿真分析

（1）555定时器构成的单稳态触发器如图5.97所示。

图5.97　单稳态触发器实验电路

将555定时器的高电平触发端THR与7脚DIS相连，并对地接入1 μF的电容C，对电源接入1 kΩ电阻R，复位端RST接高电平，5脚CON通过0.01 μF的滤波电容接地。

①用函数信号发生器产生幅度为5 V、频率为500 Hz（占空比为70%）的方波信号，作为触发脉冲送至触发器的输入端TRI，并将输入信号接至示波器A通道，输出端OUT接示波器B通道，为了更好地区分输入、输出信号，将输出信号设置为蓝色显示。

②打开仿真开关，在方波脉冲的作用下，观察电路输入、输出波形，如图5.98所示。

图5.98　单稳态触发器的输入、输出波形

在图5.98中，移动示波器的两个读数指针测量暂稳态的维持时间，得到TP（暂稳态维持时间）为1.08 ms。理论计算值：

TP=RCln3=1.1RC=1.1×1×103×1×10-6=1.1 ms。

两者基本一致。

③改变电容（或电阻）值，观察输出端的仿真波形。

④改变输入触发脉冲的幅值和占空比，观察输出端的仿真波形。

（2）555定时器构成的施密特触发器如图5.95所示。

①调节函数信号发生器，使输出信号uS频率为1 kHz，打开仿真开关，逐渐加大uS的幅度至5 V，由示波器观测uS、ui、uo波形，如图5.99所示，测得回差电压为1.669 V，与理论值基本相同。

图5.99　施密特触发器的输入、输出波形

②将双踪示波器的A通道接至图5.95施密特触发器的ui端，B通道接至输出端uo，示波器的显示方式设置为B/A方式，打开仿真开关，由示波器观测施密特触发器的电压传输特性如图5.100所示。

图5.100　施密特触发器的电压传输特性