单稳态555定时器
一、555集成电路原理
555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。1972年，美国西格尼蒂克斯公司(Signetics)研制出Tmer NE555双极型时基电路，设计原意是用来取代体积大,定时精度差的热延迟继电器等机械式延迟器。但该器件投放市场后，人们发现这种电路的应用远远超出原设计的使用范围，用途之广几乎遍及电子应用的各个领域，需求量极大。美国各大公司相继仿制这种电路1974年西格尼蒂克斯公司又在同一基片上将两个双极型555单元集成在一起，取名为NF556。1978年美国英特锡尔公司(Intelsil)研制成功CMOS型时基电路ICM555 1CM556,后来又推出将四个时基电路集成在一个芯片上的四时基电路558 由于采用CMOS型工艺和高度集成，使时基电路的应用从民用扩展到火箭、导弹,卫星,航天等高科技领域。在这期间，日本、西欧等各大公司和厂家也竞相仿制、生产。尽管世界各大半导体或器件公司、厂家都在生产各自型号的555／556时基电路，但其内部电路大同小异，且都具有相同的引出功能端。
时基集成电路555工作原理如下：图a所示为555时基电路内部电路图。管脚排列如图b所示。整个电路包括分压器，比较器，基本RS触发器和放电开关四个部分。
（1）分压器由三个5kW的电阻串联组成分压器，其上端接电源VCC（8端），下端接地（1端），为两个比较器A1、A2提供基准电平。使比较器A1的“+”端接基准电平2VCC／3（5端），比较器A2的“-”端接VCC／3。如果在控制端（5端）外加控制电压。可以改变两个比较器的基准电平。不用外加控制电压时，可用0.01mF的电容使5端交流接地，以旁路高频干扰。
（2）比较器A1、A7是两个比较器。其“+”端是同相输人端，“-”端是反相输入端。由于比较器的灵敏度很高，当同相输入端电平略大于反相端时，其输出端为高电平；反之，当同相输入端电平略小于反相输人端电平时，其输出端为低电平。因此，当高电平触发端（6端）的触发电平大于2VCC／3时，比较器A1的输出为低电平；反之输出为高电平。当低电平触发端（2端）的触发电平略小于VCC／3时，比较器A2的输出为低电平；反之，输出为高电平。
（3）基本RS触发器比较器A1和A2的输出端就是基本RS触发器的输入端RD和SD。因此，基本RS触发器的状态（3端的状态）受6端和2端的输入电平控制。图中的4端是低电平复位端。在4端施加低电平时，可以强制复位，使Q=0。平时，将4端接电源VCC的正极。
（4）放电开关图中晶体管VT构成放电开关，使用时将其集电极接正电源，基极接基本RS触发器的Q端。当Q=0时，VT截止；当Q=1时，VT饱合导通。可见晶体管VT作为放电开关，其通断状态由触发器的状态决定。
从CA555时基电路的内部等效电路图中可看到，VTl-VT4、VT5、VT7组成上比较器Al，VT7的基极电位接在由三个5kΩ电阻组成的分压器的上端，电压为2/3VDD；VT9-VT13组成下比较器A2，VTl3的基极接分压器的下端，参考电1/3VDD。在电路设计时，要求组成分压器的三个5kΩ电阻的阻值严格相等，以便给出比较精确的两个参考电位1/3VDD和2/3VDD。VTl4-VTl7与一个4.7kΩ的正反馈电阻组合成一个双稳态触发电路。VTl8-VT21组成一个推挽式功率输出级，能输出约200mA的电流。VT8为复位放大级，VT6是一个能承受50mA以上电流的放电晶体三极管。双稳态触发电路的工作状态由比较器A1、A2的输出决定。
555时基电路的工作过程如下：
当2脚，即比较器A2的反相输入端加进电位低于1/3VDD的触发信号时，则VT9、VTll导通，给双稳态触发器中的VTl4提供一偏流，使VTl4饱和导通，它的饱和压降Vces箝制VTl5的基极处于低电平，使VTl5截止，VTl7饱和，从而使VTl8截止，VTl9导通，VT20完全饱和导通，VT21截止。因此，输出端3脚输出高电平。此时，不管6端(阈值电压)为何种电平，由于双稳态触发器
(VTl4-VTl7)中的4．7kΩ电阻的正反馈作用(VTl5的基极电流是通过该电阻提供的)，3脚输出高电平状态一直保持到6脚出现高于1/3VDD的电平为止。当触发信号消失后，即比较器A2反相输入端2脚的电位高于1/3VDD，则VT9、VTll 截止，VTl4因无偏流而截止，此时若6脚无触发输入，则VTl7的Vces饱和压降通过4.7kΩ电阻维持VTl3截止，使VTl7饱和稳态不变，故输出端3脚仍维持高电平。同时，VTl8的截止使VT6也截止。
