555定时器的典型应用
555芯片内部原理及经典应用
555定时电路内部结构分析及应用1 绪言555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。
555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。
广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。
2555定时器功能及结构分析2.1 555定时器的分类及管脚作用555定时器又称时基电路。
555定时器按照内部元件分有双极型（又称TTL 型）和单极型两种。
双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管，常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装（见图2-1），正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向排列。
2-1 555时基集成电路各管脚排布555时基集成电路各管脚的作用：脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地;脚⑥为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。
2.2 555定时器的电路组成图2-2为555芯片的内部等效电路U31kBJT_NPN_VIRTUAL2-2 555定时器电路组成5G555定时器内部电路如图所示， 一般由分压器、比较器、触发器和开关。
及输出等四部分组成，这里我们主要介绍RS 触发器和电压比较器。
2.2.1基本RS 触发器原理如图2-3是由两个“与非”门构成的基本R-S 触发器, RD 、SD 是两个输入端，Q 及是两个输出端。
QQRDSD2-3 RS 触发器正常工作时，触发器的Q 和应保持相反，因而触发器具有两个稳定状态：1）Q=1，=0。
555定时器的基本应用及使用方法
555定时器的基本应用及使用方法我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。
每类工作方式又有很多个不同的电路。
在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。
这样一来，电路变的更加复杂。
为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。
每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。
方便大家识别、分析555电路。
下面将分别介绍这3类电路。
单稳类电路单稳工作方式，它可分为3种。
见图示。
第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。
他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。
他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。
1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
第3种（图3）是压控振荡器。
单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。
为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。
不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。
图中列出了2个常用电路。
双稳类电路这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。
555双稳电路可分成2种。
第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。
单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2段输入；也可是2端固定，6端输入。
第2种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。
数字电子技术中555定时器的应用研究
0 引言555定时器是一种既可以用在模拟电子技术中，又可以用在数字电子技术中的集成电路，尤其是在数字电路中，555定时器的使用频度更广，主要可以用来构成有一种稳定状态，一种暂态的单稳态触发器，具有两种稳定状态类似于迟滞比较器的双稳态触发器，具有两种暂态没有稳定状态的多谐振荡器，本文就是通过对于555定时器在这三个方面应用进行一定的分析和探讨，同时加入对于单稳态、双稳态等知识的理解，以期对于555定时器进行更深层次的剖析。
