555定时器芯片工作原理

555定时器芯片工作原理,功能及应用

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555定时器芯片工作原理,功能及应用

555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

一、555定时器

555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS 型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。

电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：

当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；

当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平

图9-28 555定时器原理图

分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空，则比较器C1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。

是复位输入端。当=0时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时，=1。

u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>，u12> 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0，=1，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。

当u11<，u12< 时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，=1，=0，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0为高电平。

当u11<，u12> 时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。

综上所述，可得555定时器功能如表9-13所示。

表9-13 555定时器功能表

输入输出

复位u11 u12 输出u0 晶体管T

0 ××0 导通

1 > > 0 导通

1 < < 1 截止

1 < > 保持保持

一、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uc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uc<，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uc<，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uc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uc为0。这时=1，=1，电路为下次翻转做好了准备。

输出脉冲宽度tp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，uc=0，u0=1。当uc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，uc下降。在

(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tp1为电容C的电压uc从充电至所需时间

(9-5) 第二个暂稳态时间tp2为电容C的电压从放电至所需时间

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