555定时器构成的单稳态触发器仿真分析

原理 １ 内部结构 、
５ ５ ５ 集成定时器内部逻辑图如图 １ 所示 。 依据 ５ 在图 ２ 所示电路中 ， （ ）脚为触发信号输入端 ， 电路处于初 ５ ５ 集成定时器的结构特点 ， ２ Ｔ Ｒ Ｉ 单稳态触发器的输出 ˋ 若在 ２ 脚加一个具有一定幅度的负窄脉冲 ， 当电位 小于 始稳态时 ， ０ 为低电平 。 ／ 比较器 ≏２ 触发翻转 ， 触发器的输出 ˋ。 从低电平跳变为高电平 ， 暂稳态开 始 。 电容 开 始充 电 ， ３， 当ˋ 上升到２ ／ 比较器 ≏１ 翻转 ， 触发器的输出ˋ 暂 ˋ 按指数规律增加 ， ３时 ， ０ 从高电平返回低电平 ， 稳态终止 。 同时内部电路使电容 放电 ， 电路回到初始稳态 ， 为下一个触发脉冲的到 ˋ ０ 迅速下降到零 ， 来做好准备 。暂稳态的持续时间ˇ 其表达式为 ⇌ 由外接元件 ∹ 、 的大小决定 ，
ˇ ． １ ∹ ⇌ ＝１
（ ） １
图 １ ５ ５ ５ 定时器内部逻辑图 图 ２ 单稳态电路
收稿日期 ： ２ ０ １ ７—０ ６—２ １ 基金项目 ： 湖北师范学院校级教研项目 （ ） Ｊ Ｈ ２ ０ １ １ ２ ９， Ｚ Ｄ ２ ０ １ １ ２ １ 作者简介 ： 张学文 （ ， 女， 湖北黄冈人 ， 高级实验师 ， 从事电子技术实验研究 ． １ ９ ６ ５— ）
第３ ７卷 第４期
湖北师范大学学报 （ 自然科学版 ） ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆＨ ｕ ｂ ｅ ｉＮ ｏ ｒ ｍ ａ ｌＵ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｙ（
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ７ Ｎ ｏ ． ４， ２ ０ １ ７
５ ５ ５ 定时器构成的单稳态触发器仿真分析
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改变上式中 ∹、 的 值 可 使ˇ 一般电阻取１ ｓ到 几 十 ｍ ｉ ｎ 之 间 变 化。 ｋ ０ ＭΩ， ＞ Ω ～１ ⇌ 在几个 ｕ
２ １ ０ ０ ０ Ｆ． ｐ ［］
２ 单稳态电路
２． １ 低电平触发端直接加入一定宽度的负脉冲信号 ２． １． １ 输入信号负脉冲宽度小于暂稳态时间 按照单稳态电路要求 ， 当输入信号负脉冲宽度小于暂稳态时间 ， 输入 信号 脉冲幅 度大 于 ２ ３ 形、 输出信号波形 ， 图 ４ 和图 ９ 类同 。暂稳态时间测量值为 １ ， 计算值为 １ ０． ８ １ ７ ｍ ｓ １ ｍ ｓ ． ２． １． ２ 输入信号负脉冲宽度大于暂稳态时间 在图 ２ 电路中 ， 由式 （ ） 可知 ， 暂稳态时间计算值为 １ ， 当输入 信号负 脉冲 宽度大 于 １ １ １ ｍ ｓ １ ｍ ｓ时 ， 其仿真波形如图 ４ 所示 。 从图 ４ 仿真图可知 ， 当输入信号负脉冲宽度大于暂稳态时间时 ， 输出波形出现了抖动 。 ， 才
张学文 ， 司佑全
（湖北师范大学 物理与电子科学学院 ， 湖北 黄石 ４ ） ３ ５ ０ ０ ２
摘要 ： 由５ 在 低 电 平 触 发 端 加 入 宽 度 大 于 暂 稳 态 时 间 的 负 脉 冲 信 号 时， 触 ５ ５ 定时器构成的单稳态触发器 ， 可在输入电路中加入微分电路 。 经 Ｍ 发器输出的波形会出现抖动 。 为解决这一问题 ， ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ ８模 拟 验 证 表 明： 加入了微分电路的 ５ 输出状态正常 。 ５ ５ 定时器 ， 关键词 ： 单稳态触发器 ； 微分电路 ５ ５ ５ 定时器 ； 中图分类号 ： （ ） Ｔ Ｎ ７ ９＋１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ６ ３ １ ４ ９ ２ ０ １ ７ ０ ４ ０ ０ ７ ３ ０ ４ ： ／ ． ∳ ‟ ‟ ∰ ． ２ ０ ９ ６－３ １ ４ ９． ２ ０ １ ７． ０ ４． ０ １ ５ ∳ １ ０． ３ ９ ６ ９ ∲
］ ３ ， 其仿真结果如图 ３ 所示 。 图 ３ 中由上至下依次为输入信号 、 定时电容 两端 电压 ˋ 的 波 能正常工作 ［
图 ３ 输入信号负脉冲宽度小于暂稳态时间仿真波形 图 ４ 输入信号负脉冲宽度大于暂稳态时间仿真波形
２． ２ 低电平触发端加入周期性脉冲宽度大于暂稳态时间的脉冲信号 由以上分析及仿真可知 ， 当输入信号负脉冲宽度大 于暂 稳 态 时 间 时 ， 其 输 出 波 形 出 现 了 抖 动， 故 对以上电路进行改进 ， 以避免此现象的发生 。 ２． ２． １ 信号源输出信号通过微分电路加入低电平触发端 在输入端加入微分电路 ， 利用微分电路产生尖脉冲 ， 即使加入脉冲宽度范围大于暂稳态时间的脉 冲信号 ， 电路一样能正常工作 （ 微分电路中 ∹、 值的选取 ∹ １ ， 为输入信号周期 ） 。 １ ０

图 ５ 加入微分电路的单稳态触发器 图 ６ 加入微分电路脉冲宽度范围大于暂稳态时间的波形
图 ５ 中触发电路由 Ｃ ） 、 其中 Ｄ 稳态时 输入 端处于 电源电平 ， ３、 Ｒ（ ５． １ ｋ Ｄ １ 构成 ， １ 为钳位二极管 ， 放电开关管 Ｔ 导通 ， 输出端输出 低 电 平 。 当 有 一 个 外 部 负 脉 冲 触 发 信 号 经 Ｃ ５ ５ ３ 加到集成定时器５ 的２端， 并使 ２ 端瞬时低于 １ ３ 时， 低电平比较 器 Ａ 单 稳 态 电 路 开 始 一 个 暂 态 过 程， 电容 Ｃ ２ 动 作， ， 高电平比较器动作 ， 比较器 Ａ 输 出ˋ １ 翻转 ， ０ 从高
开始充电 。 当 ˋ 充电到 ２ ˋ 按指数规律增长 。 ３ ·７ ４·
数字混合型的中规模集成电路 ， 只要外 接适 当的电 阻 、 电容 等元件 ， ５ ５ ５ 集成定时器是一种模拟 、 ］ １ 可方便地构成单稳态触发 器 、 多 谐 振 荡 器、 施 密 特 触 发 器 等 脉 冲 产 生 或 波 形 变 换 电 路［ 。本文利用 Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ ８对５ ５ ５ 集成定时器构成的单稳态触发器进行仿真分析 。