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  • 555定时器原理
    2021-11-21 01:45:56

    原理图如下:

    基本构成:有两个比较器和一个RS触发器以及反相器构成。

    比较器原理:同相端电压大于反向端输出为高电平,反之为低电平。

    RS触发器原理:R即为Reset,S即为Set,RS都为低电平,输出Q不变,S输入为1输出为1,反向输出后即为0,R输入为1,输出为0,反向输出后即为1。

    RS触发器真值表:

     

    反相器原理:输出和输入反向。

    基本原理:B端电压固定为3.4V,D端固定为1.7V,当通电后电源给C1充电,E端电压为0V,此时AC两点电压为0V,即A=0,B=3.4,比较器1输出为0,C=0,D=1.7,比较器2输出为1,经过RS触发器反向输出,H点电压为0,再经过反相器输出为1,OUTPUT为1LED被电亮,此时三极管截至,当电容充电到大于3.4V时(4V),E端电压为4V,此时AC两点电压为4V,即A=4,B=3.4,比较器1输出为1,C=3.4,D=1.7,比较器2输出为0,经过RS触发器反向输出,H点电压为1,再经过反相器输出为0,OUTPUT为0LED被熄灭,此时三极管导通,电容的电被放掉,低到3.4V时,回到最初状态,之后进行输出固定频率的正弦波。

        

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  • 555定时器原理及应用(报告)

    万次阅读 多人点赞 2020-06-15 17:26:37
    555定时器简介 1.1 概述 1.2 应用范围 1.3 结构及其工作原理 1.3.1 电路结构 1.3.2 工作原理 二. 555定时器的应用 2.1 555定时器组成施密特触发器 2.1.1 电路结构 2.1.2 工作原理 2.2 555定时器组成单...

    一. 555定时器简介

    1.1 概述

    1.2 应用范围

    1.3 结构及其工作原理

    1.3.1 电路结构

    1.3.2 工作原理

    二. 555定时器的应用

    2.1 555定时器组成施密特触发器

    2.1.1 电路结构

    2.1.2 工作原理

    2.2 555定时器组成单稳态触发器7

    2.2.1 电路结构

    2.2.2 工作原理

    2.3 555定时器组成多谐振荡器

    2.3.1 电路结构

    2.3.2 工作原理

    三. 基于555定时器的救护车发声电路

    3.1 工作原理

    3.2 电路仿真

    参考文献

    555定时器简介

    概述

    555定时器是一种多用途的,集数字、模拟于一体的中规模集成电路,其应用极为广泛。它不仅用于信号的产生和变换,还常用于控制和检测电路中。由于使用灵活、方便,故而在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。

    555定时器分为双极型和CMOS两种类型,它们的结构及其工作原理基本相同岁,没有本质的区别。一般来说,双极型定时器的驱动能力较强,电源电压范围为5~16V,最大的负载电流可以达到200 mA。而CMOS定时器的电源电压范围为3~18V,最大负载电流在4 mA一下,它具有功耗低、输入阻抗高等优点。

    应用范围

    1. 构成施密特触发器(双稳态模式)。此模式下,在DIS引脚空置且不外接电容的情况下,555的工作方式类似于一个RS触发器,可用于构成锁存开关。用于TTL系统的接口,整形电路或脉冲鉴幅等。

    2. 构成单稳态触发器(单稳态模式)。在此模式下,555功能为单次触发,常用于定时延时整形及一些定时开关中。应用范围包括定时器,脉冲丢失检测,反弹跳开关,轻触开关,分频器,电容测量,脉冲宽度调制(PWM)等。

    3. 构成多谐振荡器(无稳态模式)。在此模式下,555以振荡器的方式工作,用于组成信号产生电路。这一工作模式下的555芯片常被用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制(PPM)等电路中。如果使用热敏电阻作为定时电阻,555可构成温度传感器,其输出信号的频率由温度决定。

    555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路,如定时器、分频器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。

    结构及其工作原理

    电路结构

    自从Signetics公司于1972年推出这种产品以后,国际上个主要的电子器件公司也都相继的生产了各自的555定时器产品。尽管产品型号繁多,但是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555.而且,它们的功能和外部引脚排列完全相同。