1 555定时器构成的单稳态触发器首先是电路组成问题，555定时器形成的单稳态触发器电路特征是有输入，有电阻电容，具体就是外部输入信号通常为电压信号接到其2号脚触发输入端，阈值输入端6号脚接电容接地，并且接一个电阻再接电压源，这个RC的值决定了暂稳态的时间以及输出电压脉冲的宽度。
其次单稳态触发器的工作过程分析：单稳态触发器是一个只有一种稳定状态，此状态可以是高电平也可以是低电平，还有一个暂稳态，之所以叫暂稳态，就是因为它的状态维持时间有限，取决于电路中的RC的值，暂稳态的电平可以是高电平或者低电平。
其中在没有触发脉冲时，此触发器的输出是一种稳定状态（比如是低电平，也可以是高电平），而加入触发脉冲后，触发器就会由原来的稳定状态（比如低电平）翻转到暂稳态（原来的稳定状态是低电平，此时暂稳态就是高电平），不过与稳定状态不一样的是，此处的暂稳态是不能长久保持的，维持一段时间（此时间由电路中的RC值所决定，实际上就是电容的充放电时间）以后，就会自动返回到原来的稳定状态（低电平）。
而暂稳态的维持时间就是输出脉冲的宽度。
在实际的单稳态触发器中，有些稳定状态是低电平，暂稳态是高电平，有些是相反的即稳定状态是高电平，暂稳态是低电平。
555定时器构成的不可重发的单稳态触发器的特征：没有触发信号时，稳定状态是低电平，有触发信号（下降沿触发）时，输出信号进入暂稳态即高电平状态，此高电平的持续时间就是输出电压的脉宽为1.1RC。
电子技术实验报告8—555定时器及其应用
学生实验报告系别电子信息学院课程名称电子技术实验班级10通信A班实验名称实验八 555定时器及其应用姓名葛楚雄实验时间2012年5月30日学号20指导教师文毅报告内容一、实验目的和任务1.熟悉555型集成时基电路的电路结构、工作原理及其特点。
2.掌握555型集成时基电路的基本应用。
二、实验原理介绍555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。
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、多谐和施密特触发器，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
它的内部电压标准使用了三个5K的电阻，故取名555电路。
其电路类型有双极型和CMOS型两大类，两者的工作原理和结构相似。
几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。
555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。
双极型的电压是+5V～+15V，最大负载电流可达200mA，CMOS型的电源电压是+3V～+18V,最大负载电流在4mA以下。
1、555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如图20-1所示。
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关Td，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使低电平比较器Vr1反相输入端和高电平比较器Vr2的同相输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。
Vr1和Vr2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时充电，开关管截止。
R是异步置零端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接VCC。
Vro是控制电压端（5脚），D平时输出2/3VCC作为比较器Vr1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
实验报告555集成定时器的应用
实验报告555集成定时器的应用
555集成定时器是一种很方便的定时器芯片，它将电子计时和一些基本的功能融合在
一起，拥有实用的应用，可以起到控制时间的作用，具有实用的属性。
555集成定时器可以实现多功能的计时，用较少的零件实现精确的定时，被广泛应用
于时控装置、家用电器、短信提醒、售货机、安全门等场景。
555集成定时器应用于家用电器，实现自动定时关机，比如对于目前电视市场上许多
涉及节目订购的节目，可以通过555集成定时器实现定时功能，当订购的节目时间到达时，自动开机观看节目；同理，可以用来实现电暖自动定时启动和关闭，便于家庭节能。
555集成定时器也能应用于安全门，具有延时关门、多按钮控制开关门等功能，保证
安全性。
此外，将它应用于短信提醒，能实现当实现时间到达条件时，集成定时器自动发
出提醒，发出报警信息，以实现人们的时效跟踪管理。
另外，555集成定时器也可以被应用于售货机，实现定时发放物品和打印发票等功能，保证售货机的安全性。
