555时基电路工讲义作原理
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555时基电路工作原理
§6.1 概述
数字电路中的信号都是脉冲信号，这种信 号的产生、整形与变换电路的作用是产生各种不 同脉宽和幅值的脉冲波形，或者对不同脉宽和幅 值的脉冲波形进行整形和变换，或者完成连续模 拟信号与脉冲信号之间的相互变换等。
数字电路中使用脉冲信号大多是矩形脉冲 波，矩形脉冲波波形的好坏，将直接影响数字电 路的正常工作。矩形脉冲波的波形图如图6.1.1 所示。为了描述矩形波的波形好坏，对矩形波定 义了下列一些描述参数。
可见，图6.2.6所示的功能框图相当于一个置位复位触发器。
CMOS型555/556的四种工作状态情况，与表 6.2.1所示类同。
6.2.3 双极型555和CMOS型555的性能比 较
双极型555和CMOS型555的共同点： ①二者的功能大体相同，外形和管脚排列 一致，在大多数应用场合可直接替换。 ②均使用单一电源，适应电压范围大，可 与TTL、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电 源。 ③555的输出为全电源电平，可与TTL、 HTL、CMOS型等电路直接接口。
由表6.2.1可看出，S 、R、MR 的输入不一定是逻
辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有 模拟和数字电路的特色。
（2）国产双极型定时器CB555时基电路
强制复位
控制电压 复位触发 置位触发
放电端
输出端
图6.2.4 CB555时基电路的等效功置能位电－路复图位触发器
表6.2.2 CB555引出端真值表
555时基电路大量应用于电子控制、电子检 测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具 等诸多方面。
还可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、 定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳 态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、 脉宽调制器、脉位调制器等等。
一、 555时基电路的特点
555时基电路之所以得到这样广泛的应用，在于 它具有如下几个特点：
③ 555可独立构成一个定时电路，且定时精度高，所以 常被称为555定时器。
④ 555的最大输出电流可达200mA（双极型）, 带负载能 力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。
二、 555时基电路的封装和命名 （1）命名规则：
＃ 所有双极型产品型号最后的3位数码都是555； ＃ 所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555； ＃ 所有双极型双定时器产品最后的3位数码都是556； ＃ 所有CMOS双定时器产品最后的4位数码都是7556； ＃ 双极型和CMOS型555定时器的功能和外部引脚的 排
①555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组 合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能 够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成 的应用范围。
②该电路采用单电源。双极型555的电压范围为 4.5V~15V；而CMOS型的电源适应范围更宽，为 2V~18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL 或CMOS数字电路共用一个电源。
列完全相同。
（2）常见封装形式
图6.2.1 555和556时基电路的封装示意图
6.2.2 555时基电路的工作原理
一、双极型555时基电路的工作原理
（1）美国无线电公司生产的CA555时基电路 图6.2.2是美国无线电公司生产的CA555时基电
路的内部等效电路图。
2/3VCC
TH
1/3VCC
双稳态触发器
图6.2.5是5G7556（ICM7556）的内部等效电 路图。
A1 200K
A2
双稳态触
CMOS反
发器
相器输出
复位触发
置位－复位触发器
图6.2.6 CMOS型555等效功能方框图
当上比较器A1的同相输入端R的电位高于反相输 入端电位2/3Vcc时，A1输出为高电平，RS触发器 翻转，输出端V0为逻辑“0”电平。即当VTH>2/3Vcc 时，V0为“0”电平，处于复位状态；而当置位触发 端 的电位，即Vs≤1/3Vcc时，A2输出为“1”，RS 触发器置位，输出端V0为“1”电平。
