555定时器的电路结构与功能
555 定时器和单稳态触发器
电路与电子技术
时序逻辑电路
1.2
单稳态触发器
555 定时器和单稳态触发器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.由５５５ 定时器构成的单稳态触发器
图所示是由５５ ５ 定时器构成的 单稳态触发器。 图中， R 和C 是 外接元件， 触发 脉冲由触发输入 端２ 脚送入。
时序逻辑电路
1.2
单稳态触发器
2.单稳态触发器的应用
555 定时器和单稳态触发器
该扭环形计数器的模数为８ 。
时序逻辑电路
1.1
555 定时器
2.功能描述
555 定时器和单稳态触发器
当CON 没有外接电压时， ３ 个电阻对电源电压进行分压， 每
个电阻上的压降为
。换句话说， 比较器C１ 的同相输入
端（即CON 端） 电压为
， 比较器C２ 的反相输入端电
压为
时序逻辑电路
1.2
单稳态触发器
１） 脉冲整形 实际应用时， 输入脉冲的波形往往是不规则的。因为单稳态触 发器的输出只有“０” 和“１” 两种状态， 合理的调节RC 的值， 就可以把不规则的输入信号整形成幅度和宽度一定的矩形波。 ２） 定时或延时 输出uo 的脉宽tw 仅仅取决于R 和C ，通过改变R 和C的值，可 以进行定时或延时控制。
1.单稳态触发器的特点
555 定时器和单稳态触发器
触发器可分为双稳态触发器和单稳态触发器。 在触发条件满足 时， 从一个稳态转变到另一个稳态， 即“０” 和“１” 都是稳态。 单稳态触发器只有一个稳态， 另一个状态为暂态， 在触发条件 满足时， 从稳态转变到暂态， 经过一段时间后有自行恢复到稳 态。
电路与电子技术
时序逻辑电路
1.1
555 定时器
555时基电路工作原理
555时基电路工作原理概述：555时基电路是一种非往往用的集成电路，它可以用作多种电子设备中的时基或者定时器。
本文将详细介绍555时基电路的工作原理，包括内部结构、引脚功能、工作模式以及实际应用。
一、内部结构：555时基电路由23个晶体管、2个电容器和15个电阻器组成。
它的内部结构分为两个比较器、RS触发器、RS锁存器、电流源以及输出级等几个部份。
其中比较器用于比较电压，RS触发器用于存储输入信号，RS锁存器用于锁存输出信号。
二、引脚功能：1. GND（引脚1）：接地引脚，连接到电路的负极。
2. TRIG（引脚2）：触发引脚，用于接收外部触发信号。
3. OUT（引脚3）：输出引脚，输出555时基电路的信号。
4. RESET（引脚4）：复位引脚，用于将555时基电路复位。
5. CTRL（引脚5）：控制引脚，用于控制555时基电路的工作模式。
6. THRESH（引脚6）：阈值引脚，用于设置比较器的阈值电压。
7. DISCHARGE（引脚7）：放电引脚，用于控制电容器的放电。
8. VCC（引脚8）：电源引脚，连接到电路的正极。
三、工作模式：555时基电路有三种主要的工作模式：单稳态（monostable）、双稳态（bistable）和震荡态（astable）。
1. 单稳态（monostable）模式：在单稳态模式下，当TRIG引脚接收到一个负脉冲时，输出引脚OUT会产生一个正脉冲，持续时间由外部电容和电阻决定。
在单稳态模式下，CTRL引脚不起作用。
2. 双稳态（bistable）模式：在双稳态模式下，CTRL引脚被连接到电源或者地，通过改变CTRL引脚的电平可以改变输出引脚OUT的状态。
当CTRL引脚为高电平时，OUT引脚为低电平；当CTRL引脚为低电平时，OUT引脚为高电平。
3. 震荡态（astable）模式：在震荡态模式下，CTRL引脚被连接到电源或者地，通过改变CTRL引脚的电平可以改变输出引脚OUT的频率和占空比。
555定时器
一、555定时器的电路结构及功能
4.5～16V
电压 控制端
CO TH
高电平 触发端 TR
低电平 触发端
+VCC 8
5kΩ
5
+ C1
－
6
5kΩ
2
+
－ C2
5kΩ
1
R 4
G1 Q
&
G2 &Q
复位端 低电平有效
G3
&
3 uO
7D T
放电端
+VCC 8
R
40
CO 5 TH 6
TR 2
5kΩ + C1 －
5kΩ + －
5kΩ C2
G1 Q
&
1
G2 &Q
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。
G3
0
&
3 uO
7D T
CO
TH
＞2VCC/3
TR
＞VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 0
G1 Q
&
－ 6
1
5kΩ
2
+
1
G2 0
&Q
－ 5kΩ C2
G3 &
3
0
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。
555集成定时 器及应用
概述
❖ 555定时器是一种中规模集成器件，利用它可 组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振 荡器等电路。尽管555定时器产品的型号繁多， 但它们的电路结构、功能及外部引脚排列都 是基本相同的。可分为TTL型和CMOS型两 类。TTL单定时器型号的最后3位数字为555， 双定时器的为556；CMOS单定时器的最后3 位数字为7555，双定时器的为7556.