    555定时器电路结构图

    555定时器的内部电路由分压器、电压比较器C1C2、简单SR锁存器、放电三极管TD以及缓冲器G组成,其内部结构如图 1所示。

    555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当 5 脚悬空(可对地接上0.01 μF \text{μF} μF 左右的滤波电压),则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为   2 3 V cc \ \frac{2}{3}V_{\text{cc}}  32Vcc,C2 的反相输入端的电压为Vcc 若触发输入端 TR 的电压小于   1 3 V cc \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}} 3 1Vcc,则比较器 C2 的输出为 0,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于     2 3 V cc \ \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}}  3 2Vcc,同时 TR 端的电压大于   1 3 V cc \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}} 3 1Vcc*,则 C1 的输出为 0,C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出为 0 电平。*如表 1所示,为555定时器管脚的对应功能。

    555定时器管脚对应功能表

      *序号*   *功能*
    -------- -------------------
      *1*      *接地(GND)*
      *2*      *触发输入(TRI)*
      *3*      *输出(Vo、OUT)*
      *4*      *复位(RESET)*
      *5*      *控制电压(THL)*
      *6*      *阈值输入(THR)*
      *7*      *放电端(DISC)*
      *8*      *电源(VCC)*
    

    放电三极管T为外接电路提供放点电路,在使用定时器时,该三极管的集电极(7脚)一般都要外接上拉电阻。

    R D ‾ \overline{R_{D}} RD为直接复位输入端,当 R D ‾ \overline{R_{D}} RD 为低电平时,不管其他的输入端状态如何,其输入端Vo始终为低电平。

    工作原理

    555定时器功能表
    在这里插入图片描述

    如表 2所示:

    • 当v11 >   2 3 V cc > \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} >3 2Vcc,v12 >   1 3 V cc > \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}} >3 1Vcc时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,简单SR锁存器Q端置0,放电三极管导通,输出端vo为低电平。

    • 当v11 <   2 3 V cc < \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} <3 2Vcc,v12 <   1 3 V cc < \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}} <3 1Vcc时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,简单SR锁存器置1,放电三极管截止,输出端vo为高电平。

    • 当v11 <   2 3 V cc < \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} <3 2Vcc,v12 >   1 3 V cc > \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}} >3 1Vcc时,简单SR锁存器R=1,S=1,锁存器状态不变,电路保持原状态不变。

    1. 555定时器的应用

      555定时器组成施密特触发器

    图片来自知网
    施密特触发器(反向)电路结构图
    图片来自知网

    工作原理

    由555定时器功能表可知,当vI <   2 3 V cc < \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} <3 2Vcc时,vo输出高电平;vI继续增加,若   1 3 V cc < v i \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}} < v_{i} 3 1Vcc<vi<   2 3 V cc \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} 3 2Vcc,输出vo维持高电平不变;vI继续增加,一旦vI >   2 3 V cc > \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} >3 2Vcc时,vo由高电平跳变到低电平。如图 3为 555定时器构成的施密特触发器工作波形及电压传输曲线。

    若将施密特触发器控制电压(5脚)接VIC,通过改变VIC可以调节电路回差电压的大小。

    在这里插入图片描述

    555定时器组成单稳态触发器

    在这里插入图片描述
    单稳态触发器电路结构图
    图片来自知网

    工作原理

    在没有触发信号时,vI处于高电平(vI   >   1 3 V cc \ > \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}}  >3 1Vcc),如果接通电源后Q = 0,vo = 0,T导通,电容通过放电三极管T放电,使得vc = 0 。保持低电平不变。如果接通电源后Q = 1,放电三极管T就会截止,电源通过电阻R向电容C充电,当vc上升到   2 3 V cc \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} 3 2Vcc时,由于R = 0,S = 1,锁存器置0,vo为低电平此时放电三极管T导通,电容C放电,vo保持低电平不变。因此在电路通电后没有触发信号时,电路只有一种稳定状态vo = 0。

    若触发输入端施加触发信号(vI   <   1 3 V cc \ < \frac{\ 1}{3}V_{\text{cc}}  <3 1Vcc),电路的输出状态由低电平跳变为高电平,电路进入暂稳态,放电三极管截止。此后电容C充电,当电容C充电至vc =   2 3 V cc \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} 3 2Vcc时,电路的输出电压vo 由高电平反转为低电平,同时T导通,于是电容C放电,电路返回到稳定状态。电路工作波形如图 5。

