第 5 章　脉冲信号的产生与整形

概　述555 定时器及其应用本章小结

5.1 概 述主要要求：了解脉冲信号产生与整形的方法。了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。了解施密特触发器和单稳态触发器的逻辑功能、工作特点和典型应用。

常用的有施密特触发器和单稳态触发器。

一、脉冲信号产生与整形的方法 获取脉冲信号

的方法

脉冲信号产生与整形电路的实现

　　是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。

用多谐振荡器直接产生。 用整形电路对已有波形进行整形、变换。

施密特触发器 　　主要用以将缓慢变化或快速变化的非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。

单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。

用门电路构成。 用专用的集成电路。 用 555 定时器构成。

5-1-1 特点和用途

一、特点 1 、电平触发：触发信号 UI 可以是变化缓慢的模拟信号， UI

达某一电平值时，输出电压 U0 突变。 U0 为脉冲信号。

2 、电压滞后传输：输入信号 UI 从低电平上升过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与 UI 从高电平下降过程中电路状态转换时对应的输入电平不同。

施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。

利用上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。

同向输出特性：

VT+

Uo

UI

UoL

UoH

二、 输出特性

VT

反向输出特性：

VT+

Uo

UI

UoL

UoH

UI = VT+ 时， Uo = UoL

UI = VT- 时， Uo = UoL UI = VT- 时， Uo = UoH

VT

UI = VT+ 时， Uo = UoH

0 0

当 UI = 0 时， Uo= UoL当 UI = 0 时， Uo= UoH

正向阈值电平 VT+ ： UI 上升时，引起 Uo 突变时对应的 UI 值。负向阈值电平 VT- ： UI 下降时，引起 Uo 突变时对应的 UI 值。

三、用途 整形，构成单稳态触发器，构成多谐振荡器。

UO1UI’UI UO

11

R2

R1G1 G2

5-1-2 用门电路构成施密特触发器一、构成

UI UO1 UO 说 明UI =0 0 0 1 0 同相施密特触发器

UI 上升过程中

<VT+ <VTH 1 0VT+ VTH 1 0 G1 、 G2 门将要翻转

=VT+ =VTH 0 UO 突变

UI 下降过程中

>VT- >VTH 0 10 11 0

VT- VTH

=VT- =VTH

G1 、 G2 门将要翻转UO 突变

1

UI’

（用 CMOS 非门）

=> =>

=> =>

二、工作原理

>VT+ >VTH 0 1

1 0<VT- <VTH

三、举例

设 UI 为缓慢变化的三角波：

UI

t

VTHVT+

VT-

UO

tUOL

UOH

G1 门的阈值电平

四、计算回差电压 ΔVT

1 、求 VT+

在 UI 从 0 开始上升时， UO=UOL 。

UOH

1UI，G1R1

R2

UIG21 UO

UOL VTH VT+

从求 UI , 入手求 VT+ ：

UI , = VTH =UR2 =

R2

R1+R2

VT+

∴ VT+ = R2

R1+R2 VTH= （ 1+

R2

R1 ） VTH

在 UI VT+ ， UI ,

VTH ， G1 、 G2 门要翻转前的瞬间，=> =>

电路中电流流向和电位情况见图。

2 、求 VT-

UOL

1UI，G1R1

R2

UIG21 UO在 UI 从最大值开始

下降时， UO=UOH 。 UOHVTH VT-

从求 UI , 入手求 VT- ：

UI , = UTH = UOH

– UR2 =

∴ VT- = R2

R1+R2 VTH –

R2

R1 UOH

R2

R1+R2 UOH

–[ （ UOH – VT – ） ]

