基于555定时器的施密特触发器的Multisim12仿真研究

胡晓芳

（长治学院电子信息与物理系，山西长治046011）

基于555定时器的施密特触发器的Multisim12仿真研究

胡晓芳

（长治学院电子信息与物理系，山西长治046011）

利用555定时器可以很方便的构造施密特触发器。在555定时器中引入外接控制电压后可以改变施密特触发器的阈值和回差电压。文章利用Multisim12仿真软件研究了改变控制电压对施密特触发器阈值和回差电压的影响。为施密特触发器的实际应用提供了一种思路。

555定时器;外接控制电压;阈值;Multisim仿真

0　引言

利用555定时器设计的施密特触发器如果没有外接控制电压，它的两个阈值是确定的。引入外接控制电压可以在改变其阈值的同时改变其回差电压，从而使其应用更加灵活、方便。

1　外加控制电压的555定时器分析

图1　555定时器的电气原理图和电路符号

图1是555定时器的电气原理图，将555定时器的vI1和vI2两端连接作为信号输入就可以构成施密特触发器。很容易分析，这种情况下施密特触发器的两个阈值分别为1/3 Vcc和2/3 Vcc。如果参考电压由vCO提供，施密特触发器的阈值就发生了变化，vT+=vCO，vT-=vCO/2。引入外加电压后，施密特触发器的回差电压△u由1/3 Vcc变成了vCO/2。

含外加控制电压的555定时器电路如图2所示。

图2　含外加控制电压的555定时器电路

在该电路中，对于节点1，由KCL可列出方程：

从公式（1）中可以求出vCO，进而求出施密特触发器的阈值和回差电压。

2　基于555定时器的施密特触发器仿真电路

2.1无外接电压的施密特触发器仿真分析

图3　无外接电压的施密特触发器仿真原理图

在Multisim中建立的施密特触发器的仿真电路如图3所示。其中示波器的A通道接输出电压，B通道接输入电压。电路仿真结果如图4所示。

图4　无外接电压的施密特触发器仿真波形图

在图4中，根据上下阈值的定义，观察A通道由0变成1和由1变成0时所对应的B通道的取值可以读出，vT-=4.078 v≈4 v，vT+=8.014 v≈8 v。可以看出，理论计算与仿真结果二者基本吻合。很容易得出该施密特触发器的回差电压△vT＝vT+－vT-＝4 v。

2.2含外接电压的施密特触发器仿真分析

在电路图3中把vcc和5脚之间用一个10 KΩ的电阻连接就引入了外加电压vCO。仿真电路如图5所示。仿真的结果如图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。在图6中，根据阈值的定义，可以看出vT-=4.434 v≈4.5 v，vT+=9. 235 v≈9 v。理论计算与仿真结果二者基本吻合。回差电压△vT＝vT+－vT-＝4.5 v。在观察阈值时需要改变仿真波形图中X轴的标度，标度越小其阈值越精确。

图5　含外接电压的施密特触发器仿真原理图

图6　含外接电压的施密特触发器仿真波形图

3　施密特触发器应用实例

图7　基于555定时器的施密特触发器光控开关电路

图7是基于555定时器的施密特触发器光控开关电路。如图，555定时器的6脚和触2脚连在了一起，构成施密特触发器。触发器的上下阈值分别为8 V和4 V。当白天光照比较强的时候，光敏电阻RL的阻值比较小（几十kΩ），远远小于电阻RP（2 MΩ），使得触发器输入端电平大于上限阈值电压8V，输出Vo为低电平，线圈中将没有电流，继电器不吸合，路灯HL不亮；而到了晚上的时候，随着光强逐渐地减弱，光敏电阻RL的阻值逐渐增大，触发器输入端的电平也将随之而降低，当小于下限阈值电压4 V，输出Vo变为高电平，此时线圈中将有电流通过，继电器吸合，路灯HL点亮。在该电路设计中要注意光敏电阻RL和电阻RP的选择非常重要。

4　结论

文章利用Multisim12仿真软件对含有外加电压的利用555定时器构成的施密特触发器做了理论计算与实验仿真分析。研究表明，改变555定时器的外接电压，可以改变施密特触发器的阈值和回差电压，为555定时器构成的施密特触发器在电路中的实际应用提供了帮助。

［1］阎石.数字电子技术基础(第五版)［M］.北京：高等教育出版社,2006.

［2］赵秀华,崔祎.外接控制电压的555定时器电路分析［J］.安徽工程科技学院学报2003,18（4）：53-56.

［3］任骏原.基于555定时器的同相输出施密特触发器［J］.电子设计工程，2015,23（8）：53-55.

［4］李建伟.基于Multisim11的静态工作点稳定电路研究［J］.长治学院学报，2012,29（2）：14-17.

［5］雷跃，谭永红.NI M ultisim11电路仿真应用［M］.北京：电子工业出版社，2011.

（责任编辑郝瑞宇）

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

胡晓芳（1974—），女，山西朔州人，硕士，讲师，主要从事数字电子技术、信号与系统、数字信号处理研究。