    若忽略T的饱和压降,则可以得到vc从零电平上升到   2 3 V cc \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} 3 2Vcc需要的时间,即为输出电压vo的脉宽tw

    t w = R C l n 3 ≈ 1.1 R C \begin{matrix} t_{w} = RCln3 \approx 1.1RC \end{matrix} tw=RCln31.1RC
    在这里插入图片描述

    555定时器组成多谐振荡器

    电路结构

    在这里插入图片描述

    工作原理

    在这里插入图片描述

    当电源接通时,电容C被充电,当vc上升到   2 3 V cc \frac{\ 2}{3}V_{\text{cc}} 3 2Vcc时,使得vc为低电平,同时放电三极管T处于导通状态,此时电容C通过R_2和T放电,vc下降,当vc下降到 1 3 V cc \frac{1}{3}V_{\text{cc}} 31Vcc时,vo翻转为高电平。电容充电放电,循环往复,电容器C放电时间为

    t pL = R 2 C l n 2 ≈ 0.7 R 2 C \begin{matrix} t_{\text{pL}} = R_{2}Cln2 \approx 0.7R_{2}C \end{matrix} tpL=R2Cln20.7R2C

    当放电结束时,T截止,Vcc将通过R1、R_2向电容器C充电,vc 1 3 V cc \frac{1}{3}V_{\text{cc}} 31Vcc上升到 2 3 V cc \frac{2}{3}V_{\text{cc}} 32Vcc所需要的时间为

    t pH = ( R 1 + R 2 ) C l n   2 ≈ 0.7 ( R 1 + R 2 ) C \begin{matrix} t_{\text{pH}} = \left( R_{1} + R_{2} \right)Cln\ 2 \approx 0.7\left( R_{1} + R_{2} \right)C\end{matrix} tpH=(R1+R2)Cln 20.7(R1+R2)C

    当vc上升到 2 3 V cc \frac{2}{3}V_{\text{cc}} 32Vcc时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是,在电路的输出端会得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图 6所示。

    f = 1 t pL + t pH ≈ 1.43 ( R 1 + 2 R 2 ) C # 2.3.2.3 \begin{matrix} f = \frac{1}{t_{\text{pL}} + t_{\text{pH}}} \approx \frac{1.43}{\left( R_{1} + 2R_{2} \right)C}\# 2.3.2.3 \\ \end{matrix} f=tpL+tpH1(R1+2R2)C1.43#2.3.2.3

    电路输出波形的占空比为

    q ( % ) = R A R A + R B × 100 % # 2.3.2.4 \begin{matrix} q\left( \% \right) = \frac{R_{A}}{R_{A} + R_{B}} \times 100\%\# 2.3.2.4 \\ \end{matrix} q(%)=RA+RBRA×100%#2.3.2.4

    1. 基于555定时器的救护车发声电路

      1. 工作原理

    电路由两只555定时器、电阻、电容、扬声器组成,两只555定时器都工作在多谐振荡状态。555(0)的工作频率比较低,频率由555(0)的第3脚输出振荡方波,通过R3用来控制555(1)的振荡频率。
    在这里插入图片描述
      因为555的第5脚控制端外接一个参考电压,可以改变触发电平值,当555(0)的3脚输出方波为低电平时,通过R3加到555(1)的5脚,555(1)的振荡频率就变低,当555(0)的3脚输出为高电平时,555(1)的振荡频率变高,其变化的信号通过C3,使扬声器发出高、低音交错的鸣救护车的警笛声。改变R4、R5、C2的值,警笛声的频率也会发声相应的变化。

    由之前得到的公式:

    t pH = ( R 1 + R 2 ) C l n   2 ≈ 0.7 ( R 1 + R 2 ) C t_{\text{pH}} = \left( R_{1} + R_{2} \right)Cln\ 2 \approx 0.7\left( R_{1} + R_{2} \right)C tpH=(R1+R2)Cln 20.7(R1+R2)C

    将参数带入,可以计算uo1的高电平持续时间为:

    t pH = 1.1 s t_{\text{pH}} = 1.1s tpH=1.1s

    可以得到uo1 = 11V,Uco=8.8V,UT+=8.8V ,UT-=4.4V。

    T 1 = ( R 1 + R 2 ) Cln U cc − U T − U cc − U T + + R 5 C 2 l n 2 T_{1} = \left( R_{1} + R_{2} \right)\text{Cln}\frac{U_{\text{cc}} - U_{T -}}{U_{\text{cc}} - U_{T +}} + R_{5}C_{2}ln2 T1=(R1+R2)ClnUccUT+UccUT+R5C2ln2