又：故：

UOH = VDD ； VTH = VDD12

VT- = （ 1 – ） VTH

R1R2

电路中电流流向和电位情况见图。在 UI VT+ ， UI

, VTH ， G1 、 G2 门要翻转前的瞬间，=> =>

五、电压传输特性∵ UI =0 时， UO=UOL

∴ 是同相施密特特性UI

UO

VDDVTH

2 VTHR1

R2

3 、求回差电压 ΔVT

ΔVT =VT+ - VT- = 2 VTH R1

R2=

R1

R2VDD

当 VDD 一定时，调 R1 、 R2 ，可调 ΔUT

，即可调 VT+ VT- ，可调 UO 脉宽。

六、逻辑符号

1 1 & ≥1

VT- VT+

O

uI

t

uO

UT+UT+

UT-UT-

O t

( 二 ) 施密特触发器应用举例 波形变换 　　将三角波、正弦波和其它

不规则信号变换成矩形脉冲。

UOH

UOL

　 　 uI > UT+ 后， uO = UOL,只有当 uI 下降到经过 UT-

时， uO 才会发生跃变。

　　 uI < UT- 后， uO = UOH

只有当 uI 上升到经过 UT+

时， uO 才会发生跃变。

脉冲整形 　　将受到干扰的或不符合边沿要求的信号整形成较好的矩形脉冲。

O

uI

t

O

uO

t

UT+UT+

UT-UT-

O

uI

t

uO

UT+UT+

UT-UT-

O t

脉冲幅度鉴别

　　鉴别并取出幅度大于 UT+ 的脉冲。

UOL

UOH

　　即距形脉冲产生电路，由于距形脉冲中含有丰富的谐波分量，故常称多谐振荡器。 (1) 不需输入信号。

(2) 无稳定状态，只有两个暂稳态。

三、多谐振荡器 ( 一 ) 多谐振荡器的工作特点和符号

　　通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。

G uO

工作特点

5-1-3 用门电路构成多谐振荡器一、对称式多谐振荡器1 、组成（用 TTL 门电路） UI1 UO2UO1 UI21 1

C1

C2

G1 G2

RF1 RF2

2 、工作原理

则，暂态Ⅰ ： UO1=0 、 UO2=1 接下来： C1 充电、 C2 放电

假设，某一时刻，电路出现 UO1=0 、 UO2=1 的状态，

0 0 11UI1 UO2UO1 UI21 1

C1

C2

G1 G2

RF1 RF2

+

+

C2 放电回路：

UI1UOL1

UOH2

RF1

C2+ -

C2+ →RF1 → UOL1 → UOH2 → C2-

C2 放电使 UI1↓。

C2 放电： UI2 UOH2UOL1

R1

VCCG2

RF2

C1- +

C1 充电：

暂态Ⅰ ： UO1=0 、 UO2=1

C1 充电等效回路：UOH2 →RE1 → C1 → UOL1

（ RE1=RF2∥R1 ）C1 充电使 UI2↑。

由于 RE1 < RF1 （当电路对称时），所以，充电比放电快。C1 充电→ UI2 = VTH 时→ G2导通→ UO2=0

UI1=0 → UO1=1暂态Ⅱ： UO1=1 、 UO2=0

C2 充电→ UI1 = VTH 时→ G1导通→ UO1=0

UI2=0 → UO2=1电路回到暂态Ⅰ。循环往复，直到关机。

总之： UO1 =0UO2 =1

UO2=0UO1=1

UO1=1UO2=0

UO1=0UO2=1

→ C1 充电→ UI2 →

→ C2 充电→ UI1 →