当触发信号加到6脚时，且电位高于2/3VDD时，则VTl、VT2、VT3皆导通。此时，若2脚无外加触发信号使VT9、VTl4截止，则VT3的集电极电流供给VTl5偏流，使该级饱和导通，导致VTl7截止，进而VTl8导通，VTl9、VT2。都截止，VT21饱和导通，故3脚输出低电平。当6脚的触发信号消失后，即该脚电位降至低于2/3VDD时，则VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此时，若2脚仍无触发信号，则VTl5通过4.7kΩ电阻得到偏流，使VTl5维持饱和导通，VTl7截止的稳态，使3脚输出端维持在低电平状态。同时，VTl8的导通，使放电级VT6饱和导通。
通过上面两种状态的分析，可以发现：只要2脚的电位低于1/3VDD，即有触发信号加入时，必使输出端3脚为高电平；而当6脚的电位高于2/3VDD时，即有触发信号加进时，且同时2脚的电位高于1/3VDD时，才能使输出端3脚有低电平输出。4脚为复位端。当在该脚加有触发信号，即其电位低于导通的饱和压降0.3V时，VT8导通，其发射极电位低于lV，因有D3接入，VTl7为截止状态，VTl8、VT21饱和导通，输出端3脚为低电平。此时，不管2脚、6脚为何电位，均不能改变这种状态。因VT8的发射极通过D3及VTl7的发射极到地，故VT8的发射极电位任何情况下不会比1.4V电压高。因此，当复位端4脚电位高于1.4V时，VT8处于反偏状态而不起作用，也就是说，此时输出端3脚的电平只取决于2脚、6脚的电位。
根据上面的分析，CA555时基电路的内部等效电路可简化为如图所示的等效功能电路。显然，555电路(或者专556电路)内含两个比较器A1和A2、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。两个比较器分别被电阻R1、R2和R3构成的分压器设定的2/3VDD和1/3VDD。参考电压所限定。为进一步理解其电路功能，并灵活应用555集成块，下面简要说明其作用机理。从图1—5可见，三个5kΩ电阻组成的分压器，使内部的两个比较器构成一个电平触发器，上触发电平为2/3VDD，下触发电平为1/3VDD。在5脚控制端外接一个参考电源Vc，可以改变上、下触发电平值。比较器Al的输出同或非门l的输入端相接，比较器A2的输出端接到或非门2的输入端。由于由两个或非门组成的RS触发器必
须用负极极性信号触发，因此，加到比较器Al同相端6脚的触发信号，只有当电位高于反相端5脚的电位时，R—S触发器才翻转；而加到比较器A2反相端2脚的触发信号，只有当电位低于A2同相端的电位1/3DD时，R—S触发器才翻转。
通过上面对等效功能电路和CA555时基电路的内部等效电路的分析，可得
由表可看出，S、R、MR的输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有模拟和数字电路的特色。
二、555的应用
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。
双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。这是双稳工作方式的结构特点。2.2.2单元电路中的C1只起耦合作用,R1和R2起直流偏置作用。
无稳类电路
第三类是无稳工作方式。无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多。为简单起见,也把它分为三种。
第一种（见图1）是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。
第二种（见图2）是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同,因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。
第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂,为简单起见,只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。
无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联,只有一个电阻RA的无稳电路,这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。
以上归纳了555的3类8种18个单元电路,虽然它们不可能包罗所有555应用电路,古话讲：万变不离其中,相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。
各种应用电路
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1N4001。
