用555定时器构成的多谐振荡器如图5-23所示。
图5-23 用555定时器构成的多谐振荡器
电路中的R2是为延长电容放电时间而设置的。电路的工作原理是,当R-S触发器处于1态时,输出uo为高电平,,晶体管VT截止,电源VCC通过R1、R2对电容C充电,逐渐升高,电路处于高电平的暂稳态。当时,比较器A1的输出跳为低电平,R-S触发器置0,输出Uo为低电平,1,晶体管VT饱和导通,电容C通过R2和晶体管放电,逐渐降低,电路处于低电平的暂稳态。当时,比较器AC2的输出跳为低电平,R-S触发器置1,输出Uo跳变为高电平,电路重复上述过程周而复始地变化,形成振荡,输出矩形脉冲信号,图5-24所示为电路工作波形。
高电平暂稳态的脉冲宽度TW1,即UC从充电上升到所需的时间:
低电平暂稳态的脉冲宽度TW2,即UC从放电下降到所需的时间:
图5-24 工作波形
矩形波的振荡周期取决于充电时间常数TW1和放电时间常数TW2,改变R1、R2和C的数值,就可以得到不同频率,不同宽度的矩形波,矩形波周期可用下式估算:
由555定时器组成的振荡器,最高工作频率可达到300kHz。
输出波形的占空比:
图5-25所示电路是用555制作一个过电压报警器,当被监视电压UX超过一定值时,发光二极管(VL)会发出闪烁的信号。
5G555与②、⑥、⑦脚所接的电容、电阻构成多谐振荡器,晶体管VT充当5G555①脚的接地总开关。当VT饱和导通时,5G555的①脚接地,振荡器起振工作,发光二极管VL闪亮。调节电位器可改变振荡频率。
图5-25 过压报警器电路
2.用555定时器构成的施密特触发器
施密特触发器的特性、功能及应用在第四章第二节中已有简单介绍。在需要施密特触发器功能的脉冲电路中,可选用数字集成电路中含施密特结构的门电路。对于电压迟滞参数有确定要求的施密特触发器,可用555定时器配合一些分立元件按参数要求制作,如图5-26b所示。
把555定时器的②脚(TL)和⑥脚(TH)相接作为输入端便是施密特触发器,如图5-26a所示。
图5-26 用555定时器构成的施密特触发器
图5-26a所示为555定时器构成的施密特触发器的原理图,图5-26b所示为接线图,图中的电位器和电阻用于手调输入电压ui。
按555定时器的特性,调节电位器RP,使输入电压ui从低于VCC/3升高时,开始输出高电平。进入VCC/3<ui<2VCC/3阶段,电路处于保持状态,仍输出高电平。当ui上升到2VCC/3时,输出电压才跳变为低电平。在输入电压上升过程中,输出电压uo跳变时所对应的输入电压(ui)值称为上限阈值电压,用UT+表示,UT+=2Vcc/3。(www.daowen.com)
当输入电压ui从高于2VCC/3下降时,输出低电平。进入VCC/3<ui<2VCC/3阶段,电路保持原态,仍输出低电平。当ui下降到VCC/3时,输出电压才跳变为高电平。在输入电压下降过程中,输出电压uo跳变时所对应的输入电压(ui)值称为下限阈值电压,用UT-表示,UT-=Vcc/3。
由以上分析看出,输出电压uo上、下跳变对应的输入电压不是同一点,输入、输出电压的变化关系符合施密特触发器的电压迟滞特性(见图4-55)。
施密特触发器的上限阈值电压UT+与下限阈值电压UT-之差称为回差电压,用ΔU表示:
用555定时器构成的施密特触发器:
⑤脚作为电压控制端可从电路外部改变UT+(对UT-也有一定影响)调节ΔU。回差电压增大,死区扩大,电路抗干扰能力增强,但触发灵敏度会变差,使用时应予以注意。
3.用555定时器构成的单稳态电路
(1)单稳态电路的特点及应用
单稳态电路(简称单稳,又称单稳态触发器)具有如下特点:
1)具有一个稳态和一个暂稳态,无操作时,电路维持稳定状态。
2)外来触发可以将触发器由稳态翻转到暂稳态。
3)暂稳态经过一段时间,自动翻转回稳态。
单稳态电路被广泛应用于定时、延时、整形、波形变换等场合,是一种重要电路。
(2)用555定时器构成单稳态电路
用555定时器构成的单稳态电路如图5-27所示。
图5-27 用555定时器构成的单稳态电路
定时电阻R接在放电端(⑦脚)和电源VCC(⑧脚)之间,定时电容C接在⑦脚和地(①脚)之间,⑥脚(高触发端TH)与⑦脚连接,这样就构成一个下降沿触发的单稳态触发器,低触发端TL(②脚)为触发输入。
1)稳定态。②脚(TL)为高电平时,电路处于稳定态,③脚输出低电平。电路各点之间呈互锁关系。即电路接通电源的瞬间R-S触发器输出为高电平,使晶体管VT截止,电容C则被VCC经R充电。当uC=2VCC/3时,比较器A1输出跳为低电平,使R-S触发器置0,③脚输出跳为低电平,同时因使晶体管VT饱和导通,电容C被放电,⑥、⑦脚变为低电平,电路处于互锁的稳态。
2)暂稳态。处于稳定态的电路,若②脚出现触发脉冲下降沿(ui<VCC/3)时,比较器A2输出低电平,R-S触发器置1,③脚输出高电平。同时因,晶体管VT截止,电容C充电。当uC=2VCC/3时,比较器A1跳为低电平,R-S触发器置0,使电路输出跳回低电平。同时,因,晶体管饱和导通,电容被放电。此时,如果触发输入已为高电平,电路则锁定于稳定态;若触发输入仍维持低电平,电路就会重复以上暂稳态过程。因此,电路的触发脉冲只能是宽度很窄的负尖峰。电路的工作波形如图5-28所示。
图5-28 单稳态电路工作波形
如果忽略晶体管VT的饱和电压降,电路暂稳态时输出的脉冲宽度为
变化范围可从几微秒到数分钟,精度可达0.1%。
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