→C2 放电→ UI1

→ C1 放电→ UI2

t

UI1

t

UO1

t

UO2

t

UI2

VTH

VTH

VIK

VIK

T1

T

4 、计算

在 RF1=RF2=RF ， C1=C2=C 时：

T1≈ RFC ln ————UOH -UOH -

如果 G1 、 G2 为 74LS系列反相器，UOH=3.4V ， VIK= -1V ， VTH=1.1V

在 RF<<R1 时，T1=0.65 RFC

振荡周期： T = 2T1=1.3RFC

振荡频率： f =1/T

占空比： q = (T1/T)100%

3 、电压波形C2 放电、充电

C1 充电、放电

VTH

VIK

5-1-4 用施密特触发器构成多谐振荡器1 、组成

UIUO

2 、工作原理接通 VCC 瞬间， C 中无电荷，所以：1 ） UC=0 →

3 、电压波形

2 ） UO=1 → C 充电 → UI ，3 ） UO=0 → C 放电 → UI ，

t

UIt

UI

0

0

VT+

VT-

若是 CMOS 电路，

T1 T2

T

1

R

C+

UI =VT+ → UO=0

UI =VT- → UO=1

T1= RC ln ————VDD -VDD -

T=T1+T2 ； f =1/T ； q =T1/T

UI =0 → UO=1

VT-

VT+

T2= RC ln ———0 -0 -

VT+

VT-

则：

5 、电路改进占空比可调电路如图：

1

C

UIUO

R2

R1

+充电经过 R2 ，放电经过 R1 ，

T1= R2C ln ————VDD-VT-

VDD-VT+

T2= R1C ln ——VT+

VT-

q =T1/T

T=T1+T2

调节 R1 或 R2 ，即可调节 q

5-1-5 石英晶体多谐振荡器一、石英晶体许多应用场合。要求多谐振荡器的振荡频率 f十分稳定，

（如数字钟的秒脉冲频率）。上述电路的 f 都达不到要求。最简便的稳频方法是在多谐振荡器中接入石英晶体，构成石英晶体多谐振荡器。石英晶体的固有振荡频率 fo 由结

晶方向、外形尺寸决定；频率稳定度（ Δfo / fo) 可达 10-10~10-11 。 fo

电容性

电感性

f

X

O

电抗频率特性曲线

符号

二、石英晶体振荡器1 、组成

将石英晶体接到多谐振荡器的正反馈回路中。

当外加电压的频率 f = fo 时，其电抗 X=0 。

UI1 UOUO1 UI21 1C1

C2

G1 G2

RF1 RF2

2 、工作原理

当 UO 的频率 f = fo 时，反馈最强，电路才起振。

fo 的稳定度极高，这就解决了多谐振荡器的稳频问题。

3 、参数选择

各种固有振荡频率 fo 的石英晶体已做成成品，可根据所购晶体的 fo选择电路的外接 RF 和 C ，

fo 一般都很高，应利用分频器将 fo 分频为所需频率。例如，需要频率为 1HZ 的秒脉冲， 可选

购 fo=32768HZ 的晶振，通过 15次二分频获得 1HZ 。

结果： f = fo 。

四、单稳态触发器 ( 一 ) 工作特点与电路符号

　　有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲输入时，电路处于稳态；在外触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳态，经一段时间后，电路又自动返回到原来的稳态。