    得到T1,所以低频率 $f_{1}\ $为

    f 1 = 1 T 1 =   611 H z f_{1} = \frac{1}{T_{1}} = \ 611Hz f1=T11= 611Hz

    所以uo1低电平持续时间为

    t L = R 2 C 1 l n 2 t_{L} = R_{2}C_{1}ln2 tL=R2C1ln2

    得到 t L = 1.04 s t_{L} = 1.04s tL=1.04s,uo1 = 0.2V,Uco=8.8V,UT+=6V ,UT-=3V。

    同理,可得到T2 ,继而算出高频率 f 2 = 1 T 2 = 876 H z f_{2} = \frac{1}{T_{2}} = 876Hz f2=T21=876Hz

    电路仿真

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    参考文献

    1. 康华光.电子技术基础------数字部分[M].第五版.高等教育出版社.2005.07:414-423.

    2. 朱红永,陈勇,王博.555定时器构成的报警电路设计[J].内燃机与动力装置,2009,(S1):65-66.

    3. 李莹.555定时器典型应用电路及其PCB设计[J].天津职业院校联合学报,2016,18(04):80-86.

    4. 邹岚.555定时器的典型电路及其实际应用[J].化工自动化及仪表,2017,44(04):406-409+414.

    5. 李君,王兆欣,宋亚姬.论电路实验在555定时器一课中的应用[J].电子测试,2018,(17):115-116.DOI:10.16520/j.cnki.1000-8519.2018.17.061

    6. 姚远香. ne555救护车警笛电路http://www.elecfans.com/d/711627.html[DB/CD]. 2018-07-17

    7. zhouyr006救护车扬声器发声电路https://wenku.baidu.com/view/3ccd93b511661ed9ad51f01dc281e53a59025137.html [DB/CD]2019-03-30

    展开全文
  • 介绍了应用555定时器原理。经典脉冲波形的产生及其整形
  • 555定时器工作原理及应用引脚图.doc
  • 555定时器原理及应用

    2011-05-05 16:28:36
    555定时器的内部电路、原理分析、主要应用
  • 555定时器原理与应用

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    555原理 定时器 应用,例题指导希望下载,很好资源
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    555定时器原理

    555定时器是数模结合的集成电路,它的内部结构由三个串联的5k电阻、两个比较器、一个RS触发器、一个反向器和放电开关管T组成。三个串联电阻接电源VCC,每个电阻上的压降是1/3VCC。上面的比较器的同相端接2/3VCC,下面的比较器反相端接1/3VCC,这两个电压要记住,经常要用到的。

    36a1c99b11e29aed7e573b76d0e6ee8d.png

    555定时器内部线路图

    6脚是高触发端,2脚是低触发段。RS触发器是由2个与非门的输入端和输出端交叉反馈连接,RS触发是双稳态触发器,有0态和1态。3脚是输出端,7脚是放电端,如果输出低电位,RS触发器Q端置1,开关管放电,7脚拉低成低电位;如果7脚接上拉电阻,则7脚电位与输出端3脚相同。

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    555定时器引脚图

    8baec7d17e7e9f498555084dadd6dd0e.png

    555定时器引脚功能表

    ▼ 单稳态模式

    在单稳态工作模式下,555定时器作为单次触发脉冲发生器工作。当触发输入电压降至VCC的1/3时开始输出脉冲。输出的脉宽取决于由定时电阻与电容组成的RC网络的时间常数。当电容电压升至VCC的2/3时输出脉冲停止。根据实际需要可通过改变RC网络的时间常数来调节脉宽。

    输出脉宽t,即电容电压充至VCC的2/3所需要的时间由下式给出:

    a3b262ef1f8479f950118b2fe614ef85.png

    虽然一般认为当电容电压充至VCC的2/3时电容通过OC门瞬间放电,但是实际上放电完毕仍需要一段时间,这一段时间被称为“弛豫时间”。在实际应用中,触发源的周期必须要大于弛豫时间与脉宽之和(实际上在工程应用中是远大于)。

    ▼ 双稳态模式

    双稳态工作模式下的555芯片类似基本RS触发器。在这一模式下,触发引脚(引脚2)和复位引脚(引脚4)通过上拉电阻接至高电平,阈值引脚(引脚6)被直接接地,控制引脚(引脚5)通过小电容(0.01到0.1μF)接地,放电引脚(引脚7)浮空。所以当引脚2输入高电压时输出置位,当引脚4接地时输出复位。