总之，555集成定时器由于其节省零件、高可靠性和精准控制时间的优点，凝聚着许
多实用的功能，被广泛应用于各种场景。
555定时器及其应用
B
3．用 555 定时器构成单稳态触发电路 1）按图连接好电路。当触发器脉冲宽度 ti 大于单稳态触发电路输出脉冲宽度 tw 时，应如图中所示接入 R1、 C1 微分 ，使 555 定时器 2 脚输入负脉冲为窄脉冲。
VCC 5V R1 100K Vi
ti
R 5.1K V2
4 2 3 6 8
C1 1000P
VO
555
1 5
VC C 0.1uF
7
C2
0.01uF
图 单稳态触发器电路 ，测出 VO 2）Vi 接连续脉冲 f = 512HZ，用示波器观察、记录 Vi、V2、VC 及 VO 的波形（以 Vi 为触发信号） 的脉冲宽度 tW，且与理论值相比较。 4.设计一个用 555 定时器构成的方波发生器，要求方波的周期为 1ms，占空比为 5%。
C
VDD
+5V
R1 Rp 100K R2
10K 4 7 D2 8
555
10K 6 2 1 5 C2
3
VO
D1 VC
占空比可调的方波发生器电路
C1 0.01uF
2）调节 RP，观察占空比的变化，用示波器观察VO 、VC 的波形。
0.01uF
3）在 RP 活动头分别移至两端的情况下，测出输出VO 的 T、tPH、tPL 计算出占空比。
VCC
D
RD
8
4
5
5K V1
+
VC TH
6
-
A1
R
&
Q
1 3
Q
5K
TL
2
C
V2 5K
+
& A2 S
Q D T
555集成电路应用800例
555集成电路应用800例摘要：一、引言1.集成电路概述2.555集成电路简介二、555集成电路的应用领域1.信号处理2.控制器3.模拟电路4.数字电路三、555集成电路的基本原理1.内部结构2.工作原理四、555集成电路的关键参数1.电阻2.电容3.电感五、555集成电路的典型应用电路1.施密特触发器2.多谐振荡器3.脉冲发生器4.电压控制器六、555集成电路的选用与安装1.型号选择2.封装与引脚3.安装与测试七、555集成电路的故障诊断与维修1.故障诊断方法2.维修策略八、555集成电路的应用案例1.音频放大器2.频率计数器3.温度控制器4.无线通信模块九、总结与展望1.555集成电路的重要性2.发展趋势与应用前景正文：一、引言1.集成电路概述集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是一种电子元器件，它将多个电子器件及其互连电路集成在同一半导体材料基片上，具有体积小、性能稳定、功能强大等特点。
集成电路在现代电子技术中有着广泛的应用，是电子设备的核心部分。
2.555集成电路简介555集成电路，又称555定时器，是一种常用的CMOS数字集成电路。
它具有两个输入端（INH和GND）、一个输出端（OUT）以及一个控制端（THRESHOLD和TRIGGER）。
555定时器广泛应用于信号处理、控制器、模拟电路和数字电路等领域。
二、555集成电路的应用领域1.信号处理555集成电路可用于信号处理，如滤波、放大、积分、微分等。
通过搭建不同类型的滤波器，可以实现对信号的降噪、放大等处理。
2.控制器555集成电路可作为控制器，对其他电子器件进行控制。
例如，它可以用于实现电机控制、灯光控制等功能。
3.模拟电路555集成电路可用于搭建各种模拟电路，如电压跟随器、电压调整器等。
通过合理设计电路，可以实现对模拟信号的处理和控制。
4.数字电路555集成电路可作为数字电路的核心器件，用于实现计数、定时、报警等功能。
555定时器及其应用
+ –
VB
uc
7 5K Ω T C放电 (地)1 放电 地
. .
∞ 1 0 + + C2
uo
接通电源 R1
2
+UCC
RD=0 Q=0 SD=1 Q=1
2/3UCC
. R u .
C
.
C
5 8 4 6 3 2 71
uc
T导通 导通 C放电 放电
uo
1/3UCC
t RD=1 Q=1 Q=0
T截止 截止 C充电 充电
施密特触发器的输出波形如下： 施密特触发器的输出波形如下： ui
VCC2 R VCC1
7 4 8 3 5 1
2VCC/3 1VCC/3 0 uO 0 tuo2 uiFra bibliotek555
6 2
uo1
C5
t
图5-2-14 施密特触发器的波形图
图5-2-13 施密特触发器电路图
施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。 施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图5-2-14 表示的是将三角波整形为方波,其它形状的输入波形也可以 表示的是将三角波整形为方波 其它形状的输入波形也可以 整形为方波。 整形为方波。
UCC 8
电压 5 控制端 高电平 6 触发端 低电平 2 触发端
4 复位端
5K Ω VA 5K Ω VB 5K Ω T + +