工作特点

　　暂稳态时间长短取决于电路本身的参数，与外加触发脉冲无关。

单稳态触发器

　　暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触发开始计算。

暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tW 。

可重复触发型

不可重复触发型

uOuI

1

uOuI

　　限定符号“ 1 ”表示不可重复触发型单稳态触发器。

　　限定符号“ ”表示可重复触发型单稳态触发器。

下面通过工作波形的分析来说明可重复触发型和不可重复触发型触发器的区别。

单稳工作波形举例

不可重复触发

型

单稳输出波形

可重复触发

型

单稳输出波

形

输入波形

O

uI

t

O

uO

t

O

uO

t

tW

tW

tW

tW

　　暂稳态期间不能再次触发。

　　暂稳态期间能再次触发。其输出脉将在原暂稳态时间宽基础上再展宽 tW 。

　　触发脉冲到来时，输出翻转为暂稳态，经暂稳态持续时间 tW 后重新自动回到稳态。

　　外触发脉冲未来时，输出为稳态。

5-1-6 用门电路组成单稳态触发器一、微分型单稳态触发器1 、组成（用 CMOS 或非门）2 、工作原理（用正窄脉冲触发）

UI UO1 UI2 UO 说 明接通 VDD

不触发VDD UOL

00 1 1 0稳态： UO=0

C 中无电荷触发 1 0 0 1 暂态： UO=1

C 充电UI2↑

↑=VTH 000 1 1 0

返回稳态： UO=0

C 放电UI2↓

①

↓=VDD 0

00 1 1 0

恢复为起始稳态 C 中无电荷

注释①：此时的逻辑电平“ 1”，对应的电位为（ VDD+0.7） V 。

UI

UO1 UI2

UO

UI ，≥1≥1

VDD

C RG1 G2

UI ，

总之：不触发： UO=0 ， C 中无电

荷触发： UO=1

C 充电：返回 UO=0C 放电：恢复为起始稳态， U

O=0 ， C 中无电荷3 、电压波形

t

UI

VTH

t

UO1

t

UI2

t

UO

* 为了保证触发时间极短，通常在 UI端加 RC微分电路：

≥1

G1UO1

Cd

Rd

UIUd

t

UI

t

Ud

t

UO

VDD+0.7

注意；第二次触发必须在第一次触发稳定之后进行。

电压波形

4 、输出脉宽 TW 和幅度 UOm VTHt

UI2

t

UO

TW根据一阶 RC 电路暂态过程中，求任意变量的一般公式：

可得：tτA(t)=A(∞)+[ A(0+)-A(∞)] e

A(∞) - A(∞) -

t =τln —————

从波形图中看出， TW 是 C 充电使 UI2 从 0 上升到 VTH 对应的时间，

UI2(∞)=VDD , UI2(0+)=0,12UI2(TW)=VTH = VDD , τ≈RC

TW = RC ln 1VDD - 0

VDD - VDD2

Uom = UOH -UOL ≈VDD

1 ）求 TW

2 ）求 Uom

= RC ln2

A(0+)A(t)

所以： = 0.69 RC

　　外接元件和连线少，触发方式灵活，既可用输入脉冲的正跃变触发，又可用负跃变触发，使用十分方便，而且工作稳定性好。因此应用很广泛。

( 二 ) 集成单稳态触发器1. TTL 不可重复触发型单稳态触发器 CT74121 的逻辑符

号 　　有 3 个触发信号输入端， TR-A

和 TR-B 用负脉冲触发， TR+ 用正脉冲触发。

有 2 个互补输出端TR+

TR-B

TR-A

Q

Q

RI CX RX/CX

Rint Cext Rext/Cext

RI CX RX/CX

　　不可重复触发型单稳的限定符号

外接定时元件端 　　“×”号表示非逻辑连接，即没有任何逻辑信息的连接，例如外接 R 、 C 和 VCC

等。

如何使用 Rint 、 Cext 和 Rext / Cext 端？

RI CX RX/CX

TR+

TR-B

TR-A

Q

Q

悬空不接 Cext Rext

VCC

一般接法

tW 0.7 RextCext

通常取：Rext = 2 ~ 40 k ，Cext = 10 pF ~ 10 F 。

　　当输出脉宽很小时，可用内部电阻 Rint = 2 k取代 Rext ，接法如下：

RI CX RX/CX

TR+

TR-B

TR-A

Q

Q

Cext+VCC

tW 0.7 RintCext

那么 CT74121 的触发信号应如何加呢？

通过对 CT74121 功能表的分析就可知道触发端的用法。

欲负脉冲触发，则将触发脉冲从 TR-A 或 TR-B

加入，而 TR+ 接 1 。

欲正脉冲触发，则将触发脉冲从 TR+ 加入，而 TR-A

和 TR-B 至少有一接 0 。

可见， CT74121 可正脉冲触发，也可负脉冲触发。

0××0

11111

10×11100××1010×101×0QQTR+TR-BTR-A

输 出输 入CT74121 的功能表

负脉冲触发应用举例

RI CX RX/CXTR+

TR-B

TR-A

Q

Q

+VCC

+VCC

QTR-B

正脉冲触发应用举例

RI CX RX/CX

uO

+VCC

uIuI

uO

2. CT74121 逻辑功能的分析与应用

CT74121 的功能表

0××0

11111

10×11100××1010×101×0QQTR+TR-BTR-A

输 出输 入

( 三 ) 单稳态触发器应用举例 　　经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干扰，利用整形可使其变成符合要求的波形。

