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
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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)。