ne555定时器引脚图及功能
ne555定时器引脚图及功能(gōngnéng)555定时器又称时基电路。
555定时器按照(ànzhào)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，正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向(fāngxiàng)排列。
555 定时器的功能主要由两个比较(bǐjiào)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。
它的各个(gègè)引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地(jiēdì)，一般情况下接地。
2脚：低触发(chùfā)端TR。
3脚：输出(shūchū)端Vo4脚：是直接清零端。
当此端接(duān jiē)低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：VC为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：高触发端TH。
7脚：放电端。
该端与放电管集电极相连(xiānɡ lián)，用做定时器时电容的放电。
8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围(fànwéi)是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。
555定时器介绍
555定时器及其应用555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能中规模集成电路。
只要外部配接少数几个阻容元件便可以组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。
555定时器根据内部器件类型可分为双极型（TTL型）和单极型（COMS型），它们均有单或双定时器电路。
双极型型号为555（单）和556（双），电源电压使用范围为5~16V，输出最大负载电流可达200mA。
单极型型号为7555（单）和7556（双），电源电压使用范围为3~18V，但输出最大负载电流为4Ma。
此外，555定时器还可输出一定的功率，可驱动微电机、指示等、扬声器等。
它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电气与电子玩具等领域都有着广泛的应用。
555定时器的电路结构及其功能图6-28（a）、（b）所示分别为双极型555单定时器内部逻辑电路结构图和逻辑符号图。
外部有8个引脚，各引脚的名称如图所示。
电路内部C1、C2电压为比较器，G1、G2与非门组成基本RS触发器，经反相缓冲器G3输出为Q。
集电极开路的三极管VT(又称放电管)由Q控制其导通或截止。
现结合电路内部工作原理介绍有关引脚的功能。
555定时器电路由三个5KΩ电阻构成分压器，当控制电压输入VC悬空时，=2／3Vcc,比较器C2的反相输入端的参比较器C1的同相输入端的参考电压为u1+考电压为u2_=1／3Vcc。
如果VC端外加控制电压U I C,则u1+=u IC,而u2_=1／2u IC 对于C1、C2比较器输出uc与输入的关系，取决于相同输入电压u+与反相输入端电压u_的比较，即当u+＞u_时，输出uc为高电平（1态）；当u=＜u_时，输出uc为低电平（0态）。
对G1和G2构成的基本RS触发器，若直接复位端R D=1，则：当uc1=0,uc2=1时，Q=1,Q=0；当uc1=1,uc2=0时，Q=0,Q=1；当uc1=1,uc2=1时，Q和Q维持由上述两种情况中的一种输出过渡来的状态。
555定时器
tPL 0.7(R1 R2 )C
（11.10）
第二个暂稳态的脉冲宽度tPH，即电容两端的电压Uc
从Байду номын сангаас
2 3 VCC
下降到
1 3 VCC
所需时间：
tPH 0.7R2C
（11.11）
一个振荡周期时间为：
T t pL t pH 0.7(R1 2R2 )C
（11.12）
1.3 555定时器组成单稳态触发器
单稳态触发器有如下几个特点： （1）有一稳态，一个暂稳态； （2）有外来触发信号时，电路由稳态翻转为暂稳态；
（3）暂稳态是一个不长久状态，经过一段时间以后， 电路会自动返回到稳态。
单稳态触发器广泛应用于脉冲波形的变换和延时中。
用555定时器组成的单稳态触发器电路图如图11-28 所示。
Vcc
R
7
4 3
时器组成的单稳态触发器波形图如图11-29所示：
图11-29 555定时器组成的单稳态触发器的波形图
1.4 555定时器组成施密特触发器
施密特触发器的最大特点是能够把缓慢变化的输入信 号整形成边沿陡峭的矩形脉冲，同时，施密特触发器还 可利用其回差电压来提高电路的抗干扰能力，可对信号 进行整形、波形变换和幅度限制等功能。555定时器组成 施密特触发器的电路图11-30所示。
（3）当Vi降到
1 3
VCC
时，由于比较器C1＝1，C2=0,触发
器置1，uo 1 ，此后，Vi继续下降到0，但过程中 uo 1 状态
不会改变。
电工电子技术
电工电子技术
555定时器
1.1 555定时器的结构及工作原理 555定时器是一种功能强大且非常实用的模拟数字混
555定时器的电路解析