1. 脉冲整形

Cext Rext

Cext Uo

Rint Vcc

GND

BA2

A1Uo

3

4

5 1

6

7

10 11 9 14

74121UI

t

UI

t

UO

TW = 0.69 RC

2. 脉冲定时

uC 为与门 G 开通与否的控制信号。 uC = 1 ，门 G 开通，信号 uB 通过门 G 输出； uC= 0 ，门 G 关闭， uB 不能输出。

2 、输出脉冲延时

UI

+VCC

UO2VCC

UOB

A1

A2

C1 R1

UO

（ 1 ）

VCC

UOB

A1

A2

C2 R2

UO

（ 2 ）

t

UI

t

UO1

t

UO2 t

UO1

TW1

TW2

触发后，电路延时 TW1 时间再输出。TW1 = 0.69 R1C1 TW2 = 0.69 R2C2

3 、定时输出

UI UO2

74121 74121

UB

B

A1A2 UO

74121

&t

UI t

UA

t

UO

TW

只在触发之后的 TW 时间内有 UA 输出。UO2

t

G

UC

掌握用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态

触发器和多谐振荡器的方法。

主要要求：

了解 555 定时器的电路结构，掌握其符号和功能。

5.2 555 定时器及其应用

555 定时器简介

　　 555 定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。它电源电压范围宽 (双极型 555

定时器为 5 ~ 16 V ， CMOS 555 定时器为 3 ~ 18 V) ，可提供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平，还可输出一定功率，驱动微电机、指示灯、扬声器等。