C1+ RD Q C2 +
∞
∞
SD Q
3 输出端
放电端 7
放电管
1 地 分压器 比较器
R-S触发器
2/3 UCC
UCC
5K Ω 5 6 5K Ω 2 VB 5K Ω
555定时器的应用
555定时器的应用555定时器是一种经典的集成电路，广泛应用于各种定时和脉冲生成的电子电路中。
它由三个操作放大器构成，能够在不同的工作模式下产生不同的输出波形。
这使得555定时器成为电子工程师们必备的工具之一。
本文将介绍555定时器的应用领域及其工作原理。
首先，555定时器在电子计时设备中应用广泛。
我们常见的电子钟、计时器、秒表等设备都离不开555定时器的支持。
它能够准确地计时，并输出可靠的脉冲信号，使得这些设备能够精确地完成定时任务。
例如，我们常见的微波炉就会使用555定时器来控制时间，完成加热任务后自动停止工作。
其次，555定时器在自动控制系统中也发挥着重要的作用。
自动控制系统需要能够控制设备按照预定的时间序列运行，555定时器提供了一个简单而可靠的解决方案。
通过设置定时器的参数，我们可以实现设备的定时启动和停止。
例如，空调控制系统可以采用555定时器来设定定时开关机，从而在我们离家时自动关闭空调，节约能源。
另外，555定时器在电子闹钟和定时报警器中也有广泛的应用。
它能够稳定地产生脉冲信号，用于驱动报警器，同时具备可调节的频率和占空比，可以实现各种不同的报警方式。
在日常生活中，我们经常会用到这些功能。
例如，我们的手机闹钟就是通过555定时器控制报警信号的。
555定时器的工作原理如下：它由一个比较器、一个触发器和一个输出级组成。
比较器的作用是将电压输入和门限电压进行比较，触发器的作用是控制输出电平。
根据输入的电压和外部连接的电阻和电容，555定时器可以工作在不同的工作模式下。
最常用的模式包括单稳态触发器模式、多谐振荡器模式和单谐振荡器模式。
在单稳态触发器模式下，555定时器可以产生一个固定时间宽度的脉冲信号。
当输入一个触发信号时，输出会持续一段时间，然后自动返回初始状态。
这种模式适合需要定时延迟的应用，例如电子闹钟中的报警脉冲。
在多谐振荡器模式下，555定时器可以产生多个不同频率的脉冲信号。
通过调节外部的电阻和电容数值，我们可以改变输出信号的频率和占空比。
555定时器应用举例
10.12 555定时器应用举例10.12.1 单稳态触发器1.不可重复触发单稳态触发器由555构成的单稳态触发器及工作波形如图10.12.1所示。
平时vI≥1/3V CC,电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻R向电容C充电，当v C上升到2/3V CC时，基本RS触发器复位，vO 为低电平，放电管T导通，电容放电，电路进入稳定状态,如图t1前所示。
若触发器输入端施加触发信号(v1<1/3V CC)，触发器发生翻转，电路进入暂稳态，v O输出高电平，且管T截止，此后电容C充电至vC=2/3V CC时，电路又发生翻转，v O为低电平，T导通，电容C放电，电路恢复至稳态。
图10.12.1 由555定时器构成的单稳态触发器555定时器构成的单稳态触发器如果忽略T的饱和压降，则vC从零电平上升到2/3V CC的时间，即为输出电压v O的脉宽t W。
这种电路产生的脉冲宽度可从几个微秒到数分钟，精度可达0.1%。
通常R的取值在几百欧姆至几兆欧姆之间，电容取值为几百皮法到几百微法。
由图10.12.1可知，如果在电路的暂稳态持续时间内，加入新的触发脉冲，如图10.12.1（b）中的虚线所示，则该脉冲不起作用，电路为不可重复触发单稳。
2.可重复触发单稳态触发器由555定时器构成的可重复触发单稳电路如图10.12.2所示。
图10.12.2 由555定时器构成的可重复触发单稳态电路当v1输入负向脉冲后，电路进入暂稳态，555定时器内的管T断开，同时外接的管T导通，电容C放电。
输入脉冲撤除后，外接的管T也断开,电容C 充电，在v C未充到2/3V CC 之前，电路处于暂稳态。
如果在此期间，又加入新的触发脉冲，外接的管T又导通，电容C 再次放电，输出仍然维持在暂稳态。
只有在触发器脉冲撤除后且在输出脉宽t W时间间隔内没有新的触发脉冲，电路才返回稳定状态。
这种电路可作为失落脉冲检出电路，对机器的转速或人体的心律进行监视，当机器转速降到一定限度或人体的心律不齐时就发出警报信号。
555定时器电路应用实例
555定时器新颖的应用实例■555触摸定时开关集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。
平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。
当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。
同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。