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。
曝光时间计算公式为：T=1.1RT*CT。本电路提供参数的延时时间约为1秒~2分钟,可由电位器RP调整和设置。
电路中的继电器必需选用吸合电流不应大于30mA的产品,并应根据负载（HL）的容量大小选择继电器触点容量。
单电源变双电源电路
附图电路中,时基电路555接成无稳态电路,3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平时,C4被充电;低电平时,C3被充电。由于VD1、VD2的存在,C3、C4在电路中只充电不放电,充电最大值为EC,将B端接地,在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。
简易催眠器
时基电路555构成一个极低频振荡器,输出一个个短的脉冲,使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时
开关,则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。
直流电机调速控制电路
这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的,脉冲占空比越大,电机电驱电流就越小,转速减慢;脉冲占空比越小,电机电驱电流就越大,转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极电驱电流不大于200mA时,可用CB555直接驱动;如电流大于200mA,应增加驱动级和功放级。
图中VD3是续流二极管。在功放管截止期间为电驱电流提供通路,既保证电驱电流的连续性,又防止电驱线圈的自感反电动势损坏功放管。电容C2和电阻R3是补偿网络,它可使负载呈电阻性。整个电路的脉冲频率选在3~5千赫之间。频率太低电机会抖动,太高时因占空比范围小使电机调速范围减小。
用555制作的D类放大器
由IC555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器,占空比为50%,控制端5脚输入音频信号,3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号,经L、C3接调、滤波后推动扬声器。
风扇周波调速电路
夏天要来了,电风扇又得派上用场。这里介绍一个电风扇模拟阵风周波调速电路,可以为将我们家里的老式风扇增加一个实用功能,也算是一个迎接夏天到来的准备吧。下面介绍其工作原理。
电路见图1a。电路中NE555接成占空比可调的方波发生器,调节RW可改变占空比。在NE555的3脚输出高电平期间,过零通断型光电耦合器MOC3061初级得到约10mA正向工作电流,使内部硅化镓红外线发射二极管发射红外光,将过零检测器中光敏双向开关于市电过零时导通,接通电风扇电机电源,风扇运转送风。在NE555的3脚输出低电平期间,双向开关关断,风扇停转。
MOC3061本身具有一定驱动能力,可不加功率驱动元件而直接利用
MOC3061的内部双向开关来控制电风扇电机的运转。RW为占空比调节电位器,亦即电风扇单位时间内（本电路数据约为20秒）送风时间的调节,改变C2的取值或RW的取值可改变控制周期。
图1b电路为MOC3061的典型功率扩展电路,在控制功率较大的电机时,应考虑使用功率扩展电路。制作时,可参考图示参数选择器件。由于电源采用电容压降方式,请自制时注意安全,人体不能直接触摸电路板。
电热毯温控器
一般电热毯有高温、低温两档。使用时,拨在高温档,入睡后总被热醒;拨在低温档,有时醒来会觉得温度不够。这里介绍一种电热毯温控器,它可以把电热毯的温度控制在一个合适的范围。
工作原理：
电路如图所示。图中IC为NE555时基电路。RP3为温控调节电位器,其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阀电位Vf,且V5=Vf=2Vz。220V交流电压经C1、R1限流降压,D1、D2整流、C2滤波,DW稳压后,获得9V左右的电压供IC 用。室温下接通电源,因已调V2 导通,电热丝又开始发热。实际证明,调节RP2使V2=12V6时,温差为零;而 V2="V6时最大。 三、集成定时器555的实例 集成定时器555是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路。 该电路功能灵活、适用范围广,只要在外部配上几个适当的阻容元件,就可以很方便地构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器等电路,完成脉冲信号的产生、定时和整形等功能。