    ▼ 无稳态模式

    无稳态工作模式下555定时器可输出连续的特定频率的方波。电阻R1接在VCC与放电引脚(引脚7)之间,另一个电阻(R2)接在引脚7与触发引脚(引脚2)之间,引脚2与阈值引脚(引脚6)短接。工作时电容通过R1与R2充电至2/3VCC,然后输出电压翻转,电容通过R2放电至1/3VCC,之后电容重新充电,输出电压再次翻转。

    无稳态模式下555定时器输出波形的频率由R1、R2与C决定:

    8bcddc43f52cf8ff27cd260514d7232c.png

    对于双极型555而言,若使用很小的R1会造成OC门在放电时达到饱和,使输出波形的低电平时间远大于上面计算的结果。为获得占空比小于50%的矩形波,可以通过给R2并联一个二极管实现。这一二极管在充电时导通,短路R2,使得电源仅通过R1为电容充电;而在放电时截止,以达到减小充电时间降低占空比的效果。

    四种555定时器方波电路

    01

    占空比可调的方波发生器

    CB555定时器的工作原理表如下:

    0072bf21ea4d409935d769fcde55b043.png

    CB555定时器工作原理表

    3740f494b416c9ad8c58112de5117286.png

    利用CB555定时器设计方波电路原理图

    占空比可调的方波信号发生器分析如上图所示,电路只要一加上电压VDD,振荡器便起振。刚通电时,由于C上的电压不能突变,即2脚电位的起始电平为低电位,使555置位,3脚呈高电平。C通过AR、D1对其充电,充电时间CRtA7.0-充。压充到阈值电平2/3VDD时,555复位,3脚转呈低电平,此时C通过Dl、RB、555内部的放电管放电,放电时间CRtB7.0-放。则振荡周期为放充ttT。

    0fc2d440824bc87b0f37be2349917b10.png

    02

    555定时器的方波发生器

    这是一个无线电信号线路和电视的最有用的方波发生器项目。方波是最适合用于测试信号的中频(IF)地带,将通过中频变压器没有任何衰减,不管是什么电路的调谐频率。

    555TImer是配置非稳态运行,这意味着它将触发本身作为一个多谐振荡器自由运行。计时元件电阻R1、R2和电容器(C1~C6)的值已在下图标出;六个电容器分别产生六种频率,即1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz、100kHz。

    9d2cc8875dc293e1cbd52520ef2a0e1f.png

    03

    秒信号的发生电路

    秒信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。需要的芯片有集成电路555定时器,还有电阻和电容。下图为其电路图:

    209060b10be384457d7efe6134cc71a9.png

    振荡电路是数字钟的核心部分,它的频率和稳定性直接关系到表的精度。因此选择555定时器构成的多谐振荡器,其中电容C1为47微法,C2为0.01微法,两个电阻R1=R2=10K欧姆。此时在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波,其振荡频率为:

    f=1.43/[(R1+2R2)C]

    由公式代入R1,R2和C的值得,f=1Hz,即其输出频率为1Hz的矩形波信号。

    04

    555定时器实现波形发生器

    555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

    在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3,C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为低电平。

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    多谐振荡器原理图

    THR和TRI分别为基准电压为2VCC/3和VCC/3的两个比较器;当初始电容C1两端的电压值小于VCC/3时,输出端输出高电平,则在输出端和C1之间产生电位差,于是通过二极管D1给电容充电,在C1两端电压小于2VCC/3时输出端一直输出高电平;当电容两端电压由充电上升到2VCC/3时,555定时器输出端输出低电平,此时电容C1两端的电压高于输出端,于是电容放电,直到电容两端电压降到VCC/3,输出端电压变为高电平,于是产生稳定的方波。

    其中占空比和方波的频率由两个电位器来调节。充电的时间由电流的大小决定,即由充放电的电路中的电阻大小所决定,故可通过调节充电和放电电路中的电阻的大小来调节方波的占空比和频率。

    (1)积分电路

    通过运算放大器构成的反相积分器。通过积分电路可将方波滤成三角波。

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    (2)RC低通滤波

    通过对电容C4的充电和放电,可将规则三角波滤成规则的正弦波。

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  • 电子设计教程53:555定时器工作原理与常见应用

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    555定时器原理   有很多芯片厂家都生产了自己的555定时器产品。尽管产品的型号繁多,但最后三位都是“555”。一般来说,多数555定时器的功能与外部引脚的排列都完全相同。   以NE555为例,它包含3个5K电阻,...

