脉冲信号的产生与整形1（555）-脉冲信号产生原理

脉冲信号的产生与整形1（555）

1. 写在前面

在数字技术的各种应用中，经常要用到矩形波、方波、锯齿波等脉冲波形，其中矩形波和方波是较重要的波形。

本文介绍555集成计时器。

本文是后面介绍施密特触发电路、单稳态触发电路和多谐振荡器的基础。

施密特触发器能对已有信号进行变换；

单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时；

多谐振荡器能直接产生脉冲信号。

2. 555集成定时器

①简介

555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件,通过外加少量的阻容元件,能构成多种用途的电路。

555集成定时器的型号较多，但所有双极型产品型号后的3位数字都是555，CMOS产品型号最后的4位数字都是7555。而且，它们的功能和外部引脚的排列完全相同。

为了提高集成度,随后又生产了双定时器产品556（双极型）和7556（CMOS型）。

②555集成定时器的引脚图

555集成定时器的引脚图

1脚GND：接地端。

8脚Vcc：电源端,通常双极型555定时器的电源电压范围是5~16V；而CMOS型7555定时器的电源电压范围是3~18V。

5脚CO：参考电压输入端，在这个引脚加入一定的电压，可以改变定时器的触发电平。如果不需要外接参考电压，那么这个引脚应通过一个0.01μF的电容接地，以避免高频噪声的干扰。

4脚/RD:复位端，又叫清零端。这是一个低电平有效的控制端。当这个端口接低电平时，可以使定时器的输出为0。在正常工作情况下，这个引脚应该接高电平。

6脚TH：高电平触发端

2脚/TR：低电平触发端

3脚OUT：输出端

7脚D：放电输出端。当这个引脚外接上拉电阻和电源后，可以得到和3脚输出逻辑一致的信号。

③555定时器内部电路结构

555定时器内部电路结构

555定时器主要由5个部分组成。

第一个组成部分称为分压器，它是由3个阻值均为5kΩ的电阻串联构成的。这三个电阻经过分压后，为后级电路提供参考电压。如果定时器的5脚，也就是参考电压输入CO端，没有外接控制电压时。分压器将分别分得1/3、2/3的电源电压。

第二个组成部分称为比较器。Comparator1(C1)和Comparator2(C2)是两个结构完全相同的，高精度电压比较器，分别由高增益运算放大器构成。这两个运放工作在开环状态下，CO端无外接参考电压时，两个比较器的输入端分别与2/3、1/3的电源电压进行比较；CO端有外接参考电压时，两个比较器的输入端分别与Vco、(1/2)Vco进行比较。

第三个组成部分为RS锁存器。它是由两个与非门G1和G2构成的RS锁存器，低电平进行触发。只要4脚/RD端为低电平时，则与非门G1的输出/Q就为1，再通过非门G3，则定时器的3脚OUT的输出就为0。这就是把定时器的4脚称为复位端的原因。

第四个组成部分为三极管放电开关。外接上拉电阻和电源后，三极管的状态是受RS锁存器的输出/Q端控制的，当锁存器的/Q为0时，三极管截止，定时器的7脚D输出逻辑1，具体的电压值是由外接的电源电压决定的。当锁存器的/Q为1时，三极管饱和导通，定时器的7脚D输出逻辑0，具体电压是三极管的饱和压降Vce，一般是在0.1V~0.3V。由此可见，定时器7脚的逻辑状态是和3脚输出端相同的。所以7脚放电端可以作为集电极开路输出，以改变输出逻辑1的具体电压值。

第五个组成部分为输出缓冲器。由反相器G3构成，其作用是提高定时器的带负载能力，并隔离负载对定时器的影响。