因而在控制、定时、检测、仿声、报警等方面有着广泛应用。常用的集成定时器有5G555(TTL电路)和CC7555(CMOS电路)等。 下面以5G555为例说明其功能和应用。 一.5G555的电路结构与逻辑功能 1. 电路结构 (1)结构图和管脚排列图 5G555的电路结构图和管脚排列图分别如图7.32(a)、(b)所示。 图7.32 5G555的电路结构图和管脚排列图 (2)组成 集成定时器5G555由电阻分压器、电压比较器、基本R-S触发器、放电三极管和输出缓冲器五部分组成。定时器的功能主要取决于比较器C1和C2，由它们的输出直接控制基本R-S触发器的状态和放电三极管T的状态，从而决定整个电路的输出状态。 ①电阻分压器 由3个阻值均为5kΩ的电阻串联构成分压器，为电压比较器C1和C2提供参考电压UR1、UR2。 ● 当电压控制端CO不外加控制电 压Uco时, ● 当电压控制端CO外加控制电压Uco时，比较器的参考电压将发生变化，相应地电路的阈值、触发电平也将随之改变，并进而影响电路的定时参数。 为了防止干扰，当不外加控制电压时，CO端一般通过一个小电容(如0.01μF)接地，以旁路高频干扰。 ②电压比较器C1和C2 电压比较器C1和C2是两个结构完全相同的理想运算放大器。当运算放大器的同相输入U+大 于反相输入U-时，其输出为高电平1信号；而当U+小于U-时，其输出为低电平0信号。 比较器C1的同相输入端(+端)接参考电压UR1，反相输入端(-端)与阈值输入端TH相连，其输出端R的状态取决于阈值输入信号UTH与UR1的比较结果。 当UR1＞UTH时，输出R为高电平1；当UR1＜UTH时，输出R为低电平0。 比较器C2的同相输入端(+端)与触发输入端相连，反相输入端(-端)接参考电压UR2，其输出端S的状态取决于触发输入信号UTR与UR2的比较结果。 当UTR＞UR2时，输出S为高电平1；UTR＜UR2时，输出S为低电平0。 ③基本R-S触发器 两个与非门G1和G2构成了低电平触发的基本R-S触发器。触发器输入信号R、S为比较器C1、C2的输出，触发器Q端状态为电路输出端OUT的状态，触发器Q端状态控制放电三极管T的导通与截止。当外部复位信号RD为0(低电平)时，可使Uo=0，定时器输出直接复位。 ④放电三极管T 放电三极管T构成泄放电路，T的集电极用输出端D表示。如果将D端经过一个外接电阻接至电源，即可组成一个反相器。当Q=0(Q=1)时，T导通，D端输出为低电平0；当Q=1(Q=0) 时，T截止，D端输出为高电平1。可见，D端的逻辑状态与输出端OUT的状态相同。 ⑤输出缓冲器 输出缓冲器G3的作用是提高负载能力，并隔离负载对定时器的影响。 2.5G555的逻辑功能 (1)外接控制电压时，5G555的逻辑功能 当CO端外接控制电压时，根据各部分电路的功能，可归纳出5G555的逻辑功能如表7.11所示。 （2）不外接控制电压时，5G555的逻辑功能 当CO端不外接控制电压时，5G555的逻辑功能如表7.12所示。 表 二 . 5G555的应用举例 由于5G555具有电源范围宽、定时精度高、使用方法灵活、带负载能力强等特点，所以它在脉冲信号产生、定时与整形等方面的应用非常广泛。 1．用5G555构成多谐振荡器 多谐振荡器又称矩形波发生器，它有两个暂稳态，电路一旦起振，两个暂稳态就交替变化，输出矩形脉冲信号。 （1）电路构成及工作原理 ①电路构成 用5G555构成的多谐振荡器电路及其工作波形图如图7.33(a)、(b)所示。 图7.33 用5G555构成的多谐振荡器电路及其工作波形图 从图7.33(a)可知，电路由5G555外加两个电阻和一个电容组成。5G555的D端(即放电三极管T的集电极)经R1接至电源UCC，构成一个反相器。电阻R2和电容C构成积分电路。积分电路的电容电压uC作为电路输入接至输入端TH和TR。 ②电路的工作原理 电路的工作原理可归纳为电容C充电、放电的过程。 (2）输出脉冲信号参数的计算 矩形波振荡周期TW的近似计算公式为 TW ≈t H + tL≈0.7(R1+2R2)C 矩形波振荡频率f的近似计算公式为 矩形波的占空比Q的近似计算公式为 (3)占空比可调的多谐振荡器 在图7.33(a)所示电路中，一旦选定电阻R1和R2，输出信号的占空比Q便固定下来。如果按图7.34所示对原电路稍加改进。即该电路在原有基础上增加一个可调电阻RW，并利用二极管的单向导电性，用D1、D2两个二极管将充电回路和放电回路隔离开，便构成了占空比可调的多谐振荡器。调节电阻RW的阻值就可改变输出矩形波的占空比Q。 图7.34 占空比可调的多谐振荡器 图7.34中，RW分成可变的两部分，靠近R1一侧的部分和R1一起构成RA，靠近R2一侧的部分和R2一起构成RB。