【文章內(nèi)容簡介】 23 22 21 20 19 18 8 15 14 17 6 10 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 IN7 IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0 ADDA ADDB ADDC ALE 11 13 12 16 9 OE VREF（ ） VREF（ +） VCC 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 三個阻值均為 5kΩ 的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器 ,為比較器 C1和 C2提供參考電壓 , C1之 +端 U+=2VCC/ C2之 端 U= VCC /3。如果在電壓控制端 CO 另加控制電壓，則可改變 C C2的參考電壓。工作中不使用 CO 端時，一般都通過一個 的電容接地，以旁路高頻干擾。 ④ 晶體管開關(guān)和輸出緩沖器 晶體管 TD構(gòu)成開關(guān)，其狀態(tài)受 ?Q 端控制，當(dāng) ?Q 為 0 時 TD截止、為 1 時 TD導(dǎo)通 。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器 G3，其作用是提高定時器的帶負(fù)載能力和隔離負(fù)載對定時器的影響。 綜上所述可知， 555 定時器不僅提供了一個復(fù)位電平為 2VCC/置位電平為VCC/3，且可通過 ?R 端直接從外部進(jìn)行置 0 的基本 RS 觸發(fā)器，而且還給出了一個狀態(tài)受該觸發(fā)器 Q 端控制的晶體管開關(guān)，因此使用起來極為靈活。 2) 基本功能 表 34 所示是 555 定時器的功能表，它全面地表示了 555 的基本功能。 表 34 555定時器的功能表 UTH UTR ?R uO TD的狀態(tài) X 2VCC/3 2 VCC /3 2 VCC /3 X VCC /3 VCC /3 VCC /3 0 1 1 1 UOL UOL 不變 UOH 導(dǎo)通 導(dǎo)通 不變 截止 ?R =0 時， ?Q =1，輸出電壓 uO = UOL 為低電平， TD飽和導(dǎo)通。 ?R = UTH2/3VCC、 UTR VCC/3 時 , C1輸出低電平、 C2輸出高電平， ?Q = Q=0，uO = UOL、 TD飽和導(dǎo)通。 ?R = TTH2/3VCC、 UTR VCC/3 時， C C2輸出均為高電平，基本 RS 觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，因此 uO、 TD也保持原來狀態(tài)不變。 ?R = TTH 2/3VCC、 UTR VCC/3 時， C1輸出高電平， C2輸出低電平， ?Q =0、 Q=1，uO = UOH、 TD截止。 555 定時器的電源電壓范圍較大，雙極型電路 VCC =~16V，輸出高電平不低于電源電壓的 90%，帶拉電流和灌電流負(fù)載的能力可達(dá) 200mA； CMOS 電路VDD=3~18V， 輸出高電平不低于電源電壓的 95%，帶拉電流負(fù)載的能力為 1mA，帶灌電流負(fù)載的能力為 。 2. 用 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器 多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，當(dāng)電路連接好之后，只要接通電源，在其輸出端便可獲得矩形脈沖，由于矩形脈沖中除基波外還含有極豐富的高次諧波，所以人們把這種電路叫做多諧振蕩電路。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 1) 電路組成 由 555 定時器和外接元件 R R C 構(gòu)成多諧振蕩器，腳 2 與腳 6 直接相連。 2) 工作原理 起始狀態(tài) 接通電源前電容 C 上無電荷，所以接通電源瞬間， C 來不及充電，故 UC=0，比較器 C1輸出為 1， C2輸出為 0，基本 RS 觸發(fā)器 Q=1， __Q =0， UO=UOH， TD截止。 ① 暫 穩(wěn)態(tài) I Q=1， __Q =0， UO=UOH， TD截止 .是電路的一種暫穩(wěn)狀態(tài)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下，有一個電容 C 充電、 uC緩 慢升高的漸變過程在進(jìn)行著，充電回路是 VCC→ R1， R2→C→地，時間常數(shù)是 τ1=（ R1+R2） *C。 ② 自動翻轉(zhuǎn) I 當(dāng)電容充電，上升到 2VCC/3 時，比較器 C1輸出跳變?yōu)?0，基本 RS 觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到 0 狀態(tài)， Q=0， __Q =1， UO=UOL， TD飽和導(dǎo)通。 ③ 暫穩(wěn)態(tài) II Q=0， __Q =1， uo=UOL， TD飽和導(dǎo)通，是電路的另一種 暫穩(wěn)態(tài)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下，同樣有一個電容 C 放電， UC 緩慢下降的漸變過程在進(jìn)行著，放電回路是 C→R2→ TD→地，時間常數(shù)是 τ2=R2*C(忽略 TD飽和導(dǎo)通電阻 RCES)。 ④ 自動翻轉(zhuǎn) II 當(dāng)電容 C 放電， UC下降到 VCC/3 時，比較器 C2輸出跳變?yōu)?0，基本 RS 觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到 1 狀態(tài)， Q=1， __Q =0， UO=UOH， TD飽和截止，即暫 穩(wěn)態(tài) I。 在 暫穩(wěn)態(tài) I， 電容 C 又充電， UC再上升??，接通電源之后， 電路 在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn) — 振蕩，于是輸出端就產(chǎn)生了矩形脈沖。 圖 36 555 構(gòu)成多諧振蕩器 圖 37 多諧振蕩器的波形圖 3) 振蕩頻率的估算 ① 電容 C 充電時間，即暫穩(wěn)態(tài) I 維持時間 tW1的估算 tW1=（ R1+R2） C 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 ② 電容 C 放電時間，即暫穩(wěn)態(tài) II 維持時間 tW2的估算 tW2= ③ 電路振蕩頻率 f 振蕩周期 T T= tW1+ tW2=（ R1+R2） C+=（ R1+2R2） C 振蕩頻率 f f=1/T=1/[（ R1+2R2） C] ④ 占空比 q q= tW1/T=(R1+R2)/(R1+2R2) 555 電路要求 R1與 R2均應(yīng)不小于 1KΩ，但兩者之和應(yīng)不大于 。 外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性， 555 定時器配以少量的元件即可獲 得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。 3. LM555 1) 功能簡介 LM555/LM555C 系列是美國國家半導(dǎo)體公司的時基電路。