555定时器的结构和工作原理
555芯片定时电路
555芯片定时电路555芯片是一种广泛应用于定时电路的集成电路。
它具有可调节的稳定多谐振荡器和一个比较器，可以根据输入信号的频率和幅度来生成输出波形。
本文将介绍555芯片的工作原理、应用场景以及调节定时电路的方法。
一、555芯片的工作原理555芯片由电压比较器、RS触发器、RS锁存器、发生器和输出级组成。
当电源电压施加到芯片上时，发生器开始工作，产生一个方波信号。
根据输入引脚上的不同电平，比较器会判断方波信号的高低电平，从而改变输出引脚的电平状态。
通过调节外部电阻和电容，可以改变方波信号的频率和占空比，实现定时电路的功能。
二、555芯片的应用场景1. 脉冲发生器：555芯片可以产生各种各样的脉冲信号，如方波、正弦波、三角波等。
这些脉冲信号在实际应用中被广泛用于时钟信号、定时器、频率计等领域。
2. 延时器：通过调节外部电阻和电容，可以实现不同的延时功能。
这在需要控制设备启动或停止时间的场景中非常有用，如定时灯、定时开关等。
3. 调制解调器：555芯片可以实现调制解调器的功能，将模拟信号转换为数字信号，实现信息的传输和接收。
4. 脉冲宽度调制：通过调节电阻和电容的数值，可以改变输出方波信号的占空比，从而实现脉冲宽度的调制。
这在直流电机的速度控制、LED灯的亮度调节等方面有广泛的应用。
三、调节定时电路的方法1. 改变电阻值：通过改变电阻的数值，可以改变电荷和放电的速率，从而改变定时电路的周期和频率。
电阻值越大，周期越长，频率越低；电阻值越小，周期越短，频率越高。
2. 改变电容值：通过改变电容的数值，可以改变电荷和放电的时间常数，从而改变定时电路的周期和频率。
电容值越大，周期越长，频率越低；电容值越小，周期越短，频率越高。
3. 调节电源电压：改变电源电压的大小，可以改变芯片内部的电流流动速度，从而改变定时电路的周期和频率。
电压越高，周期越短，频率越高；电压越低，周期越长，频率越低。
总结：555芯片是一种功能强大的定时电路集成电路，具有广泛的应用场景。
555的工作原理
555的工作原理
555是一种集成电路，也被称为定时器IC。
它是一种多功能集成电路，可用于生成各种类型的定时信号、脉冲信号和波形生成。
555通常由二个比较器、一个RS触发器、一个双稳态触发器和一个电压比较器等组成。
555的工作原理十分简单。
它的工作取决于外部的电阻和电容元件。
内部的比较器将电阻和电容的充电状态与设定的阈值进行比较。
根据比较结果，555会在阈值达到或超过时触发输出，产生一个脉冲。
这个输出脉冲的宽度和频率可以通过调节电阻和电容的值来控制。
可以通过以下步骤来说明555的工作原理：
1. 充电阶段：当电源电压施加到555上时，电容开始充电，直到达到比较器的阈值电压（通常为2/3 Vcc）为止。
2. 输出触发阶段：一旦电容充电到阈值电压，比较器会将输出翻转，导致触发器的输出也翻转。
这将导致放电管的控制端拉低，电容开始放电。
3. 放电阶段：电容开始放电，直到其电压降低到比较器的触发电压（通常为1/3 Vcc）。
4. 重复循环：一旦电容电压降低到触发电压，比较器的输出再次翻转，重新开始充电阶段。
这个过程将一直循环下去，产生连续的周期性脉冲。
通过调整电阻和电容的值，可以控制脉冲的频率和宽度。
较大的电阻值或电容值将导致较长的充电和放电时间，从而降低脉冲频率。
相反，较小的电阻值或电容值将导致较短的充电和放电时间，从而增加脉冲频率。
555广泛应用于定时器、脉冲宽度调制、频率分割、频率倍增和波形生成等电子电路中。
由于其简单可靠的工作原理和丰富的功能，555已成为电子工程师和爱好者常用的集成电路之一。
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。
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 计时器 计时工作原理
555 计时器计时工作原理555计时器是一种常用的定时器芯片，它可以在电子电路中实现精确的计时功能。
在本文中，我们将详细介绍555计时器的工作原理及其应用。
一、555计时器的基本结构和原理555计时器由比较器、RS触发器和输出驱动器组成，它可以通过外部元件的连接和设置来实现不同的计时功能。
555计时器有8个引脚，分别是VCC、GND、TRIG、THRES、OUT、RESET、CTRL和DIS。
555计时器的工作原理如下：1. 当RESET引脚为低电平时，计时器被复位，输出为低电平。
2. 当RESET引脚为高电平时，计时器开始工作。
3. 当TRIG引脚为低电平时，RS触发器的S端置高，Q端置低，输出为高电平。
4. 当TRIG引脚为高电平时，RS触发器的R端置高，Q端置高，输出为低电平。
5. 当THRES引脚为低电平时，比较器的输出为高电平。
6. 当THRES引脚为高电平时，比较器的输出为低电平。
7. 当比较器的输出为高电平时，输出驱动器输出为低电平；当比较器的输出为低电平时，输出驱动器输出为高电平。
二、555计时器的工作模式555计时器有三种基本工作模式，分别是单稳态、自由运行和触发模式。
1. 单稳态模式：在这种模式下，计时器在接收到一个触发脉冲后产生一个固定的时间延迟，然后恢复到初始状态。
这种模式常用于产生单脉冲信号和延时触发。
2. 自由运行模式：在这种模式下，计时器的输出信号以一定的频率周期性地变化。
这种模式常用于产生方波信号和频率分频。
3. 触发模式：在这种模式下，计时器的输出信号在接收到一个触发脉冲后翻转一次，然后保持翻转状态直到下一个触发脉冲到来。
这种模式常用于产生周期性的脉冲信号和频率锁定。
三、555计时器的应用领域555计时器广泛应用于各种电子电路中，如定时器、频率计、脉冲生成器、电子钟、蜂鸣器驱动器等。
1. 定时器：通过设置555计时器的参数，可以实现各种精确的定时功能。
例如，可以将555计时器配置为一个秒表，用于测量时间间隔。
555定时器工作原理及应用引脚图
555定时器555芯片引脚图及引脚描述555的8脚是集成电路工作电压输入端,电压为5～18V，以UCC表示;从分压器上看出,上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上;下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。
1脚为地.2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。
当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的,2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。
