胡曉芳

（長治學(xué)院電子信息與物理系，山西長治046011）

基于555定時器的施密特觸發(fā)器的Multisim12仿真研究

胡曉芳

（長治學(xué)院電子信息與物理系，山西長治046011）

利用555定時器可以很方便的構(gòu)造施密特觸發(fā)器。在555定時器中引入外接控制電壓后可以改變施密特觸發(fā)器的閾值和回差電壓。文章利用Multisim12仿真軟件研究了改變控制電壓對施密特觸發(fā)器閾值和回差電壓的影響。為施密特觸發(fā)器的實(shí)際應(yīng)用提供了一種思路。

555定時器;外接控制電壓;閾值;Multisim仿真

0　引言

利用555定時器設(shè)計的施密特觸發(fā)器如果沒有外接控制電壓，它的兩個閾值是確定的。引入外接控制電壓可以在改變其閾值的同時改變其回差電壓，從而使其應(yīng)用更加靈活、方便。

1　外加控制電壓的555定時器分析

圖1　555定時器的電氣原理圖和電路符號

圖1是555定時器的電氣原理圖，將555定時器的vI1和vI2兩端連接作為信號輸入就可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器。很容易分析，這種情況下施密特觸發(fā)器的兩個閾值分別為1/3 Vcc和2/3 Vcc。如果參考電壓由vCO提供，施密特觸發(fā)器的閾值就發(fā)生了變化，vT+=vCO，vT-=vCO/2。引入外加電壓后，施密特觸發(fā)器的回差電壓△u由1/3 Vcc變成了vCO/2。

含外加控制電壓的555定時器電路如圖2所示。

圖2　含外加控制電壓的555定時器電路

在該電路中，對于節(jié)點(diǎn)1，由KCL可列出方程：

從公式（1）中可以求出vCO，進(jìn)而求出施密特觸發(fā)器的閾值和回差電壓。

2　基于555定時器的施密特觸發(fā)器仿真電路

2.1無外接電壓的施密特觸發(fā)器仿真分析

圖3　無外接電壓的施密特觸發(fā)器仿真原理圖

在Multisim中建立的施密特觸發(fā)器的仿真電路如圖3所示。其中示波器的A通道接輸出電壓，B通道接輸入電壓。電路仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4　無外接電壓的施密特觸發(fā)器仿真波形圖

在圖4中，根據(jù)上下閾值的定義，觀察A通道由0變成1和由1變成0時所對應(yīng)的B通道的取值可以讀出，vT-=4.078 v≈4 v，vT+=8.014 v≈8 v?？梢钥闯?，理論計算與仿真結(jié)果二者基本吻合。很容易得出該施密特觸發(fā)器的回差電壓△vT＝vT+－vT-＝4 v。

2.2含外接電壓的施密特觸發(fā)器仿真分析

在電路圖3中把vcc和5腳之間用一個10 KΩ的電阻連接就引入了外加電壓vCO。仿真電路如圖5所示。仿真的結(jié)果如圖6所示。

利用公式1可以求出vCO=9 V,所以vT+=vCO=9 v，vT-=vCO/2=4.5 v。在圖6中，根據(jù)閾值的定義，可以看出vT-=4.434 v≈4.5 v，vT+=9. 235 v≈9 v。理論計算與仿真結(jié)果二者基本吻合。回差電壓△vT＝vT+－vT-＝4.5 v。在觀察閾值時需要改變仿真波形圖中X軸的標(biāo)度，標(biāo)度越小其閾值越精確。

圖5　含外接電壓的施密特觸發(fā)器仿真原理圖

圖6　含外接電壓的施密特觸發(fā)器仿真波形圖

3　施密特觸發(fā)器應(yīng)用實(shí)例

圖7　基于555定時器的施密特觸發(fā)器光控開關(guān)電路

圖7是基于555定時器的施密特觸發(fā)器光控開關(guān)電路。如圖，555定時器的6腳和觸2腳連在了一起，構(gòu)成施密特觸發(fā)器。觸發(fā)器的上下閾值分別為8 V和4 V。當(dāng)白天光照比較強(qiáng)的時候，光敏電阻RL的阻值比較小（幾十kΩ），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電阻RP（2 MΩ），使得觸發(fā)器輸入端電平大于上限閾值電壓8V，輸出Vo為低電平，線圈中將沒有電流，繼電器不吸合，路燈HL不亮；而到了晚上的時候，隨著光強(qiáng)逐漸地減弱，光敏電阻RL的阻值逐漸增大，觸發(fā)器輸入端的電平也將隨之而降低，當(dāng)小于下限閾值電壓4 V，輸出Vo變?yōu)楦唠娖?，此時線圈中將有電流通過，繼電器吸合，路燈HL點(diǎn)亮。在該電路設(shè)計中要注意光敏電阻RL和電阻RP的選擇非常重要。

4　結(jié)論

文章利用Multisim12仿真軟件對含有外加電壓的利用555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器做了理論計算與實(shí)驗仿真分析。研究表明，改變555定時器的外接電壓，可以改變施密特觸發(fā)器的閾值和回差電壓，為555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器在電路中的實(shí)際應(yīng)用提供了幫助。

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（責(zé)任編輯郝瑞宇）

Study on Multisim12 Simulation Based on 555 Timer Schmidt Trigger

Hu Xiao-fang
（Department of Electronic Information and Physics，Changzhi University，Changzhi Shanxi 046000）

555 timer can be used to constitute the Schmidt trigger.After introducing the external control voltage in the 555 timer,the threshold value and the return voltage of the Schmidt trigger can be changed.In this paper,Multisim12 simulation software is used to compare the effects of changing the control voltage on the threshold and the return voltage of Schmidt trigger.It provides a way for the practical application of Schmidt trigger.

555 timer;external control voltage;threshold;Multisim simulation

TN710

A

1673-2014（2016）05-0037-03

2016—05—13

胡曉芳（1974—），女，山西朔州人，碩士，講師，主要從事數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理研究。