      555定时器是一种多用途的数字、模拟混合集成电路,利用它能很方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便,更重要的是,它很便宜,批量成本不到5毛钱,所以555定时器在电子玩具、家用电器等许多领域中都得到了广泛应用。

    555定时器原理

      有很多芯片厂家都生产了自己的555定时器产品。尽管产品的型号繁多,但最后三位都是“555”。一般来说,多数555定时器的功能与外部引脚的排列都完全相同。
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      以NE555为例,它包含3个5K电阻,可以把电源电压分成3等份。3个5K电阻便是555定时器名称的由来。为了方便描述,我们把2个参考电压分别命名为VH与VL。如果第5脚CONT没有外接固定电压Vco,则VH=2/3Vcc,VL=1/3Vcc;否则VH=Vco,VL=Vco/2。
      它还包含2个比较器,C1与C2,此处的C是比较器comparator的缩写,并不是电容。为了方便描述,我们称C1的输出电压为Vc1,C2的输出电压为Vc2。第6脚THRES接输入IN1,第2脚TRIG接输入IN2。比较器用于判断各自的输入电压与参考电压的大小。
      比较器后边接RS触发器。其中第4脚RESET是触发器的复位,如果RESET接低电平,那么芯片的输出也是低电平。
      RS触发器后接放电三极管Q,如果Q导通,相当于把第7脚DISCH接到GND上。触发器之后还有一个缓冲器G,作用是提高电路的带负载能力,让555的第3脚OUT能够输出较大的电流。
      一般情况下,讲述555定时器的时候都要提到内部的各个器件的工作逻辑,比如RS触发器的原理:当R有效的时候,RS触发器输出低电平;S有效的时候,RS触发器输出高电平;RS触发器输出高电平的时候,三极管导通。但这种理解方式,会多绕很多弯,比如Vc1=0且Vc2=1时,相当于S有效,RS触发器会输出高电平,然而芯片最终的输出却是低电平,与RS触发器的逻辑相反。因此不如不要强调内部器件的工作逻辑,直接根据输入查表,判断输出。
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    555定时器接成施密特触发器

      对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号,施密特触发器有不同的阈值(门限)电压。
      将555定时器的2个输入端接到一起,作为1个新的输入端,即可得到施密特触发器。有时为了提高电路的稳定性,会在CONT接滤波电容。先不接外部的参考电压,则VH=2/3Vcc,VL=1/3Vcc。设输入信号为Vi。首先分析Vi从0开始逐渐升高的过程:
    1.Vi<VL<VH,Vc1=0 ,Vc2=1 ,查表可知,OUT=1;
    2.VL<Vi<VH,Vc1=0 ,Vc2=0 ,OUT不变,还是1;
    3.VL<VH<Vi,Vc1=1 ,Vc2=1 ,OUT=0;
      此后Vi继续增大,输出也不会变化,所以分析Vi从大于VH开始下降的过程:
    4.VL<Vi<VH,Vc1=0 ,Vc2=0 ,OUT不变,但这次是0;
    5.Vi<VL<VH,Vc1=0 ,Vc2=1 ,OUT=1。
    在这里插入图片描述

    555定时器用作单稳态触发器

      所谓的单稳态,就是一个稳定状态的意思。假设最终的输出稳定为低电平,虽然在外界条件的影响下,输出可以变为暂稳态,即暂时变为高电平,但最终还是变成低电平。用单稳态的特性可以设计一个延时关闭的灯,假设灯按下去以后,不会立刻关闭,而是延时一段时间再关闭,且延时的这段时间可以自行设置。
      将555定时器与RC串联形成的延时环节结合起来,可以做成单稳态触发器。把IN2作为触发信号的输入端,使用按键K1来模拟控制信号,默认情况下IN2为高电平,K1按下去的时候IN2变为低电平。将电阻R1与电容C1串联在Vcc与GND之间,阻容连接的一点接IN1与555内置的三极管集电极。输出端使用2个LED来指示电路的输出电平。构成单稳态触发器如下:
    在这里插入图片描述