6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。
3脚在高电位接近电源电压Ucc,输出电流最大可打200mA。
4脚是复位端，当4脚电位小于0。
4V时,不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。
5脚是控制端。
7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。
1概述1.1 555定时器的简介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。
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7555。
而且，它们的功能和外部引脚排列完全相同。
1.2 555定时器的应用（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；(2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。
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13.1 555定时器的结构和工作原理本节重点:
(1)脉冲的基本知识
(2)555电路的组成结构和工作原理
(3)555芯片引脚图
(4)555电路功能表
(5)555电路的典型应用
本节难点:
(1)555的内部电路组成和工作原理
(2)555电路的典型应用
引入:555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。
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定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。
双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。
一、555电路的结构组成和工作原理
(1)电路组成及其引脚
(2)555的工作原理
它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器
的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比
较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 3
1。
C1和C2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Vcc 32
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 31
时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，
开关管截止。
D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接Vcc 。
Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 32
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0.01F μ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. (3)555电路的引脚功能
二、555电路的应用
（1）用555电路构成施密特触发器
施密特触发器是数字系统中常用的电路之一,它可以把变化缓慢的脉冲波形变换成为数字电路所需要的矩形脉冲。
施密特电路的特点在于它也有两个稳定状态,但与一般触发器的区别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号,而且稳定状态的维持也要依赖于外加触发信号,因此它的触发方式是电平触发。
施密特触发器电路图和波形图如图13-2-1所示，其回差电压为Vcc 3
1。
若在电压控制端⑤外接可调电压Vco （1.5～5V ），可以改变回差电压T V ∆,施密特触发器可方便的地把三角波转换成方波。
当输入信号Vcc Ui 3
1
<时,基本RS 触发器置1,即Q =0,Q=1，
输出O U 为高电平;若Ui 增加,使得Vcc Ui Vcc 32
31<<时,电路维持原态不变,输出O U 仍为高电平;如果输入信号增加
到Vcc Ui 32
≥时,RS 触发器置0,即Q=0,Q =1,输出O U 为低电平;Ui 再增加,只要满足
Vcc Ui 32≥,电路维持该状态不变。
若Ui 下降，只要满足Vcc Ui Vcc 3
2
31<<,电路状态仍
然维持不变;只有当Vcc Ui 3
1
=时,触发器再次置1,电路又翻转回输出为高电平的状态,工
作波形如图所示。
用
（2）555电路构成多谐振荡器 ① 电路组成： ② 工作原理：
(c )
u i
u o
o
U T ＋
U T －
③主要参数计算：
改变1R 、2R 和C 的值，就可以改变振荡器的频率。
如果利用外接电路改变O C 端(5号端)的电位，则可以改变多谐振荡器高触发端的电平，从而改变振荡周期T 。
在实际应用中，常常需要调节1t 和2t 。
在此，引进占空比的概念。
输出脉冲的占空比为:
【例1】 图13-9所示为由555定时器构成的多谐振荡器。
已知Vcc=10v ， C=0.1F μ，R1=15ΩK ，Ω=K R 242。
试求：多谐振荡器的振荡频率。
【解】：2
11
1w w t t T f +==
C R R t w )(7.0211+=
s 63101.010)2415(7.0-⨯⨯⨯+=
=2.73m
C R t w 227.0=
s 63101.010247.0-⨯⨯⨯⨯=
=1.68ms
uc DD
V 32(a) (b) 图1 用CC7555构成的多谐振荡器及工作波形
2
12
1
2112R R R R t t t q ++=+=
()C
R R C R C R R t t T )2(7.07.07.02122121+=++=+=
所以 Hz T f 3
10)68.173.2(11⨯+==
≅226.75Hz 学生联系：
（1）试用555定时器构成一个施密特触发器，画出连线图； （2）定性画出该施密特触发器的电压传输特性；
三、本节小结
(1)555电路的组成结构和工作原理 (2)555芯片引脚图 (3)555电路功能表 作业：课后习题 2、3。