当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。
定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。
按图中所标数值，定时时间约为4分钟。
D1可选用1N4148或1 N4001。
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------■相片曝光定时器附图电路是用555单稳电路制成的相片曝光定时器。
用人工启动式单稳电路。
工作原理：电源接通后，定时器进入稳态。
此时定时电容CT的电压为：VCT=VCC=6V。
对555这个等效触发器来讲，两个输入都是高电平，即VS=0。
继电器KA不吸合，常开点是打开的，曝光照明灯HL不亮。
按一下按钮开关SB之后，定时电容CT立即放到电压为零。
于是此时555电路等效触发的输入成为：R=0、S=0，它的输出就成高电平：V0=1。
继电器KA吸动，常开接点闭合，曝光照明灯点亮。
按钮开关按一下后立即放开，于是电源电压就通过RT向电容CT充电，暂稳态开始。
当电容CT上的电压升到2/3VCC既4伏时，定时时间已到，555等效电路触发器的输入为：R=1、S=1，于是输出又翻转成低电平：V0=0。
继电器KA释放，曝光灯HL熄灭。
暂稳态结束，有恢复到稳态。
555定时器的应用
1．触摸延时“小灯”图5-43是它的电路，它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。
要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。
如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。
图5-432．触摸延时音乐门铃图5-44是它的电路图，与图5-45比较，将触摸延时“小灯”电路中拆去发光二极管，改为连接音乐片电路即可。
它可以当作门铃使用，也可安置在人手触摸处作为瞬间报警器。
图5-443．手控行车红绿灯指示器模型图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。
图5-454．可自动控制的行车红绿灯指示器模型图5-46是它的电路图，只将上图的手控改为磁控，再加上延时电路，就可以将上述模型改为路灯自动控制。
先制作一个街道模型和指示灯架，将干簧管设在指示灯前方的道路模型的下方。
在一辆模型汽车的底部粘一块磁铁。
当汽车行过干簧管上方时，电路导通，红灯变为绿灯，汽车继续向前行驶，由于延时电路作用，使绿灯亮一段时间，保证汽车驶过路口。
需要注意的是根据汽车模型的速度，调整干簧管的位置和电路延时的时间。
图5-465．灯塔模型先用硬纸做一个灯塔模型。
图5-47是它的电路图，它只取闪光电路的一部分——一个绿发光二极管作为塔灯。
最后调整好闪烁时间。
图5-476．夜间打灯光靶图5-48是它的电路图，它与闪光电路相比，集成电路的脚①是单独与负极却是经过干簧管与负极连接。
先按图14做一个一碰便可以翻连接，而电容与R5倒的靶牌。
在靶子的底部固定一块磁铁，将电路中的干簧管固定在与磁铁相对应的支架底板上。
绿色发光二极管放置在靶心位置上，红色发光二极管诱因在支架的底部。
游艺时，将靶牌放在暗处，干簧管在磁场作用下导通，两个发光二极管相互闪光，绿色发光二极管指示靶心。
555定时器及其应用
UCC
RD
8
4
UR1 5 6
5k ＋ －C1
G1
R &Q
2 UR2
5k ＋ －C2
&
S
Q
G2
&
G3
5k
V1
7
1
(a)
地
1
8
U2
2
7
555
1
3
Uo
Uo RD
3 4
6 5
G4
(b)
图 1 555定时器
UCC 放电端 U6 UCO
（1）电阻分压器——由三个5KΩ电阻组成，
故称555定时器。其作用是为电压比较器提供
出为 0，基本RS触发器被置 1，V1截止，Uo输出高
电平。
当
U6
2 3
UCC
,
U2
1 3 U CC
时，C1和C2输出均为1，
则基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和Uo输出
状态也维持不变。
555定时器功能表
RD U6（TH） U2（ TR ） U0
V1
0
×
×
0 导通
1
＜
2 3
ＵCC
＜13 ＵCC
略低于
2 3
U
CC，Uo输出高电平，V1截止，电源
UCC通过R1、R2 给电容C充电。随着充电的进
行UC逐渐增高，但只要
1U 3
CC UC
2 3
U
CC
，
输出
电压Uo就一直保持高电平不变，这就是第一个
暂稳态。
当大电于容等C于上的23 U电CC压时U)C，略R微S超触过发器23置U CC时0，(即使U输6出和电U2压均 Uo从原来的高电平翻转到低电平，即Uo=0，V1饱
555定时器及其应用实验报告
555定时器及其应用实验报告引言：555定时器是一种集成电路，广泛应用于定时、脉冲、频率调制、频率分割和频率测量等领域。