1、模拟功能部件
（1）、电阻分压器
VCC经３个５K欧姆的电阻分压后，提供基准电压：当不外接固定电压C-V时， UR1=2/3VDD , UR2=VDD/3；当外接固定电压U时，UR1=U , UR2=U/2
（2）、电压比较器C1和C2
〈1〉TH≥2/3VDD 、TR ≥VDD/3时，输出uo1=1，uo2=0， Q=0 Q =１。
3、UI≥2/3VDD时，Uo1=0、Uo2=1、 Q=0、Q=1，UO由UOH→UOL，即UO=0。 当UI上升到2/3VCC时，电路的输出状态发生跃变。 4、UI再增大时，对电路的输出状态没有影响。
（二）、下降过程 1、UI由高电平逐渐下降，且1/3VDD＜UI＜2/3VDD时，Uo1=0、Uo2=0。 基本RS触发器保持原状态不变。即 Q =0、Q=1，输出UO=UOL
使电路迅速由暂稳态返
回稳态，uO1=UOH （全0出1）。 uO= UOL。
从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电， 使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
单稳态触发器工作波形
2. 主要参数
（1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。 tw ≈0.7RC
（2） 恢复时间tre 暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状态。
〈2〉TH ＜ 2/3VDD 、TR ＜ VDD/3时，输出uo1=0，uo2=1， Q=1 Q =0 。
〈3〉TH ＜ 2/3VDD 、TR ≥VDD/3时， uo1=0，uo2=0， Q、 Q状态维持不变。 （3） R为直接置0端，低电平有效。 （4）集电极开路的放电管V、输出UO=0时，V导通，输出UO=1时，V截止。
用555定时器组成单稳态触发器
一、电路结构
NE555内部结构及应用电路
555定时器及其应用555定时器是一种中规模的集成定时器，应用非常广泛。
通常只需外接几个阻容元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。
555定时器有TTL集成定时器和CMOS集成定时器，它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。
TTL型号最后数码为555，CMOS 型号最后数码为7555。
一、555的结构组成和工作原理555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的器件，下图为其内部组成和引脚图。
内部电路原理图等效逻辑图引脚图由图知，电路由一个分压器，两个电压比较器，一个R-S触发器，一个功率输出级和一个放电晶体管组成。
比较器A1为上比较器，由BG1~BG8组成，它是由一个NPN管的复合结构做输出级的两级差分放大器。
上比较器的反相输入端固定设置在2/3V CC上，它的同相输入端⑥脚称作阈值端（或高触发端），常用来测外部时间常数回路电容上的电压。
比较器A2为下比较器，由BG9~BG13组成，它是由一个PNP管组成的复合输出级的差分放大器。
上比较器的同相输入端固定设置在1/3V CC上，反向入端②脚称作触发输入端，用来启动电路。
电路中的比较器的主要功能是对输入电压和分压器形成的基准电压进行比较，把比较的结果用高电平"1 "或低电平"0" 两种状态在其输出端表现出来。
555 电路中的R-S触发器是由两个与非门交叉连接，上图中是由BG14~BG18构成。
其中BG15和B G14的基极分别受上比较器和下比较器的输出端控制。
A1控制R端，A2控制S端。
为了使R-S 触发器直接置零，触发器还引出一个④端，只要在④端置入低电平"0"，不管触发器原来处于什么状态，也不管它输入端加的是什么信号，触发器会立即置零，即Q=O=Uo所以④端也称为总复位端。
BG18~BG21构成功率输出级，③脚为输出端，能输出最大为200mA的电流，故课直接驱动小型电机、继电器、地租扬声器等功率负荷。
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一、555定时器的电路结构与功能
555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路,利用它能极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，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。
图6.25是国产双极性定时器CB555的电路结构图。
它由比较器C1 和C2 、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管三部分组成。
图6.25 CB555的电路结构图
：比较器C1 的输入端（也称阈值端，用TH标注）
：比较器C2 的输入端（也称触发端，用标注）
C 和C 的参考电压（电压比较的基准）和由V 经三个5kΩ电阻分压给出。
(在控制电压输入端悬空时，，。
如
果外接固定电压，则 )
是置零输入端，则输出端，不受其他输入状态的影响。
正常
工作时必须使。
图中的数码1～8为器件引脚的编号。
通过分析可以得到如下所示的CB555的功能表。
