VB 1 不变 不变 3. 应用3.1用555定时器构成的施密特触发器
施密特触发器一一具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。
[1] 电路组成及工作原理
VCC2
vl
VCC
[RD
8
4 VIC
7
O2
Vl1
V
I
V
I2
3
555
VVO1 I
O1
2
1
(a)电路图
(b)波形图
图2 555定时器构成的施密特触发器
(1) VI =0V时，Vo1输出高电平。
(2) 当VI 上升到-Vcc时，Vo1输出低电平。当VI由-Vcc继续上升，
3
3
Vo1保持不变。
波 (3)当VI下降到
1
Vcc时，电路输出跳变为高电平。而且在 3
VI继续
下降到0V时，电路的这种状态不变。
图中，R、VCC2构成另一输出端Vo2,其高电平可以通过改变 V：C2进 行调节。
[2] 电压滞回特性和主要参数 电压滞回特性
V
I
(a)电路符号
施密特触发器的电路符号和电压传输特性
主要静态参数
(1 )上限阈值电压VT+ --------- VI上升过程中，输出电压VO由高电平
VOH跳变到低电平 匕时，所对应的输入电压值。VT+=?Vcc。
3
(2)下限阈值电压VT——— VI下降过程中，V。由低电平VOL跳变到高 电平匕时’所对应的输入电压值。=如。。
(3)回差电压△ VT
回差电压又叫滞回电压，定义为
△ VT= VT+— VT = Ice
—
V-
3
若在电压控制端 VC (5脚)外加电压VS,则将有VT+二M、W—=VS/2、 △ VS/2，而且当改变VS时，它们的值也随之改变
3.2 用555定时器单稳态触发器
单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂 稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳 状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂 稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽 度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及 延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。
[1]电路组成及工作原理
（1） 无触发信号输入时电路工作在稳定状态
当电路无触发信号时，VI保持高电平，电路工作在稳定状态，即 输出端VO保持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地” 电容电压VC为0V。
（2） VI下降沿触发
当VI下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电 平，电路被触发，V。由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。
（3） 暂稳态的维持时间
在暂稳态期间，555内放电三极管T截止，VCC经R向C充电。其 充电回路为VC\"FH3地，时间常数T i=RC电容电压VC由0V开始 增大，在电容电压VC上升到阈值电压？Vcc之前，电路将保持暂稳态不
3
变。
图4用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形 （4） 自动返回（暂稳态结束）时间
当VC上升至阈值电压？Vcc时，输出电压VO由高电平跳变为低电平，
3
555内放电三极管T由截止转为饱和导通，管脚7 “接地”，电容C经 放电三极管对地迅速放电，电压VC由2vcc迅速降至0V （放电三极管的
3
饱和压降），电路由暂稳态重新转入稳态。
（5） 恢复过程
当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的三极管T放电，时间常 数T
2
二RCSC,式中RC是T的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此 T 之值亦非
E
ES
2
常小。经过（3〜5） T 2后，电容C放电完毕，恢复过程结 束。
恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接 收新的触发信号。
[2]主要参数估算 （1）输出脉冲宽度tw
输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。 由图4 （b）所示电容电压VC的工作波形不难看出 VC （0OV, VC
g =, V(t) =|V'代入过渡过程计算公式’可得
CC
C
w
cc
w
VRC
In Vc (: ) . .Vc (0 ) Vc (: ：) _Vc (tw )
