第6章脉冲产生与变换电路6.1概述6.2555定时器6.3555定时器的基本应用电路6.1概述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。图6.1晶体管简易测试仪6.2555定时器图6.35G555定时器内部电路1.分压器分压器由三个等值的电阻串联而成，将电源电压UDD分为三等份，作用是为比较器提供两个参考电压UR1、UR2，若控制端S悬空或通过电容接地，则:2.比较器比较器是由两个结构相同的集成运放A1、A2构成。A1用来比较参考电压UR1和高电平触发端电压UTH:当UTH>UR1，集成运放A1输出Uo1=0;当UTH<UR1，集成运放A1输出Uo1=1。A2用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压：当＞UR2，集成运放A2输出Uo2=1;当＜UR2，集成运放A2输出Uo2=0。3.基本RS触发器当RS=01时，Q=0，=1;当RS=10时，Q=1，=0。4.放电开关管及输出放电开关由一个晶体三极管组成，其基极受基本RS触发器输出端控制。当=1时，三极管导通，放电端D通过导通的三极管为外电路提供放电的通路；当=0，三极管截止，放电通路被截断。表6.15G555定时器功能表6.3555定时器的基本应用电路图6.5施密特触发器输入输出波形输入信号Ui从零时刻起，信号幅度开始从零逐渐增加并呈正弦形变化。当ui处于0＜ui＜上升区间时，OUT=“1”。当ui处于＜ui＜上升区间时，OUT仍保持原状态“1”不变。当ui一旦处于ui≥区间时，根据555定时器功能表6.1可知OUT将由“1”状态变为“0”状态，此刻对应的Ui值称为复位电平或上限阈值电压。当ui处于＜ui＜下降区间时，OUT保持原来状态“0”不变。当ui一旦处于Ui≤区间时，根据555定时器功能表6.1可知OUT又将“0”状态变为“1”状态，此时对应的ui值称为置位电平或下限阈值电压。从图6.5输入输出波形分析中，可以发现置位电平和复位电平二者是不等的，二者之间的电压差称为回差电压用ΔUT表示，即ΔUT=UR1-UR2。若控制端S悬空或通过电容接地,UR1=,UR2=，则ΔUT=UR1－UR2=若控制端S外接控制电压US，UR1=US而UR2=，则ΔUT=UR1-UR2=图6.6所示为S端悬空或通过电容接地的施密特触发器电压传输特性，同时也反映了回差电压的存在，而这种现象称为电路传输滞后特性。回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强，但施密特触发器的灵敏度也会相应降低。当施密特触发器输入一定时，其输出可以保持OUT为“0”或“1”的稳定状态，所以施密特触发器又称为双稳态电路。图6.6施密特触发器电压传输特性3.典型应用(1)波形变换。将任何符合特定条件的输入信号变为对应的矩形波输出信号。图6.7利用施密特触发器进行幅度鉴别图6.8利用施密特触发器进行脉冲整形6.3.2单稳态触发器单稳态触发器也有两个状态：一个是稳定状态，另一个是暂稳状态。当无触发脉冲输入时，单稳态触发器处于稳定状态；当有触发脉冲时，单稳态触发器将从稳定状态变为暂稳定状态，暂稳状态在保持一定时间后，能够自动返回到稳定状态。图6.9单稳态触发器（a）电路；（b）输入输出波形2.工作原理2）暂稳态:当单稳态触发器有触发脉冲信号（即Ui＜）时，由于＜，并且UTH＜则触发器输出由“0”变为“1”，放电三极管由导通变为截止，直流电源+UDD通过电阻R向电容C充电，电容两端电压按指数规律从零开始增加（充电时间常数τ=RC）；经过一个脉冲宽度时间，负脉冲消失，输入端Ui恢复为“1”，即＞，由于电容两端电压UC＜，而UTH=UC＜，所以输出保持原状态“1”不变，这种状态即是单稳态触发器的暂稳状态。3）由暂稳态自动回到稳态当电容两端电压UC≥时，UTH=UC≥，又有＞，那么输出就由暂稳状态“1”自动返回稳定状态“0”。3.暂稳状态时间（输出脉冲宽度）暂稳状态持续的时间又称输出脉冲宽度，用tW表示。它由电路中电容两端的电压来决定，可以用三要素法求得tW≈1.1RC当一个触发脉冲使单稳态触发器进入暂稳定状态以后，tW时间内的其他触发脉冲对触发器就不起作用；只有当触发器处于稳定状态时，输