由555定时器组成的单稳态触发器
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（ttl）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（cmos ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5v~16v 工作，7555 可在 3~18v 工作，输出驱动电流约为 200ma，因而其输出可与 ttl、cmos 或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器组成单稳态触发器 一、电路结构
图1 用555定时器组成单稳态触发器
1．外触发（高触发置0端 th）置0→
通过电容c的充放电使低触发置1端tr有效→自动返回稳态1得到负脉冲
2，外触发器（低触发置1端tr）置1→
通过电容c的充放电使高触发置0端 th有效→自动返回稳态0得到正脉冲。
ui=tr，v 的集电极通过电阻r接vcc，通过电容c接地。r和c为定时元件。
二、工作原理
1． 稳定状态
无外触发时，u1为高电平uih，稳态为0，uc1=0，uo=0。
通电后，vcc经电阻r对电容c充电，当电容c上的电压uc≧2/3vcc时，uc1=0，同时，ui》2/3vcc，uc2=1，q=o， q =1，输出u0=0。三极管v导通，电容c经v迅速放完电，uc≈0，uc1=1，这时基本rs触发器的两个输入信号都为高电平1，保持0状态不变。
2． 触发器进入暂稳态
当u1由uih→小于1/3vcc的低电平时，uc2=0，此时uc1=1，基本rs触发器置1，q=1，q =0，输出uo由低电平跃变到高电平uoh，同时三极管v截止，这时电源vcc经r对c充电，电路进入暂稳状态。在暂稳态期内输入电压ui回到高电平，使uc2=1
3． 自动返回稳定状态
c充电时，当uc↑（逐渐增大）到uc≥2/3vcc时，uc1=0，此时q=0， q =1，输出uo由高电平uoh跃到低电平uol。同时，三极管v导通，c经v迅速放完电，uc=0。电路返回稳定状态。
三 参数计算
脉冲宽度tw指暂稳态维持的时间，为电容c上的电压由0v充到2/3vcc时所需时间，可用下式估算
tw=rcln3≈1.1rc
由555构成的单稳态触发器及工作波形如下图所示。
电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻r向电容c充电，当 vc 上升到 2/3vcc 时，触发器复位， vo 为低电平，放电bjt t导通，电容c放电，电路进入稳定状态。若触发输入端施加触发信号（ v1《1/3vcc ），触发器发生翻转，电路进入暂稳态， vo 输出高电平，且bjt t截止。此后电容c充电至 vc=2/3 vcc 时，电路又发生翻转， vo 为低电平，t导通，电容c放电，电路恢复至稳定状态。如果忽略t的饱和压降，则 vc 从零电平上升到 2/3 vcc的时间，即为输出电压 vo的脉宽 tw：tw=rcln3≈1.1rc
这种电路产生的脉冲宽度可从几个微秒到数分钟，精度可达0.1%。
通常r的取值在几百欧姆之间，电容取值为几百皮法到几百微法。由图6.28可知，如果在电路的暂稳态持续时间内，加入新的触发脉冲，如图6.29中的虚线所示，则该脉冲不起作用，电路为不可重复触发单稳。
由555定时器构成的可重复单稳电路如下图所示。
当 vi 输入负向脉冲后，电路进入暂稳态，同时bjt t导通，电容c放电。输入脉冲撤出后，电容c充电，在 vc未冲到2/3 vcc之前，电路处于暂稳态。如果在此期间又加入新的触发脉冲，bjt t又导通，电容c在此放电，输出仍然维持在暂稳态。只有在触发脉冲撤出后且在输出脉宽 tw 时间间隔内没有新的出发脉冲，电路才返回到稳定状态。这种电路可作为失落脉冲检出电路，对机器的转速或人体的心率进行监视，当机器转速降到一定限度或人体的心率不齐时就发出报警信号。
如果在控制电压端（5脚）施加一个变化电压，又555构成的单稳态电路可作为脉冲宽度调制器，如图4所示。