　　 TTL 单定时器型号的最后 3 位数字为 555 ，双定时器的为 556 ； CMOS 单定时器的最后 4 位数为 7555 ，双定时器的为 7556 。

一、 555 定时器的工作原理和逻辑功能

555 定时器的电路结构与符号

C1

C2

G3

Q

QG1

G2

R

S

VR

5 k

5 k

5 k

UR1

UR2

GND

VCC RD

OUT

CO

555TH

TR

DIS

电路符号

6

2

7

1

5

3

8 4

3 OUT输出端

8VCC

电源端

4RD

直接置 0端

DIS 7放电端

TH 6阈值输入端

TR 2触发输入端

CO 5控制电压输入端

GND1

接地端 集电极开路输出端

UR1

UR2

　　构成电阻分压器，为比较器 C1 、 C2 提供两个参考电压， U

R1 = 2/3VCC ， UR

2 = 1/3VCC 。

输出缓冲器 OUT = Q

　　构成基本 RS 触发器，决定电路输出。

放电管，其输入为Q ，输出为开路集电极。

Q

　　构成电压比较器，比较 TH 与 UR1 和 TR 与 UR2 的大小。

555 定时器的电路结构与符号

C1

C2

G3

Q

QG1

G2

R

S

VR

5 k

5 k

5 k

UR1

UR2

3 OUT输出端

8VCC

电源端

4RD

直接置 0端

DIS 7放电端

TH 6阈值输入端

TR 2触发输入端

CO 5控制电压输入端

GND1

接地端

UR1

UR2

Q

555 定时器的工作原理与逻辑功能

10

1导通

定时器 5G555 的功能表

不变不变1

截止11

导通01

导通00

V 状态OUT = QRDTRTH输 出 输 入

× ×

CC32

V

CC32

V CC31

V

CC31

V

CC31

V

CC32

V

　　直接置 0 端 RD 低电平有效，优先级最高。不用时应使其为 1 。

不变不变1

截止11

导通01

导通00

V 状态OUT = QRDTRTH输 出 输 入

× ×

CC32

V

CC32

V CC31

V

CC31

V

CC31

V

CC32

V

定时器 5G555 的功能表

0

1导通

0

1

1

0

555 定时器的工作原理与逻辑功能

555 定时器的工作原理与逻辑功能

不变不变1

截止11

导通01

导通00

V 状态OUT = QRDTRTH输 出 输 入

× ×

CC32

V

CC32

V CC31

V

CC31

V

CC31

V

CC32

V

定时器 5G555 的功能表

1

0截止

1

0

0

1

555 定时器的工作原理与逻辑功能

不变不变1

截止11

导通01

导通00

V 状态OUT = QRDTRTH输 出 输 入

× ×

CC32

V

CC32

V CC31

V

CC31

V

CC31

V

CC32

V

定时器 5G555 的功能表

1

1

简化功能表

不变不变1

截止11

导通01

导通00

V 状态OUTRD

输 出 输 入TRTH

× ×

CC32

V

CC32

V CC31

V

CC31

V

CC31

V

CC32

V

使用要点

(1) RD 低电平有效 ,优先级最高， 不用时应接高电平。

　　通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性，将其通过 0.01 F 电容接地。

(3) TR 低电平有效， TH 高电平 有效，因此， TH 加低电平、　 TR 加高电平时为非有效电 　平，电路状态不变。

(4) 输出 0 时， Q = 1 ，因此 V 导通；输出 1 时， Q = 0 ，故 V 截止。(5)注意：① TH 电平高低是与 2/3VCC 相比较， TR 电平高低是与

1/3VCC 相比较。②若控制输入端 CO 加输入电压 uCO ，则 UR1 = uC

O UR2 = uCO/2 ，故 TH 和 TR 电平高低的比较值将变成 uCO 和 uCO/2 。

(2)TH 和 TR 均为高电平时输出　 0 ，均为低电平时输出 1 。

二、用 555 定时器组成施密特触发器

0

uO

uI

UOL

1/3VCC 2/3VCC

UOH

当 TH=TR=uI>2/3VCC

时

电压传输特性为反相输出的滞回特性

uI uO

当 TH=TR=uI<1/3VCC

时

1/3VCC0

当 1/3VCC < TH=TR=uI<2/3VCC 时当 uI<1/3VCC

时当 uI 由高电平逐渐下降，且 1/3VCC <uI<1/3VCC 时

UT+ = 2/3 VCC

UT- = 1/3 VCC

UT = UT+ - UT- = 1/3 VCC0

uO

uI

UOL

1/3VCC 2/3VCC

UOH

不变不变1

截止11

导通01

导通00

V 状态OUTRD

输 出 输 入TRTH

× ×

CC32

V

CC32

V CC31

V

CC31

V

CC31

V

CC32

V

O

uO/V

t

[例 ] 试对应输入波形画出下图中输出波形。

1

8 43

5

555

7

+12V

0.01 F

uI uO

2

6

0

uI/V

t

2468

10TH

TRuI uO

+12V

UT+

UT-a

b

c

d

ef

UOH解：UT+ = 2/3 VCC = 8 V

UT- = 1/3 VCC = 4 V

因此可画出输出波形为

电路构成反相输出的施密特触发器

GND

VCC RD

OUT

CO

555

TH

TR

DIS

VCC

0.01 F

R

C

uI

uO

uC

-

+

三、用 555 定时器组成单稳态触发器 ( 一 ) 电路结构

DIS

TH

VCC

R

R 、 C 为定时元件

TRuI

OUT uO

GND

VCC RD

CO

0.01 FCuC

-

+

( 二 ) 工作原理、工作波形与参数估算

1. 稳定状态

　　接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电，使 uC 上升。

uC

O t

O

uO

tUOL

UOH tWO

CC32

V

O t

UIH

CC31

V

uI tWI

VCC

　　该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时， uI = UIH ( 应 > 1/3 VCC) 。

　　当 uC ≥ 2/3 VCC 时，满足TR = uI > 1/3 VCC ， TH = uI ≥ 2/3 VCC,因此 uO 为低电平， V 导通，电容 C 经放电管 V 迅速放电完毕， uC 0 V 。　　这时 TR = UIH > 1/3 VCC ， TH = uC 0 < 2/3 VCC ， uO 保持低电平不变。因此，稳态时 uC 0 V ， uO 为低电平。

