基于555定時器的施密特觸發器的Multisim12仿真研究

胡曉芳

（長治學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器的Multisim12仿真研究

胡曉芳

（長治學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造施密特觸發器。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器閾值和回差電壓的影響。為施密特觸發器的實際應用提供了一種思路。

555定時器;外接控制電壓;閾值;Multisim仿真

0　引言

利用555定時器設計的施密特觸發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成施密特觸發器。很容易分析，這種情況下施密特觸發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，施密特觸發器的閾值就發生了變化，vT+=vCO，vT-=vCO/2。引入外加電壓后，施密特觸發器的回差電壓△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，對于節點1，由KCL可列出方程：

從公式（1）中可以求出vCO，進而求出施密特觸發器的閾值和回差電壓。

2　基于555定時器的施密特觸發器仿真電路

2.1無外接電壓的施密特觸發器仿真分析

圖3　無外接電壓的施密特觸發器仿真原理圖

在Multisim中建立的施密特觸發器的仿真電路如圖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。電路仿真結果如圖4所示。

圖4　無外接電壓的施密特觸發器仿真波形圖

在圖4中，根據上下閾值的定義，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?？梢钥闯觯碚撚嬎闩c仿真結果二者基本吻合。很容易得出該施密特觸發器的回差電壓△vT＝vT+－vT-＝4 v。

2.2含外接電壓的施密特觸發器仿真分析

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。理論計算與仿真結果二者基本吻合?；夭铍妷骸鱲T＝vT+－vT-＝4.5 v。在觀察閾值時需要改變仿真波形圖中X軸的標度，標度越小其閾值越精確。

圖5　含外接電壓的施密特觸發器仿真原理圖

圖6　含外接電壓的施密特觸發器仿真波形圖

3　施密特觸發器應用實例

圖7　基于555定時器的施密特觸發器光控開關電路

圖7是基于555定時器的施密特觸發器光控開關電路。如圖，555定時器的6腳和觸2腳連在了一起，構成施密特觸發器。觸發器的上下閾值分別為8 V和4 V。當白天光照比較強的時候，光敏電阻RL的阻值比較小（幾十kΩ），遠遠小于電阻RP（2 MΩ），使得觸發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，隨著光強逐漸地減弱，光敏電阻RL的阻值逐漸增大，觸發器輸入端的電平也將隨之而降低，當小于下限閾值電壓4 V，輸出Vo變為高電平，此時線圈中將有電流通過，繼電器吸合，路燈HL點亮。在該電路設計中要注意光敏電阻RL和電阻RP的選擇非常重要。

4　結論

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

［1］閻石.數字電子技術基礎(第五版)［M］.北京：高等教育出版社,2006.

［2］趙秀華,崔祎.外接控制電壓的555定時器電路分析［J］.安徽工程科技學院學報2003,18（4）：53-56.

［3］任駿原.基于555定時器的同相輸出施密特觸發器［J］.電子設計工程，2015,23（8）：53-55.

［4］李建偉.基于Multisim11的靜態工作點穩定電路研究［J］.長治學院學報，2012,29（2）：14-17.

［5］雷躍，譚永紅.NI M ultisim11電路仿真應用［M］.北京：電子工業出版社，2011.

（責任編輯郝瑞宇）

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，主要從事數字電子技術、信號與系統、數字信號處理研究。