本文将介绍555定时器的基本原理和实验过程，并探讨其在电子领域中的应用。
一、555定时器的基本原理555定时器是一种多功能集成电路，由比较器、RS触发器、RS锁存器和电压比较器等组成。
它的工作基于门电路的触发与复位过程，实现了不同的定时功能。
二、555定时器的工作模式555定时器有三种基本工作模式：单稳态、自由运行和串接。
在单稳态模式下，555定时器输出一个脉冲宽度可调的方波信号；在自由运行模式下，它输出一个连续变化的方波信号；在串接模式下，多个555定时器可以通过级联实现更复杂的定时功能。
三、实验过程为了验证555定时器的工作原理，我们进行了以下实验：1. 准备实验所需材料：555定时器芯片、电容、电阻等。
2. 连接电路：按照电路图将555定时器与其他元件连接起来。
3. 设置参数：根据实验要求调整电容和电阻的数值。
4. 运行实验：给电路通电，观察555定时器输出的信号波形。
5. 记录实验结果：记录实验过程中观察到的波形变化和参数调整情况。
四、实验结果与分析通过实验，我们观察到555定时器的输出信号波形随着电容和电阻数值的变化而改变。
通过调整电容和电阻的数值，我们可以控制输出信号的频率和占空比。
这证明了555定时器的可靠性和灵活性。
五、555定时器的应用555定时器在电子领域中有广泛的应用，以下是一些典型的应用场景：1. 脉冲生成：通过调整电容和电阻的数值，可以产生不同频率的脉冲信号，用于驱动其他电路或触发器件。
2. 方波发生器：通过在555定时器中添加元件，如电容和电阻，可以实现方波信号的产生和调节。
3. 时钟电路：555定时器可以用作时钟电路的基础元件，用于控制其他电子设备的定时功能。
4. 脉宽调制：通过调整电容和电阻的数值，可以实现脉宽调制功能，用于控制电子设备的输出功率。
555集成定时器及应用
当触发脉冲uI的下降沿达到小于
，即
时，则
低触发端
使输出uo为高电平，电路进入暂稳态。与此同
时，放电管V截止，VCC经R向C充电。当充电到
时，
高触发端TH将使输出uo自动返回到低电平，即返回稳态。
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14.2 555集成定时器的典型应用
图14-6给出了在触发信号uI作用下.uC和uo的相应波形。 由以上分析可知.该电路在没有触发信号时输出保持为稳态;
可见.随着uI的下降.电路输出又发生一次变化。
由以上分析可知施密特触发器的回差电压△U为
如图14-4(b)所示为施密特触发器电路的电压传输特性。
14. 2. 3 555集成定时器构成单稳态触 发器
单稳态触发器的特点是它有一个稳态和一个暂稳态。在外来 触发信号作用下.电路由稳态跳变为暂稳态.电路在暂稳态经 过一段时间后会自动返回到稳态。电路的暂稳态时间取决于 电路本身的定时元件的参数。
图中R,C为单稳态触发器的定时元件。触发输人信号uI加在
②脚
端.输出信号从③脚输出。当无触发信号时.②脚为
高电平，大于
电路的工作波形图如图14-6所示。
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14.2 555集成定时器的典型应用
当没有触发输入信号时，uI为高电平，此时输出uo为低电平。
接通电源后，电源电压VCC经R向C充电。当充电电压 时，同时放电管V导通。C经V迅速放电，使uC=0，此后， uC=0保持不变。因此，在电路接通电源之后，会自动停在 低电平状态。
随着电容C放电，uC随之下降到uC≤
时，低触发端
使输出电压uo从低电平UOL跃变为高电平UOH。同时，放电
管V截止，电源VCC又经电阻R1和R2对电容C充电。电路进
555定时器的应用 (2)
555定时器的应用
555定时器是一种常见的集成电路，它有广泛的应用。
下
面是一些常见的555定时器的应用：
1. 时钟发生器：555定时器可以用来产生稳定的时钟信号，用于计时、频率测量等应用。
2. 脉冲调宽调制（PWM）：555定时器可以用来产生可调宽度的脉冲信号，常用于控制电机速度、调光等应用。
3. 频率分割器：555定时器可以用来将输入频率分频为更
低的频率，常用于计数、计时等应用。
4. 触发器：555定时器可以用作触发器，在特定的输入条
件下产生输出信号，常用于触发电路等应用。
5. 多谐振荡器：555定时器可以利用其内部的比较器和反馈电路实现多谐振荡器，常用于音频、无线电信号发生器等应用。
6. 脉冲生成器：555定时器可以生成各种不同形式的脉冲信号，比如单脉冲、多脉冲等，常用于时序控制、触发器等应用。
7. 延时器：555定时器可以设置延时时间，当延时时间达到时，产生相应的输出信号，常用于测量、控制等应用。
这些只是555定时器应用的一小部分，实际上它在电子领域中有着广泛的应用，可以满足各种不同的需求。
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555定时器的典型应用及OrCAD／PSpice仿真