      假设电路板安全上电以后,按键K1没有按下(IN2=Vcc),此时555的输出不好判断,因此可以分情况讨论。

    1. 假设555输出低电平。如果电容C1内储存有电荷,会通过已经导通了的三极管快速释放掉,所以IN1=0<VH,IN2=Vcc>VL,根据功能表,此时555的输出将保持上一个状态不变,所以这是一种稳定的状态。
    2. 假设555输出高电平。此时三极管截止,则Vcc通过电阻向电容充电,当电容的电压IN1>VH的时候,已知IN2>VL,所以555输出低电平,三极管导通,回到上一种状态。因此高电平是暂稳态,它持续的时间就是电容从开始充电,到电压大于VH的用时。
        在没有触发信号的时候,555输出低电平的状态将稳定不变。如果触发脉冲的下降沿到达IN2,那么IN2<VL,同时由于IN1<VH,结果是555输出高电平,三极管截止,变成暂稳态,持续一段时间后变为稳态。
        输出信号中,高电平持续的时间,就是暂稳态持续的时间,也是电容充电到VH所用的时间。这个时间可以结合RC充放电的关系计算出来,大约为1.1倍的时间常数。
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      以下是波形的实测,黄色是电容上的电压,蓝色是输出电压,当按下按键以后,输出高电平,电容开始充电。电容充电到一定的程度以后,输出低电平,电容放电。
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    555定时器用作多谐振荡器

      多谐振荡器是一种自激振荡器。在接通电源以后,不需要外加触发信号,便能自动产生矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量,所以习惯上由将矩形波的振荡器称为多谐振荡器(也有资料称之为非稳态模式)。之前用施密特触发器实现了矩形波发生电路,既然555定时器可以作为施密特触发器,在此基础上,改成多谐振荡器并不困难。接下来用多谐振荡器做一个交替闪烁的双色灯。
      首先,把IN1与IN2连接到一起,先做出施密特触发器。
    然后,仍然以电容的电压作为输入信号,并想办法把电容的电压会维持在施密特触发器的2个阈值之间。把555的输出连接到电容上,则输出高电平的时候为电容充电,输出低电平的时候让电容放电。不过实际应用中,为了减轻555定时器的负担,用Vcc为电容充电,通过放电三极管来使电容放电。 当三极管通过电阻连接Vcc时,三极管的集电极(555定时器的第7脚)的电平与555的输出其实一样。
    在这里插入图片描述

      接下来分析电容电压与555定时器输出端关系。设电容电压为Vi。首先分析Vi从0开始逐渐升高的过程:
    1.Vi<VL<VH,Vc1=0 ,Vc2=1 ,OUT=1,三极管截止,Vcc通过R1与R2为电容充电,Vi逐渐升高。
    2.VL<Vi<VH,Vc1=0 ,Vc2=0 ,OUT不变,还是1,电容继续充电,Vi继续升高。
    3.VL<VH<Vi,Vc1=1 ,Vc2=1 ,OUT=0,三极管导通,电容通过R2与导通了的三极管放电,Vi逐渐降低。
    4.VL<Vi<VH,Vc1=0 ,Vc2=0 ,OUT不变,但这次是0,电容继续放电,Vi继续降低。
    5.Vi<VL<VH,Vc1=0 ,Vc2=1 ,OUT=1,回到状态1,循环往复。
      通过以上分析可以看出,电容上的电压将在VH与VL之间反复振荡,555定时器的输出在电容充电期间为高电平,在电容放电期间为低电平。
      当电容充电时,电阻值为R1+R2。电容放电时,电阻值为R2,充放电时间与电阻的阻值成正比,所以,此电路的占空比始终大于50%。如果希望得到小于或者等于50%的占空比,可以利用二极管的单向导电性,使得充电与放电经过不同的路径。如下图改进电路:
    在这里插入图片描述

      充电时间T1正比于W1×C1(忽略二极管的电阻,应用一阶RC电路三要素法可以算出T1= W1×C1×ln 2),放电时间T2正比于W2×C1(T2= W2×C1×ln 2),输出脉冲的占空比为:
    在这里插入图片描述

      如果W1=W2,那么电路的占空比就是50%。调节W1与W2的大小,也可以改变电路的振荡周期。
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      以下是输出波形实测。
    在这里插入图片描述

      把电路的输出端接LED,当改变电路的占空比时,LED亮起来的时间会改变。由于人的眼睛有视觉暂留,如果电路的振荡频率非常高,可以做成亮度可调的LED灯。

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