555定时器的自动化设计及其应用

　　1　引　言

　　电子计算机辅助分析与设计的方法在电子电路与系统的设计中,得到越来越广泛的应用。(Electronic DesignAutomatic,EDA)技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。Multisim是EDA工具中的一个完整的电子设计工具软件[1]。拥有一台电脑和Multisim软件,就拥有分类清晰、提取方便、种类齐全的电子元器件库和电子仪器库。每个器件、每种仪器都可以在非常广阔的范围内设置参数。

　　555定时器是一种应用极广泛的模拟、数字混合式集成电路,又称为集成时基电路或集成定时器。只要在其外部配上几个适当的阻容元件就可以构成性能稳定、精确的单稳态触发器、多谐振荡器及施密特触发器等。由于使用灵活、方便,所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用[2]。本文用Multisim软件对555定时器及其应用进行自动化设计和分析。

　　2　设计原理

　　555定时器的电路结构如图1所示。他由2个电压比较器、1个RS触发器和集电极开路的放电三极管三部分组成。该器件有8只引脚,分别标注于框图中。555定时器的功能主要由2个比较器决定,比较器的参考电压分别为和,由串联在VCC(VCC为电源电压)与地之间的3个精密电阻分压提供。控制端外加电压时,可改变2个比较器的参考电压,对触发电压和阈值电压的要求也随之改变,从而改变了电路的定时作用[3]。

　　当阈值端电压时,上比较器输出为高电平,使触发器置“0”,555输出低电平;当触发端的输入电压时,下比较器输出高电平,使触发器置“1”,555输出高电平;当复位端为低电平时,则不管两比较器的输出状态如何,都使触发器强制复位,555输出低电平。各输入端对输出端的影响如表1所示。

　　3　555定时器的自动化设计与分析

　　在Multisim中绘制图1,触发端加三角波,阈值端加直流电压,电源电压Vcc为12 V。对阈值端、触发端和输出端进行瞬态扫描分析,结果如图2所示。

　　从图2中可以看出555定时器的特性为:触发端为低电平时,输出端为高电平;触发端为高电平时,输出端为低电平。

　　4　555定时器的应用

　　(1) 555定时器构成单稳态触发器

　　单稳态触发器的电路如图3所示。电阻R接至控制端,同时在控制端对地接入电容C;R,C为定时元件,R1和C1为输入回路的微分环节。电源接通后,电路有一个逐渐稳定的过程,在触发端输入负向脉冲,使其电平低于,下比较器输出“1”,使触发器置“1”,电路输出为高电平,放电管截止,电路进入暂稳态,定时开始;电源经R向C充电,当C上电压超过,触发器置“0”,输出由高电平变为低电平,放电管饱和导通,定时结束;其后C经放电管放电,电路很快恢复到稳定状态,其输出维持在低电平。