时间:2009-12-05 01:00来源:本站整理作者:admin 点击:129次
555定时器的典型应用及OrCAD／PSpice仿真
滕政胜，黄铭(1．百色学院科研处广西百色；2．云南大学信息学院云南昆明)
引言
555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单
片集成电路。
它功能多样，应用广泛，只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路，是脉冲波形产生与变换的重要元器件，广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。
OrCAD／PSpice作为国际上著名的电子设计自动化软件之一，具有仿真速度快、精度高等优点，不仅可以用于电路分析和优化设计，与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化，被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件之一。
例如：基于该软件，Essakhi等人提出了一种微波整流天线的时域模型；Du等人提出了一种从三维时域场分析提取S参数的方法；Zhang等人仿真了E类功率放大器的特性，并进行了实验证实；Sakuta等人分析了低相位噪声振荡器的特性，并计算了有载Q值；Hayahara等人设计了△-∑A／D转换器，并对其信噪比进行了仿真；Brecl等人提出了一维、二维薄膜模型，并模拟了其接触电阻。
这些表明，软件OrCAD／PSpice是现代电子电路设计的有利工具。
本文以OrCAD／PSpice 10.5为工具，对555定时器构成的三种典型电路进行仿真分析，得出了一些有价值的结论。
1555定时器组成框图及工作机理
555定时器的图形符号及管脚图如图1所示，其中管脚1是公共端，管脚2为触发端，管脚3为输出端，管脚4为复位端，管脚5是控制电压输入端，管脚6
为阈值端，管脚7是内部三极管的放电端，管脚8是电源端。
555定时器的内部电路方框图如图2所示，该集成电路由四部分组成：电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、输出缓冲器和放电三极管。
比较器的参考电压由三只5 kΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器
A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2Vcc／3和Vcc／3。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过2Vcc／3时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc／3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时充电，开关管截止。
MR是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接Vcc。
CO是控制电压端(5脚)，平时输出2Vcc／3作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
2单稳态触发器仿真分析
单稳态触发器广泛用于脉冲整形、延时及定时电路中。
单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态，在无外来触发脉冲作用时，电路保持稳态不变，而当有外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态，并输出一个脉宽和幅值恒定的矩形脉冲，输出的脉冲宽度TW等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于R2，C2，则：
运行OrCAD／CaptureCIS，利用Schematics绘制的由555定时器构成的单稳态触发器电路见图3，输入信号Vi为脉冲电压源(VPULSE)，设置其参数如下：
值得注意的是，输入信号VPULSE的重复周期必须大于输出的脉冲宽度TW，输入信号VPULSE的脉宽应小于TW，才能保证每一个正倒置脉冲起作用。
利用OrCAD／PSpice 10.5的瞬态分析功能进行仿真，瞬态分析(Time Domain Transient)是指在给定输入激励信号的作用下，计算电路输出端的瞬态响应，其实质就是计算时域响应。
设置瞬态分析参数从零时刻开始记录数据，到4 ms结束，最大步长为0.1 ms。
进行瞬态分析后，得到图4所示的输出电压波形图，其中类似于锯齿波的是电容C2两端的电压，而方波则是555的输出端Vout的电压波形。
由图4可见，电容C2存在自动充放电过程。