二 1 In 3
上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度tw仅决定于定时元件R C 的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节 方便的调节tw
o
R、C的取值，即可
(2) 恢复时间tre
一般取tre二(3~ 5) T 2,即认为经过3~ 5倍的时间常数电容就放 电完毕。
(3) 最高工作频率fmax
若输入触发信号VI是周期为T的连续脉冲时，为保证单稳态触发 器能够正常工作，应满足下列条件：
T > t w+ t re
即Vi周期的最小值Tmin应为t w+ t re，即
t W/+ t re
「 1 「max —
1 tw ' tre
因此，单稳态触发器的最高工作频率应为
需要指出的是，在图4所示电路中，输入触发信号vi的脉冲宽度 (低电平的保持时间)，必须小于电路输出V。的脉冲宽度(暂稳态维 持时间tv)否则电路将不能正常工作。因为当单稳态触发器被触发 翻转到暂稳态后，如果Vi端的低电平一直保持不变，那么555定时器
的输出端将一直保持高电平不变
解决这一问题的一个简单方法，就是在电路的输入端加一个 RC微 分电路，即当VI为宽脉冲时，让VI经RC微分电路之后再接到Vi2端。 不过微分电路的电阻应接到 VCC以保证在VI下降沿未到来时，VI2 端为咼电平。
3.3用555定时器构成的多谐振荡器
多谐振荡器一一产生矩形脉冲波的自激振荡器
多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路, 做脉冲信号源。
[1]电路组成及工作原理
Vec
VCC 「RD
8 4 7
VII
3
VO
6
V
I2
555 2 1 5
0.01 门 Ci
(a)
图5用施密特触发器构成的多谐振荡器
[2]振荡频率的估算 (1)电容充电时间
电容充电时，时间常数 T 1= (R+R) 起始值 V+
C (0)=丄Vcc，终了值 VC (^) =VCC,转换值 VC (T1) =\"cc , 带入RC过渡过程计算公式进行计算：
们做常用来C,
3 3 v
T1 =.
c (： ：) -'c
v
(0 )
1
1n
VcCJ -Vc (T1)
1
3
=T 1ln
1
V
2
1
1n 2
~'3V
=0.7(冃 R2)C
(2)电容放电时间T2
电容放电时，时间常数T 2二RC,起始值VC (0) =-v，终了值VC
+
cc
3
(X)
=0,转换值VC ( TO =lvcc，带入RC过渡过程计算公式进行计
3
T 2 =0.7只
2
。
(3)电路振荡周期T
T=TI+T2=0.7( R+2R) C
(4) 电路振荡频率f
f
丄 1.43
~T (RI 2R2)C
(5) 输出波形占空比q
定义：q=Ti/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。
Ti
0.7(R1 R2)C 0.7( Ri 2R2)C _ R1 R1 2R2
R2
三 实验内容及实验步骤
1.利用NE555或ICM7555定时器，设计一个占空比可调的矩形波 发生器电路；
2. 要求画出具体的电路图，能使产生的方波占空比可调，即高电 平持续时间与低电平持续时间的比值可调，占空比大约
10%〜95%;
3. （图6仅作参考）利用半导体二极管的单向导电特性，把电容
C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可 调
的多谐振荡器，如图6所示。
V
1 ------ 1 CC
R1
I R2 <
D2
Vcc 8 7 Di
, RD
I
VC
VO
V|2 555
2
C
0.01 叮 -C1
图6占空比可调的多谐振荡器
由于二极管的引导作用，电容 C的充电时间常数T 1二RC,放电时 间常数T 2二RC。通过与上面相同的分析计算过程可得
T=0.7RC
=0.7 RC
117R1
-T叮T2 \\7R0C第RL R1R2只要改变电位器滑动
2
占空比：
端的位置，就可以方便地调节占空比 q,当R=R时，q=0.5 ,
V。就成为对称的矩形波
四、预习要求
1 ．复习 555定时器的工作原理。
2 . 进一步了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。 五、注意事项
1 . ICM7555属于CMO电路，其电源电压范围是+ 3〜+ 18V。若采 用NE555双极性定时器，电源电压范围将变成+ 4.5〜+ 16V,功耗也 会增大；
2 ．该电路还可以用于调节数字仪表显示器亮度，有兴趣的同学可 以查阅相关文献。 六、实验报告
1 ．写出实验目的、基本原理、内容、设计过程，画出实验电路图。 2．根据电路器件的具体参数，计算出占空比的可调范围。