我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的一種通用集成電路。LM555/LM555C 系列功能強(qiáng)大、使用靈活、適用范圍寬，可用來產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號，被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中。 555 時基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 LM555/LM555C 系列屬于雙極型。優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動電流達(dá) 200mA。而另一種 CMOS 型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率要小得多，輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。 2) 應(yīng)用范圍 精確定時 脈沖發(fā)生 連續(xù)定時 頻率變換 脈沖寬度調(diào)制 脈沖相位調(diào)制 3) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 圖 38 LM555內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4) 引腳說明 表 35 LM555引腳說明 符號 功能說明 1 GND 地線 2 TR 觸發(fā) 3 OUT 輸出 4 RES 復(fù)位 5 CV 控制電壓 6 TH 閥值 7 DIS 放電 8 VCC 電源 5) 電氣參數(shù) 表 36 LM555電氣參數(shù) 參數(shù) 條件 LM555 最小 典型 最大 電源電壓 18v 電源電流 VCC=5， RL=∞ 3mA 5mA 6) 電路特點(diǎn) LM555 時基電路內(nèi)部由分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等組成，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。其中 6 腳為閥值端（ TH），是上比較器的輸入。2 腳為觸發(fā)端（ TR），是下比較器的輸入。 3 腳為輸出端（ OUT），有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)由輸入端所加的電平?jīng)Q定。 7 腳為放電 端（ DIS），是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定。 4 腳為復(fù)位端（ R），唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 叫上低電平（ ）時可使輸出端為低電平。 5 腳為控制電壓端 (CV )，可以用它來改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳為電源（ VCC）， 1 腳為地（ GND）。 7) 多諧振蕩器有關(guān)參數(shù)計(jì)算 該設(shè)計(jì)中的 LM555 的外圍電阻 R R3和 C 的值可以根據(jù)后面電路進(jìn)行設(shè)定。 方法：假設(shè)對單相交流電的一個周期進(jìn)行 20 次斬波，則斬波周期T0=。假設(shè)在這一個斬波周期計(jì)數(shù)器計(jì)滿，則可知振蕩器 的振蕩頻率為 f=256KHz。 振蕩周期 T=1/f=(R2+2R3)CIn2。 設(shè)占空比 q=2/3,因?yàn)?q=（ R2+R3） /(R2+2R3),得出 R2=R3； 若取 C= F，則代入 T 的計(jì)算式得到 3R2CIn2= R2=(3CIn2)= 因此取兩只 20 K?的電位器，即可得到設(shè)計(jì)結(jié)果。 數(shù)值比較 1. 引腳圖： P03P15P28P310P413P515P617P720Q04Q16Q29Q311Q414Q516Q618Q721G12G223P=Q22PQ1Vcc24GND127 4 L S 6 86 圖 39 74LS686引腳圖 2. 功能表 表 37 74LS686功能表 INPUTS OUTPUTS DATA ENABLE QP? QP? P,Q 1G 2G P=Q PQ PQ X L L L H L L L H L H H H H L H H 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 鎖存 電路 8D 型透明 (直通 )鎖存器 8D 型透明 (直通 )同相、三態(tài)輸出鎖存器 (373) 1. 型號： 表 38 型號 類型 國際通用 國內(nèi)通用 特征 TTL 54/74LS373 CT4373,CT54/74LS373 三態(tài)輸出帶控制輸入 oc 及允許輸出 G端，輸出Voh最小值為 54/74S373 CT3373,CT54/74S373 54/74AS373 54/74ALS373 CT54/74ALS373 54/74F373 CT54/74F373 CMOS 54/74HC(T)373 54/74AC(T)373S 2. 373 邏輯引腳圖： 圖 310 373邏輯引腳圖 說明： 373 各類電路中除 54/74LS373 外，其它電路驅(qū)動能力均較大。 L：低電平。 H：高電平。 X：高低電平均可。 Z：高阻抗。 OC 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND Vcc 8Q 8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q G EN Q D G 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 Q： 為輸出端 。 D：數(shù)據(jù)輸入端。 G：允許端。 OC ： 輸出三態(tài)控制端。 電源電壓參考值： TTL 極限值 +7V，一般使用 +5V。 COMS 極限值 +20V，一般使用 +15V。 3. 典型參數(shù) 表 39 典型參數(shù) 4. 功能表 表 310 功能表 輸入 輸出 OC G D Q L H H L H L L L X H L Qo H X X Z 直流穩(wěn)壓電源 電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源。功率較小的直流電源大多數(shù)都是將 50Hz 的交流電經(jīng)過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后獲得。本設(shè)計(jì)所用電源電路如圖 311 所示。 1. 單相橋式整流電路介紹 整流電路用來將交流電壓交換為單相脈動的直流電壓。 圖中變壓器將交流電網(wǎng)電壓 220V 變成整流電路要求的交流電壓 9V，四只整流二極管 D1～ D4 接成電橋型號 典型傳輸延遲時間 (ns) 典型總功耗 (mW) LS363 210 LS373 19 120 S373 7 525 ALS373 8 70 F373 190 HC(T)373 13 AC(T)373 () 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)