6.1.1 描述矩形脉冲波的主要参数
①脉冲幅值Vm —— 脉冲波形变化时电路幅值变化的最大值。
②脉冲宽度tw —— 从脉冲波形的上升沿上升至0.5 Vm开始，到下降沿
下降至0.5 Vm为止的时间间隔。
③上升时间tr ——
在脉冲波形的上升沿，从0.1 要的时间。
Vm上升至0.9
Vm所需
④下降时间tf —— 在脉冲波形的下降沿，从0.9 Vm到0.l Vm所需的时
表6.2.1 CA555引出端真值表
引脚 2(S ) 6(R) 4(MR ) 3(V0) 7(Q) 功能
电平
*
*
＜0.3V 低电平 低电平 强制
复位
电平 ≤1/3Vcc
*
＞1.4V 高电平 悬空状态 置位
电平 ＞1/3Vcc ＜2/3Vcc ＞1.4V 保持电平 保持 保持
电平 ＞1/3Vcc ≥2/3Vcc ＞1.4V 低电平 低电平 复位
输入
RD
VI1
VI2
0
x
x
1
>2/3VCC >1/3VCC
1wk.baidu.com
< 2/3VCC >1/3VCC
1
< 2/3VCC <1/3VCC
1
>2/3VCC <1/3VCC
输 VO 低 低 不变 高 高
出 TD状态
导通 导通 不变 截止 截止
二、CMOS型555时基电路的工作原理
CMOS型555时基电路在大多数应用场合，都可 以直接代换标准的双极型的555。它与所有CMOS 型电路一样，具有输入阻抗高、功耗极小、电源适 应范围宽等一系列优点，特别适用于低功耗、长延 时等场合。但它的输出驱动能力较低（最大负载电 流<4mA），不能直接驱动要求较大的电流的电感 性负载。
间。
⑤脉冲周期T—— 在周期性重复的脉冲序列中，相邻两脉
冲的时间间隔。
⑥脉冲频率f—— 在周期性重复的脉冲序列中，单位时间
内脉冲重复的次数，即 f=1/T。
⑦占空比D—— 脉冲波形的脉冲宽度tw与脉冲周期T之
比，即D= tw /T。
§6.2 555时基集成电路的结构和工作原理
6.2.1 555时基电路的特点和封装
TR
Imax>50mA
图6.2.2 CA555时基电路的内推部挽等式效功电率路输图出 IO=200mA
555电路可简化为下图6.2.3所示的等效功能电路。显然555 电路内含两个比较器A1和A2、一个触发器、一个驱动器和一个 放电晶体管。
置位－复位触发器
2/3VCC 1/3VCC
Q
图6.2.3 CA555时基电路的等效功能电路图
555时基电路工作原理
§6.1 概述
数字电路中的信号都是脉冲信号，这种信 号的产生、整形与变换电路的作用是产生各种不 同脉宽和幅值的脉冲波形，或者对不同脉宽和幅 值的脉冲波形进行整形和变换，或者完成连续模 拟信号与脉冲信号之间的相互变换等。
数字电路中使用脉冲信号大多是矩形脉冲 波，矩形脉冲波波形的好坏，将直接影响数字电 路的正常工作。矩形脉冲波的波形图如图6.1.1 所示。为了描述矩形波的波形好坏，对矩形波定 义了下列一些描述参数。
可见，图6.2.6所示的功能框图相当于一个置位复位触发器。
CMOS型555/556的四种工作状态情况，与表 6.2.1所示类同。
6.2.3 双极型555和CMOS型555的性能比 较
双极型555和CMOS型555的共同点： ①二者的功能大体相同，外形和管脚排列 一致，在大多数应用场合可直接替换。 ②均使用单一电源，适应电压范围大，可 与TTL、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电 源。 ③555的输出为全电源电平，可与TTL、 HTL、CMOS型等电路直接接口。
由表6.2.1可看出，S 、R、MR 的输入不一定是逻
辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有 模拟和数字电路的特色。
（2）国产双极型定时器CB555时基电路
强制复位
控制电压 复位触发 置位触发
放电端
输出端
图6.2.4 CB555时基电路的等效功置能位电－路复图位触发器
表6.2.2 CB555引出端真值表
555时基电路大量应用于电子控制、电子检 测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具 等诸多方面。
还可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、 定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳 态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、 脉宽调制器、脉位调制器等等。
一、 555时基电路的特点
555时基电路之所以得到这样广泛的应用，在于 它具有如下几个特点：
