555定时器及其应用：施密特触发器

一、实验目的

  1. 熟悉555时基电路的工作原理；
  2. 熟悉并掌握555构成的施密特触发器的电路结构及工作原理。

二、实验器材

  1. VCC
  2. Ground
  3. 三角波电压源
  4. 普通电容
  5. LM555CM
  6. 双通道示波器

三、实验原理

  1. 555定时器的工作原理

555定时器又称为时基电路，由于它的内部使用了3个5kΩ的电阻，因此取名555。图1为LM555CM定时器的内部结构。

 

图1 LM555CM的内部结构图

vi1是比较器C1的输入端（也称阈值端，用THR标注），vi2是比较器C2的输入端（也称触发端，用TRI标注）。C1和C2的参考电压（电压比较的基准）VR1和VR2由VCC经三个5kΩ电阻分压给出。在控制电压输入端VCO悬空时，VR1=2VCC/3，VR2=VCC/3。如果VCO外接固定电压，则VR1=VCO，VR2=0.5VCO。

RST是置零输入端（也称复位端）。只要在RST端加上低电平，输出端vo便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。表1为LM555CM定时器的功能表，在正常工作时，必须使RST端处于高电平。

表1 LM555CM的功能表

输入

输出

RST

vi1

vi2

vo

TD状态

L

×

×

L

导通

H

>VR1

>VR2

L

导通

H

<VR1

>VR2

保持

保持

H

<VR1

<VR2

H

截止
  1. 555定时器构成的施密特触发器

将555定时器的vi1和vi2两个输入端连在一起作为信号输入端，即可得到施密特触发器。由于比较器C1和C2的参考电压不同，故触发器的置0和置1必然发生在输入信号vi的不同电平，因此输出电压vo由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的vi值不同，这样就形成了施密特触发特性。为了提高比较器参考电压和的稳定性，通常在端接有0.01uF左右的滤波电容，如图2（a）所示。

图2 用555定时器接成的施密特触发器及其电压传输特性

图2（b）为图2（a）电路的电压传输特性，它是一个典型的反相输出施密特触发特性。其中电路的回差电压为△VT=VT+-VT-=2VCC/3-VCC/3=VCC/3。

如果参考电压由外界的电压VCO供给，则VT+=VCO，VT-=0.5VCO，△VT=0.5VCO。通过改变VCO值可以调节回差电压的大小。

【去实验】