CB555的功能表
低
低
不变
高
高
为了提高电路的带负载能力，还在输出端设置了缓冲器G4 。
如果将端经过
电阻接到电源上，那么只要这个电阻的阻值足够大，为高电平时也一定
为高电平，为低电平时也一定为低电平。
555定时器能在很宽的电源电压范围内工作，并可承受较大的负载电流。
双极性555定时器的电源电压范围为5～16 V，最大的负载电流达200mA。
CMOS型7555定时器的电源电压范围为3～18 V，但最大负载电流在4mA以下。
可以设想，如果使和的低电平信号发生在输入电压信号的不同电平，那么输出与输入之间的关系将为施密特触发特性；如果在加上一个低电平触发信号以后，经过一定的时间能在端自动产生一个低电平信号，就可以得到单
稳态触发器；如果能使和的低电平信号交替地反复出现，就可以得到多谐振荡器。
二、用555定时器接成的施密特触发器
将555定时器的阈值输入端和触发输入端连在一起，便构成了施密特触发器，如下图。
图6.26 用555定时器接成的施密特触发器图6.27 图6.26的电压传输特性
当输入如图6.27所示的三角波信号时，则从施密特触发器的端可得到方波输出。
如将图中5脚外界控制电压 ,改变的大小，可以调节回差电压范围。
如
果在555定时器的放电BJT输出端（7脚）外接一电阻，并与另一电源相连，则由输出的信号可实现电平转换。
三、用555定时器接成的单稳态触发器
由555构成的单稳态触发器及工作波形如下图所示。
图6.28 用555定时器接成的单稳态触发器图6.29 图6.28电路的电压波形图电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻R向电容C充电，
当上升到时，触发器复位，为低电平，放电BJT T导通，电容C
放电，电路进入稳定状态。
若触发输入端施加触发信号（），触发
器发生翻转，电路进入暂稳态，输出高电平，且BJT T截止。
此后电容C充
电至 = 时，电路又发生翻转，为低电平，T导通，电容C放电，
电路恢复至稳定状态。
如果忽略T的饱和压降，则从零电平上升
到的时间，即为输出电压的脉宽：=RCln3≈1.1RC
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的取值在几百欧姆之间，电容取值为几百皮法到几百微法。
由图6.28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6.29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。
由555定时器构成的可重复单稳电路如下图所示。
(a)电路图 (b) 工作波形
图6.30 由555定时器构成的可重复触发单稳电路
当输入负向脉冲后，电路进入暂稳态，同时BJT T导通，电容C放电。
输入
脉冲撤出后，电容C充电，在未冲到之前，电路处于暂稳态。
如果在此期间又加入新的触发脉冲，BJT T又导通，电容C在此放电，输出仍然维持
在暂稳态。
只有在触发脉冲撤出后且在输出脉宽时间间隔内没有新的出发脉冲，电路才返回到稳定状态。
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率进行监视，当机器转速降到一定限度或人体的心率不齐时就发出报警信号。
如果在控制电压端（5脚）施加一个变化电压，又555构成的单稳态电路可作为脉冲宽度调制器，如图6.31所示。
(a)逻辑图 (b)波形图
图6.31 脉冲宽度调制器
当控制电压升高时，电路的阈值电压也升高，输出的脉冲宽度随之增加；而当控制电压降低时，电路的阈值电压也降低，单稳的输出脉宽则随之减小。
因此，若控制电压如图b所示的三角波时，在单稳的输出端便得到一串随控制电压变化的
脉冲宽度调制波。
从与
波形关系可看出，该电路可实现电压—频率转换。
四、555定时器接成的多谐振荡器
由555定时器构成的多谐振荡器及其工作波形如图6.32所示。
接通电源后，电容
C被放电，上升，当上升到时，触发器被复位，同时放电BJT T
导通，此时为低电平，电容C通过和T放电，使下降。
当下降
到时，触发器又被置位，翻转为高电平。
电容器C放电所需的时间为
当C放电结束时，T截至，将通过向电容器C充
电，由上升到所需的时间为
当上升到时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为
由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
(a)电路图 (b)工作波形
图6.32 由555定时器构成的多谐振荡器
图6.32所示电路 ,而且占控比固定不变。
如果将电路改成如图6.33所示的形式，
图 6.33 占空比可调的方波发生器
电路利用单向导电性将电容器C充、放回路分开，再加上电位器调节，
便构成了占控比可调的多谐振荡器。
图中，通过向电容C充电，充电时间为
电容器C通过及555中的BJT T放电，放电时间为
因而，振荡频率为
可见，这种振荡器输出波形的占控比为
q(%)=
注：上面仅讨论了由555定时器组成的单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器，实际上，由于555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，因而在电子电路中获得广泛应用。