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时间:2019-05-12
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1、555定时器的典型应用电路 TypicalApplicationcircuitof555timer 李文飞 0引言 555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单片集成电路。它功能多样,应用广泛,只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路,是脉冲波形产生与变换的重要元器件,广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。本文以OrCAD/PSpice10.5为工具,对555定时器构成的单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器三种典型电路进行仿真分析,得出了一些结论。 1555定时器组成框图及工作机理
2、555定时器的图形符号及管脚图如图1所示 各管脚功能: 管脚1:公共端管脚2:触发端管脚3:输出端管脚4:复位端 管脚5:控制电压输入端管脚6:阈值端管脚7:内部三极管的放电端 管脚8:电源端 555定时器的内部电路方框图如图2所示,该集成电路由四部分组成:电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、输出缓冲器和放电三极管。 比较器的参考电压由三只5kΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2Vcc/3和Vcc/3。A1和A2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2Vcc/3时,触发器复位,5
3、55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时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时充电,开关管截止。 MR是复位端,当其为0时,555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。CO是控制电压端(5脚),平时输出2Vcc/3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0.01μF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。 2单稳态触发器仿真分析 单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态,在
4、无外来触发脉冲作用时,电路保持稳态不变,而当有外来触发脉冲作用下,电路由稳态翻转到暂稳态,并输出一个脉宽和幅值恒定的矩形脉冲,输出的脉冲宽度Tw等于暂稳态的持续时间,而暂稳态的持续时间取决于R2,C2。 运行OrCAD/CaptureCIS,利用Schematics绘制的由555定时器构成的单稳态触发器电路见图3,输入信号V2为脉冲电压源,设置其参数如下: 值得注意的是,输入信号的重复周期必须大于输出的脉冲宽度,输入信号的脉宽(尖峰脉冲)应小于输出的脉宽,才能保证每一个倒置尖峰脉冲起作用。利用OrCAD/PSpice10.5的瞬态分析功能进行仿真。得到图4所示的输出电压波形
5、图,其中类似于锯齿波的是电容C2两端的电压,方波则是555的输出端的电压波形。 图3 图4 由图4可见,电容C2存在自动充放电过程。当触发脉冲到达时,电源V1通过R2给电容C2充电,从0V充电到约3.33V之前,555定时器的输出始终保持高电平,而一但电容充电到3.33V,555的输出立即转换为低电平,随后电容C2开始从3.33V迅速放电到0V,此后又开始新的充放电过程。在555的输出端可以获得周期性的矩形脉冲,并且输出脉冲的宽度与输入信号的脉宽和幅度无关。 3施密特触发器仿真分析 用555定时器构成的施密特触发器将阀值端和触发端接在一起作为输入端。运行OrCAD/Capt
6、ureCIS,利用Schematics绘制的555定时器构成的施密特触发器电路如图5所示。输入信号V7为三角波电压源,设置其参数为: 图5 利用PSpice的瞬态分析功能进行仿真,得到555的输出端Vout的电压波形与输入电压波形如图6所示。 图6 图7 由图6可见,该电路能将输入波形转换成方波输出,当输入波形电压升高,输出电平发生转换时所对应的门限电压约为8V,而当输入波形电压降低,输出电平发生转换时所对应的门限电压约为4V,即上门限电压与下门限电压不同,输入与输出间具有迟滞特性。将输入信号换成正弦信号后,得到输入/输出电压的波形如图7所示,依然表现出迟滞特性
7、,且上门限电压与下门限电压仍分别为8V和4V,而这正是施密特触发器电路的工作特性。4多谐振荡器仿真分析 多谐振荡器是一种自激振荡器,接通电源后不需要外加触发信号便能自动产生矩形脉冲。运行OrCAD/CaptureCIS,利用Schematics绘制的由555定时器构成的多谐振荡器电路如图8所示。 图8 电路由一个555B芯片、两个电阻和两个电容组成,通过电阻R7,R10给电容C8充
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