当控制电压升高时，电路的阈值电压也升高，输出的脉冲宽度随之增加；而当控制电压降低时，电路的阈值电压也降低，单稳的输出脉宽则随之减小。因此，若控制电压如图b所示的三角波时，在单稳的输出端便得到一串随控制电压变化的脉冲宽度调制波。从 vic 与vo 波形关系可看出，该电路可实现电压—频率转换。
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图1 用555定时器组成单稳态触发器
1．外触发（高触发置0端 th）置0→
通过电容c的充放电使低触发置1端tr有效→自动返回稳态1得到负脉冲
2，外触发器（低触发置1端tr）置1→
通过电容c的充放电使高触发置0端 th有效→自动返回稳态0得到正脉冲。
ui=tr，v 的集电极通过电阻r接vcc，通过电容c接地。r和c为定时元件。
二、工作原理
1． 稳定状态
无外触发时，u1为高电平uih，稳态为0，uc1=0，uo=0。
通电后，vcc经电阻r对电容c充电，当电容c上的电压uc≧2/3vcc时，uc1=0，同时，ui》2/3vcc，uc2=1，q=o， q =1，输出u0=0。三极管v导通，电容c经v迅速放完电，uc≈0，uc1=1，这时基本rs触发器的两个输入信号都为高电平1，保持0状态不变。
2． 触发器进入暂稳态
当u1由uih→小于1/3vcc的低电平时，uc2=0，此时uc1=1，基本rs触发器置1，q=1，q =0，输出uo由低电平跃变到高电平uoh，同时三极管v截止，这时电源vcc经r对c充电，电路进入暂稳状态。在暂稳态期内输入电压ui回到高电平，使uc2=1
3． 自动返回稳定状态
c充电时，当uc↑（逐渐增大）到uc≥2/3vcc时，uc1=0，此时q=0， q =1，输出uo由高电平uoh跃到低电平uol。同时，三极管v导通，c经v迅速放完电，uc=0。电路返回稳定状态。
三 参数计算
脉冲宽度tw指暂稳态维持的时间，为电容c上的电压由0v充到2/3vcc时所需时间，可用下式估算
tw=rcln3≈1.1rc
由555构成的单稳态触发器及工作波形如下图所示。
电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻r向电容c充电，当 vc 上升到 2/3vcc 时，触发器复位， vo 为低电平，放电bjt t导通，电容c放电，电路进入稳定状态。若触发输入端施加触发信号（ v1《1/3vcc ），触发器发生翻转，电路进入暂稳态， vo 输出高电平，且bjt t截止。此后电容c充电至 vc=2/3 vcc 时，电路又发生翻转， vo 为低电平，t导通，电容c放电，电路恢复至稳定状态。如果忽略t的饱和压降，则 vc 从零电平上升到 2/3 vcc的时间，即为输出电压 vo的脉宽 tw：tw=rcln3≈1.1rc
这种电路产生的脉冲宽度可从几个微秒到数分钟，精度可达0.1%。
通常r的取值在几百欧姆之间，电容取值为几百皮法到几百微法。由图6.28可知，如果在电路的暂稳态持续时间内，加入新的触发脉冲，如图6.29中的虚线所示，则该脉冲不起作用，电路为不可重复触发单稳。
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当 vi 输入负向脉冲后，电路进入暂稳态，同时bjt t导通，电容c放电。输入脉冲撤出后，电容c充电，在 vc未冲到2/3 vcc之前，电路处于暂稳态。如果在此期间又加入新的触发脉冲，bjt t又导通，电容c在此放电，输出仍然维持在暂稳态。只有在触发脉冲撤出后且在输出脉宽 tw 时间间隔内没有新的出发脉冲，电路才返回到稳定状态。这种电路可作为失落脉冲检出电路，对机器的转速或人体的心率进行监视，当机器转速降到一定限度或人体的心率不齐时就发出报警信号。
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当控制电压升高时，电路的阈值电压也升高，输出的脉冲宽度随之增加；而当控制电压降低时，电路的阈值电压也降低，单稳的输出脉宽则随之减小。因此，若控制电压如图b所示的三角波时，在单稳的输出端便得到一串随控制电压变化的脉冲宽度调制波。从 vic 与vo 波形关系可看出，该电路可实现电压—频率转换。
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