充电 工作原理

导通放电V

uC

O t

O

uO

tUOL

UOH tWO

CC32

V

O t

UIH

CC31

V

uI tWI

VCC

0VUOLUIH

3. 自动返回稳定状态

( 二 ) 工作原理、工作波形与参数估算

uC

O t

O

uO

tUOL

UOH tWO

CC32

V

O t

UIH

CC31

V

uI tWI

VCC

2. 触发进入暂稳态

UIHUOL

TH≥2/3 VCC

放电V

　　当输入 uI 由高电平跃变为低电平( 应 < 1/3 VCC) 时，使 TR = UIL<1/3 VCC

而 TH = uC 0 V < 2/3 VCC ，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管 V截止， VCC 又经 R 向 C 充电， uC 上升。

这时 uI 必须已恢复为高电平

　　当 uC 上升到 uC ≥2/3 VCC 时， TH = uC ≥2/3 VCC ，而 TR = uI =

UIH(> 1/3 VCC ) ，因此 uO 重新跃变为低电平。同时，放电管导通， C

经 V 迅速放电 uC 0 V ，放电完毕后，电路返回稳态。

[例 ] 用上述单稳态电路输出定时时间为 1 s 的正脉冲， R = 27 k ，试确定定时元件 C 的取值。

( 二 ) 工作原理、工作波形与参数估算

uC

O t

O

uO

tUOL

UOH tWO

CC32

V

O t

UIH

CC31

V

uI tWI

VCC

　　输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件 R 、 C 。

该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽 tWO 。

解：因为 tWO 1.1 RC

故

可取标称值 33 F 。

F33.7k271.1

S11.1WO

Rt

C

估算公式 tWO 1.1 RC

GND

VCC RD

OUT

CO

555TH

TR

DIS

VCC

0.01 F

R1

C

uO

uC

-

+

R2

四、用 555 定时器组成多谐振荡器

( 一 ) 电路结构

DIS

VCC

R1

TH

TR

GND

VCC RD

CO

0.01 F

OUT uO

CuC

-

+

R2

　　当 uC 下降到 TH = TR = uC ≤1/3 VCC 时， uO 重新跃变为高电平，同时放电管 V 截止， C 又被充电， uC 上升，电路又返回到暂稳态Ⅰ。

( 二 ) 工作原理、工作波形与周期估算

uC

O t

O

uO

t

UOL

UOH

ⅡⅠtWH tWL

CC32

V

CC31

V

ⅠⅠ Ⅱ

TH=TR≤1/3VCC

Ⅰ

工作原理

　　当 uC 上升到 TH = TR = uC ≥ 2/3 VCC 时， uO 跃变为低电平，同时放电管 V 导通， C 经 R2 和 V 放电， uC 下降，电路进入暂稳态 Ⅱ。

　　接通 VCC 后，开始时 TH = TR = u

C

0， uO 为高电平，放电管截止， VCC

经 R1 、 R2 向 C 充电， uC 上升，这时电路处于暂稳态Ⅰ。

( 二 ) 工作原理、工作波形与周期估算

　　电容 C 如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。

uC

O t

O

uO

t

UOL

UOH

ⅡⅠtWH tWL

CC32

V

CC31

V

ⅠⅠ Ⅱ

周期与占空比估算

tWH 0.7 (R1 + R2)C

tWL 0.7 R2C

T = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C

21

21 WH

2RRRR

T

tq

GND

VCC RD

OUT

CO

555TH

TR

DIS

VCC

0.01 F

R1

C

+R2

RP1

RP2　　 [例 ] 指出右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调，又该如何调节？

解：

　　 R1 、 R2 、 RP1 和 C 共同构成定时元件，因此调节 RP1 可调节音调高低。　　欲提高音调，则应减小 RP1 ，因此触头应下移。

RP2

　　调节 RP2 可控制 RD 为 0 或 1 ，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。　　调节 RP2 使触头左移至适当位置，可使 RD = 1 ，使扬声器鸣响。

RP1