③ 555可独立构成一个定时电路，且定时精度高，所以 常被称为555定时器。
④ 555的最大输出电流可达200mA（双极型）, 带负载能 力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。
二、 555时基电路的封装和命名 （1）命名规则：
＃ 所有双极型产品型号最后的3位数码都是555； ＃ 所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555； ＃ 所有双极型双定时器产品最后的3位数码都是556； ＃ 所有CMOS双定时器产品最后的4位数码都是7556； ＃ 双极型和CMOS型555定时器的功能和外部引脚的 排
①555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组 合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能 够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成 的应用范围。
②该电路采用单电源。双极型555的电压范围为 4.5V~15V；而CMOS型的电源适应范围更宽，为 2V~18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL 或CMOS数字电路共用一个电源。
列完全相同。
（2）常见封装形式
图6.2.1 555和556时基电路的封装示意图
6.2.2 555时基电路的工作原理
一、双极型555时基电路的工作原理
（1）美国无线电公司生产的CA555时基电路 图6.2.2是美国无线电公司生产的CA555时基电
路的内部等效电路图。
2/3VCC
TH
1/3VCC
双稳态触发器
图6.2.5是5G7556（ICM7556）的内部等效电 路图。
A1 200K
A2
双稳态触
CMOS反
发器
相器输出
复位触发
置位－复位触发器
图6.2.6 CMOS型555等效功能方框图
当上比较器A1的同相输入端R的电位高于反相输 入端电位2/3Vcc时，A1输出为高电平，RS触发器 翻转，输出端V0为逻辑“0”电平。即当VTH>2/3Vcc 时，V0为“0”电平，处于复位状态；而当置位触发 端 的电位，即Vs≤1/3Vcc时，A2输出为“1”，RS 触发器置位，输出端V0为“1”电平。
6.1.1 描述矩形脉冲波的主要参数
①脉冲幅值Vm —— 脉冲波形变化时电路幅值变化的最大值。
②脉冲宽度tw —— 从脉冲波形的上升沿上升至0.5 Vm开始，到下降沿
下降至0.5 Vm为止的时间间隔。
③上升时间tr ——
在脉冲波形的上升沿，从0.1 要的时间。
Vm上升至0.9
Vm所需
④下降时间tf —— 在脉冲波形的下降沿，从0.9 Vm到0.l Vm所需的时
表6.2.1 CA555引出端真值表
引脚 2(S ) 6(R) 4(MR ) 3(V0) 7(Q) 功能
电平
*
*
＜0.3V 低电平 低电平 强制
复位
电平 ≤1/3Vcc
*
＞1.4V 高电平 悬空状态 置位
电平 ＞1/3Vcc ＜2/3Vcc ＞1.4V 保持电平 保持 保持
电平 ＞1/3Vcc ≥2/3Vcc ＞1.4V 低电平 低电平 复位
输入
RD
VI1
VI2
0
x
x
1
>2/3VCC >1/3VCC
1wk.baidu.com
< 2/3VCC >1/3VCC
1
< 2/3VCC <1/3VCC
1
>2/3VCC <1/3VCC
输 VO 低 低 不变 高 高
出 TD状态
导通 导通 不变 截止 截止
二、CMOS型555时基电路的工作原理
CMOS型555时基电路在大多数应用场合，都可 以直接代换标准的双极型的555。它与所有CMOS 型电路一样，具有输入阻抗高、功耗极小、电源适 应范围宽等一系列优点，特别适用于低功耗、长延 时等场合。但它的输出驱动能力较低（最大负载电 流<4mA），不能直接驱动要求较大的电流的电感 性负载。
间。
⑤脉冲周期T—— 在周期性重复的脉冲序列中，相邻两脉
冲的时间间隔。
⑥脉冲频率f—— 在周期性重复的脉冲序列中，单位时间
内脉冲重复的次数，即 f=1/T。
⑦占空比D—— 脉冲波形的脉冲宽度tw与脉冲周期T之
比，即D= tw /T。
§6.2 555时基集成电路的结构和工作原理
6.2.1 555时基电路的特点和封装
TR
Imax>50mA
图6.2.2 CA555时基电路的内推部挽等式效功电率路输图出 IO=200mA
555电路可简化为下图6.2.3所示的等效功能电路。显然555 电路内含两个比较器A1和A2、一个触发器、一个驱动器和一个 放电晶体管。
置位－复位触发器
2/3VCC 1/3VCC
Q
图6.2.3 CA555时基电路的等效功能电路图