当触发脉冲到达时，电源Vcc通过R2给电容C2充电，从0 V充电到约3.33 V之前，555定时器的输出始终保持高电平，而一旦电容充电到3.33 V，555的输出立即转换为低电平，随后电容C2开始从3.33 V迅速放电到0 V，此后又开始新的充放电过程。
在555的输出端
Vout可以获得周期性的矩形脉冲，而脉冲的宽度约为1.09 ms，与理论计算值1.1R2C2相近。
并且输出脉冲的宽度与输入信号VPULSE的脉宽和幅度无关。
3施密特触发器仿真分析
用555定时器构成的施密特触发器将阀值端和触发端接在一起作为输入端。
运行OrCAD／CaptureCIS，利用Schematics绘制的555定时器构成的施密特触发器电路如图5所示。
输入信号Vi为三角波电压源(VPWL)，设置其参数为：
利用PSpice的瞬态分析功能进行仿真，设置瞬态分析参数从零时刻开始记录数据，到3 ms结束，最大步长为1μs，得到555的输出端Uout的电压波形与输入电压波形如图6所示。
由图6可见，该电路能将输入三角波转换成方波输出，当输入三角波电压升高，输出电平发生转换时所对应的门限电压约为8 V，而当输入三角波电压降低，输出电平发生转换时所对应的门限电压约为4 V，即上门限电压与下门限电压不同，输入与输出间具有迟滞特性。
将输入信号换成正弦信号后，得到输入／输出电压的波形如图7所示，依然表现出迟滞特性，且上门限电压与下门限电压仍分别为8 V和4 V，而这正是施密特触发器电路的工作特性。
仿真结果与理论计算结果的上门限电压(2／3 Vcc)和下门限电压(1／3 Vcc)相符。
4多谐振荡器仿真分析
多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需要外加触发信号便能自动产生矩
形脉冲。
运行OrCAD／Capture CIS，利用Schematics绘制的由555定时器构成的多谐振荡器电路如图8所示。
电路由一个555B芯片、两个电阻和两个电容组成，通过电阻给电容C1充电、放电的过程来产生振荡，从而输出矩形脉冲。
启动PSpice瞬态分析功能，观察电容C1的端电压和555的输出端Vout的电压，得到图9所示的波形。
由图9中发现555定时器构成的多谐振荡器的输出电压Vout始终保持高电平，并没有产生预期的振荡。
4.1OrCAD／PSpice中555多谐振荡器不能起振的原因
分析可知，PSpice中555多谐振荡器不能起振的原因在于起振源。
实际振荡电路之所以能自行起振是由于起振源的存在。
实际振荡电路的起振源主要由两方面因素构成：一是由振荡电路晶体管内部的噪声和电路噪声(电阻热噪声等)引起；二是由电路接通电源瞬间的冲击电流引起。
而直接利用PSpice对图6电路进行模拟仿真时，PSpice会将电路中的555定时器、电阻、电容、电源等元件和电路的接通过程都理想化，即电路中不能产生任何噪声和干扰。
因此，没有起振源，自然就不能产生振荡。
4.2有效起振方法
经查阅相关文献[10]，并经多次实验验证，发现有多种方法可以使电路起振，现介绍其中两种最简单的方法供大家参考：
(1)给电容加初始值(IC值)，本例中只将C1和C2的IC设为0。
电容上的初始电压，只是激发了振荡电路的振荡，没有改变电路起振后的输出波形，也没有影响对振荡电路起振特性的研究。
(2)在瞬态分析仿真设置(Simulstion Settings)中激活初始瞬态偏置点计算(Skip the Initial Transient Biaspoint Calculation)选项，直接使用各元件的起始条件来作瞬态分析。
两种方法都能顺利使555多谐振荡器发生起振，且持续地输出脉冲波形。
4.3仿真结果与理论计算值比较
4.3.1计算指标理论值
4.3.2仿真值
在OrCAD／PSpice中，采用前面提出的模拟振荡电路的起振方法得到555振荡电路输出端的矩形脉冲电压波形，如图10所示。
由图10可见，电源Vcc先通过R1，R2给C1充电，使电容C1从0 V充电到2Vcc ／3，接着从2Vcc／3放电到Vcc／3，又再从Vcc／3充电到2Vcc／3，电容C1形成周期性的充放电过程，从而在555的输出端Vout形成周期性的矩形脉冲波，构成多谐振荡器。
由图10所示，可得输出矩形脉冲特性参数：
仿真结果表明，输出脉冲周期、占空比系数的仿真值与理论值基本相符。
同时分析可知，其值只与电阻、电容值有关，电容上的初始电压，只是激发了振荡电路的振荡，并不会改变电路起振后的输出波形，也不会影响对振荡电路起振特性的研究。
5结语
利用OrCAD／PSpice 10.5对555定时器构成的单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的特性进行了仿真分析。
同时，针对仿真过程中多谐振荡器不起振的问题进行了讨论，提出了振荡电路的有效起振方法，仿真结果与理论计算值基本相符表明OrCAD／PSpice是电子线路设计人员必须掌握的基本工具之一。
(责任编辑：admin)。