器、施密特触发器和单稳态触发器等电路,完成脉冲信号的产生、定时和整形等功能。因而在控制、定时、检测、仿声、报警等方面有着广泛应用。常用的集成定时器有5G555(TTL电路)和CC7555(CMOS电路)等。
下面以5G555为例说明其功能和应用。
一.5G555的电路结构与逻辑功能
1. 电路结构
(1)结构图和管脚排列图
5G555的电路结构图和管脚排列图分别如图7.32(a)、(b)所示。
图7.32 5G555的电路结构图和管脚排列图 (2)组成
集成定时器5G555由电阻分压器、电压比较器、基本R-S触发器、放电三极管和输出缓冲器五部
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分组成。定时器的功能主要取决于比较器C1和C2，由它们的输出直接控制基本R-S触发器的状态和放电三极管T的状态，从而决定整个电路的输出状态。
①电阻分压器
由3个阻值均为5kΩ的电阻串联构成分压器，为电压比较器C1和C2提供参考电压UR1、UR2。
● 当电压控制端CO不外加控制电压Uco时,
● 当电压控制端CO外加控制电压Uco时，比较器的参考电压将发生变化，相应地电路的阈值、触发电平也将随之改变，并进而影响电路的定时参数。
为了防止干扰，当不外加控制电压时，CO端一般通过一个小电容(如0.01μF)接地，以旁路高频干扰。
②电压比较器C1和C2
电压比较器C1和C2是两个结构完全相同的理想运算放大器。当运算放大器的同相输入U+大 于反相输入U-时，其输出为高电平1信号；而当U+小于U-时，其输出为低电平0信号。 比较器C1的同相输入端(+端)接参考电压UR1，反相输入端(-端)与阈值输入端TH相连，其输出端R的状态取决于阈值输入信号UTH与UR1的比较结果。
当UR1＞UTH时，输出R为高电平1；当UR1＜UTH时，输出R为低电平0。
比较器C2的同相输入端(+端)与触发输入端相连，反相输入端(-端)接参考电压UR2，其输出端S的状态取决于触发输入信号UTR与UR2的比较结果。
当UTR＞UR2时，输出S为高电平1；UTR＜UR2时，输出S为低电平0。
③基本R-S触发器
两个与非门G1和G2构成了低电平触发的基本R-S触发器。触发器输入信号R、S为比较器C1、C2的输出，触发器Q端状态为电路输出端OUT的状态，触发器Q端状态控制放电三极管T的导通与截止。当外部复位信号RD为0(低电平)时，可使Uo=0，定时器输出直接复位。
④放电三极管T
放电三极管T构成泄放电路，T的集电极用输出端D表示。如果将D端经过一个外接电阻接至电源，即可组成一个反相器。当Q=0(Q=1)时，T导通，D端输出为低电平0；当Q=1(Q=0) 时，T截止，D端输出为高电平1。可见，D端的逻辑状态与输出端OUT的状态相同。
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⑤输出缓冲器
输出缓冲器G3的作用是提高负载能力，并隔离负载对定时器的影响。
2.5G555的逻辑功能
(1)外接控制电压时，5G555的逻辑功能
当CO端外接控制电压时，根据各部分电路的功能，可归纳出5G555的逻辑功能如表7.11所示。
表7.11 5G555的功能表 输 入 uTH d ＜UR1 ＜UR1 ＞UR1 uTR d ＜UR2 ＞UR2 ＞UR2 1 1 1 RD 0 1 1 0 比较器输出 R(C1) d 0 1 1 S(C2) d 1 不变 0 OUT 0 输 出 放电三极管T 导通 截止 不变 导通 （2）不外接控制电压时，5G555的逻辑功能
当CO端不外接控制电压时，5G555的逻辑功能如表7.12所示。
表7.12 5G555不外接控制电压时的功能表 输 入 uTH d uTR d RD 0 1 输 出 OUT 0 1 放电三极管 导通 截止 1 不变 不变
二 . 5G555的应用举例
0 0 导通 18
由于5G555具有电源范围宽、定时精度高、使用方法灵活、带负载能力强等特点，所以它在脉冲信号产生、定时与整形等方面的应用非常广泛。
1．用5G555构成多谐振荡器
多谐振荡器又称矩形波发生器，它有两个暂稳态，电路一旦起振，两个暂稳态就交替变化，输出矩形脉冲信号。
（1）电路构成及工作原理
①电路构成
用5G555构成的多谐振荡器电路及其工作波形图如图7.33(a)、(b)所示。
图7.33 用5G555构成的多谐振荡器电路及其工作波形图
从图7.33(a)可知，电路由5G555外加两个电阻和一个电容组成。5G555的D端(即放电三极管T的集电极)经R1接至电源UCC，构成一个反相器。电阻R2和电容C构成积分电路。积分电路的电容电压uC作为电路输入接至输入端TH和TR。
②电路的工作原理
电路的工作原理可归纳为电容C充电、放电的过程。
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(2）输出脉冲信号参数的计算
矩形波振荡周期TW的近似计算公式为 TW
矩形波振荡频率f的近似计算公式为
矩形波的占空比Q的近似计算公式为
(3)占空比可调的多谐振荡器
在图7.33(a)所示电路中，一旦选定电阻R1和R2，输出信号的占空比Q便固定下来。如果按图7.34所示对原电路稍加改进。即该电路在原有基础上增加一个可调电阻RW，并利用二极管的单向导电性，用D1、D2两个二极管将充电回路和放电回路隔离开，便构成了占空比可调的多谐振荡器。调节电阻RW的阻值就可改变输出矩形波的占空比Q。
图7.34 占空比可调的多谐振荡器
图7.34中，RW分成可变的两部分，靠近R1一侧的部分和R1一起构成RA，靠近R2一侧的部分和R2一起构成RB。电源UCC通过RA、D1向电容C充电；电容C通过D2、RB及5G555内部的放电三极管T放电。充、放电回路的时间常数决定输出信号高、低电平的持续时间，它们分别为
tH + tL≈0.7(R1+2R2)C
tH ≈ 0.7RAC tL ≈ 0.7RBC
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