555定时器的应用

1．单稳态电路
前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态和，且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。
单稳态触发器电路的构成形式很多。图9-29(a)所示为用555定时器构成的单稳态触发器，R、C为外接元件，触发脉冲u₁由2端输入。5端不用时一般通过0.01uF电容接地，以防干扰。下面对照图9-29(b)进行分析。

(a) 电路图 (b) 波形图
图9-29 单稳态触发器

(1) 稳态
接通电源后，经R给电容C充电，当u_c上升到大于时，基本RS触发器复位，输出u₀=0。同时，晶体管T导通，使电容C放电。此后u_c，若不加触发信号，即u₁，则u₀保持0状态。电路将一直处于这一稳定状态。
(2) 暂稳态
在t=t₁瞬间，2端输入一个负脉冲，即u₁，基本RS触发器置1，输出为高电平，并使晶体管T截止，电路进入暂稳态。此后，电源又经R向C充电，充电时间常数=RC，电容的电压 按指数规律上升。
在t=t₂时刻，触发负脉冲消失(u₁)，若u_c，则=1，=1，基本RS触发器保持原状态，u₀仍为高电平。
在t=t₃时刻，当u_c上升略高于时，=0，=1，基本RS触发器复位，输出u₀=0，回到初始稳态。同时，晶体管T导通，电容C通过T迅速放电直至u_c为0。这时=1，=1，电路为下次翻转做好了准备。
输出脉冲宽度t_p为暂稳态的持续时间，即电容C的电压从0充至所需的时间。由=(1-)得
(9-4)
由上式可知：
① 改变R、C的值，可改变输出脉冲宽度，从而可以用于定时控制。
② 在R、C的值一定时，输出脉冲的幅度和宽度是一定的，利用这一特性可对边沿不陡、幅度不齐的波形进行整形。
2．多谐振荡器
多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。
图9-30所示是由555定时器构成的多谐振荡器。R₁、R₂和C是外接元件。
刚接通电源时，u_c=0，u₀=1。当u_c升至后，比较器C1输出低电平(=0)，基本RS触发器置0，定时器输出u₀由1变为0。同时，三极管T导通，电容通过R₂放电，u_c下降。在 u_c期间，u₀保持低电平状态。在u_c下降至以后，比较器C₂输出低电平(=0 )，使触发器置1，输出u₀由0变为1。同时三极管T截止，于是电容C再次被充电。如此不断重复上述过程，多谐振荡器的输出端就可得到一串矩形波。工作波形如图9-30(b)所示。

(a) 电路图 (b) 波形图
图9-30 多谐振荡器

振荡周期等于两个暂稳态的持续时间。第一个暂稳态时间t_p1为电容C的电压u_c从充电至所需时间
(9-5)
第二个暂稳态时间t_p2为电容C的电压从放电至所需时间
(9-6)
振荡周期 (9-7)
振荡频率
占空比为 (9-8)

【例9-7】 图9-31所示为用555定时器组成的液位*电路，当液面低于正常值时，*器发声报警。
① 说明*报警的原理。
② 计算扬声器发声的频率。
解：① 图9-31所示电路是由555定时器组成的多谐振荡器，其振荡频率由R₁、R₂和C的值决定。电容两端引出两个探测电极插入液体内。液位正常时，探测电极被液体短路，振荡器不振荡，扬声器不发声。当液面下降到探测电极以下时，探测电极开路，电源通过R₁、R₂给C充电，当u_c升至时，振荡器开始振荡，振荡器发声报警。

图9-31 液位*电路

② 扬声器的发声频率，即为多谐振荡器的频率