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555组成的单稳态触发器(555单稳态触发器电路分析图解)

555组成的单稳态触发器(555单稳态触发器电路分析图解)

55定时器(Timer)因里面有三个5K欧姆的分压电阻而得名。它是一种多用途的模拟数字混合集成电路。它能方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器,且成本低、性能可靠。它已被广泛应用于各个领域。

其原理框图如下图所示:

其中,第二个TRIG(Trigger(触发)为外部低电平信号触发端,第五个引脚CONT(控制)为电压控制端。外部电压可以改变两个内部比较器的参考电压。不使用时,此引脚应与一个0.01u电容串联接地,以防止干扰。第6脚THRES(Threshold)为高电平触发端,第7脚DISCH(Discharge)为放电端,与内部放电三极管的集电极相连,用于定时器使用时对电容放电。

55 timer最基本的功能是定时,本质上是一个单稳态触发器,即一旦外部信号来了,单稳态触发器就能产生一个时间可控的脉宽,这个脉宽就是我们需要的定时时间。为了更方便地描述555定时器的原理,让首先用下图所示的电路模拟单稳态触发电路:

单稳态触发电路由负脉冲触发,所以我们将周期设为50ms,而高电平宽度为49ms,即负脉冲(低电平)宽度为1ms。仿真波形如下图所示:

从波形图可以看出,每当一个负脉冲(低电平)信号(橙色)到来时,电路输出一个固定宽度的脉冲(蓝色)。该电路的输出脉宽由电阻R1和电容C1决定,约为1.1R1C1(即1.1 10=11ms)。我们将放大细节,测量实际输出数据,如下图所示:

模拟的脉冲宽度约为11.0347ms,与理论值非常接近。为了进一步分析电路的工作原理,我们使用四通道示波器跟踪三个信号波形,如下图所示:

其波形如下图所示:

除了增加了THR和DIS引脚(连接在一起)的波形之外,它与前面的波形相同。我们放大了其中的一些,如下图所示:

55芯片内部的三个5K电阻提供5V DC电压,其中2/3(约3.3V)提供给比较器CMP1的同相端,1/3(约1.6V)提供给比较器CMP2的反相端。比较器CMP1的反相端通过电容器C1接地。电路刚上电时,电容C1两端的电压不会突然变化,反相端的电压低于同相端的电压,所以比较器CMP1输出高电平H(由于RS触发器是数字逻辑,后续电路用高电平H和低电平L来区分)。对于比较器CMP2,非反相端的默认电平为高(负脉冲触发),高于反相端的电压1.6V。因此,比较器CMP2的输出也为高h

由于R=H,S=H,RS触发器处于hold状态,我们假设555定时芯片处于reset状态,此时触发器输出为高电平H(或者低电平,最终结果相同)。经过反相器NOT后,电路输出为低电平L,其状态如下图所示:

另一方面,触发器输出的高电平H使晶体管Q1饱和并导通。此时,第七引脚DISCH被拉至低电平L(相当于电容C1的放电状态)。此引脚与比较器CMP1的反相端同时处于同一电位,保持比较器CMP1的输出为h,此时电路处于稳定状态,输出为低电平注意电子制造站dzzzzcn。在这个孤独的夜晚,我一边欣赏星空,一边静静等待外界触发信号的到来。

如果外部触发(低电平)信号从未到来,电路将输出保持在低电平L,波形如下图所示:

老天不负有心人,终于到了期待已久的负电平触发脉冲。比较器CMP2的非反相端电压低于反相端电压,输出低电平L。由于R=H,S=L,RS触发器置位,输出低电平L。一方面,通过反相器NOT输出高电平H,另一方面,晶体管Q1截止

标签:电路器低电平


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