电源UCC通过RA、D1向电容C充电；电容C通过D2、RB及5G555内部的放电三极管T放电。充、放电回路的时间常数决定输出信号高、低电平的持续时间，它们分别为 tH ≈ 0.7RAC tL ≈ 0.7RBC 占空比Q为 调节可变电阻RW，便可改变RA和RB的阻值，进而改变输出矩形波的占空比。 2．用5G555构成施密特触发器 (1)施密特触发器 施密特触发器是一种特殊的双稳态时序电路，与一般的双稳态触发器相比，它具有如下两个特点： 基于555定时器闪光电路设计与制作 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 本文介绍555定时器的结构、引脚功能以及构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等电路，进一步掌握集成电路的使用方法，并利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制二个发光二极管实现闪光电路。 一、基于555定时器闪光电路功能介绍 每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 本制作套件就是利用555定时器设计的多谐振荡器，进而构成闪光电路，如图1所示。 图1 基于555定时器闪光电路成品图 二、基于555定时器闪光电路原理图 图2 基于555定时器闪光电路原理图 三、基于555定时器闪光电路工作原理 1、可调电阻的特性及用法 可调电阻也叫可变电阻，是电阻的一类，其电阻值的大小可以人为调节，以满足电路的需要。可以逐渐地改变和它串联的用电器中的电流，也可以逐渐地改变和它串联的用电器的电压，还可以起到保护用电器的作用。 图3 可调电阻100K可调范围 电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。 电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。 无稳态多谐振荡器电路 无稳态多谐振荡器电路 555无稳态多谐振荡器电路 图1无稳态电路 无单稳态多谐振荡器电路如图1所示，当加上电源后，电容器C1经外接电阻Ra与Rb由Vcc充电，电容器C1两端电压一直上升到2/3Vcc(第六脚之临界电压)，于是触发NE555的第三脚的输出为低态。此外，放电电晶体被驱动而导通，使得第七脚的输出将电容C1经电阻Rb放电，电容器的电压就开始下降，直到它降到触发位准1/3Vcc，正反器再次被触发，使第三脚输出回到高态，且放电晶体管截流，于是电容器C1再次经由电阻Ra及Rb充电，重复这些动作就会产生振荡。 充电路径：由Vcc出发，经由Ra及Rb至电容器C1。 放电路径：由电容器C1出发，经由Rb至NE555之第七脚。 周期T=[0.7(Ra+Rb)*C1]+[0.7*Rb*C1] 三极管无稳态多谐振荡器电路 此电路之输出并不会固定在某一稳定状态，其输出会在两个稳态(饱和或截止)之间交替变换，因此输出波形似近一方波。 如图2即为无稳态多谐震荡器电路，图中两个三极管Q1、Q2在“Q1饱和／Q2截止”和“Q1截止／Q2饱和”，二种状态周期性的互换，其工作原理如下： 图3 当VCC通电瞬间 图4 C2放电，C1充电回路 (1)如图3当V CC接上瞬间，Q1、Q2分别由RB1、R B2获得正向偏压，同时C1、C2亦分别经R C1、R C2充电。 (2)由于Q1、Q2的特性无法百分之百相同，假设某一三极管Q1之电流增益比另一个三极管Q2高，则Q1会比Q2先进入饱和(ON)状态，而当Q1饱和时，C2由Q1 CE极经VCC、RB2放电，在Q2 BE极形成一逆向偏压，促使Q2截止。同时C1经Rc2及Q1的BE 极于短时间内完成充电至VCC，如图4所示。 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。 BG22是复位放大器。555 电路中特设了一个放电开关，它就是三极管BG23。当555 电路输出端电平Uo =0 时，Q’=1, BG23处于导通状态;当输出端电平Uo =1 时，Q’=0 , BG23处于截止状态，相当于⑦端开路。因此三极管BG23起到了一个开关的作用。当Uo= 0 时，开关闭合，为电容提供了一个接地的放电通路;当Uo = 1 时，开关断开，⑦端开路，电容器不能放电。 R7、R8、R9是三只精密度高的5KΩ的电阻，三只电阻构成了一个电阻分压器，为上比较器和下比较器提供基准电压，因为分压器的三个电阻是5KΩ，“555”因此而得名。 555的⑤脚称为“控制端”，它是上比较器的基准电压端。若此端外接电压源，则比较器的基准电压由外接电压源所决定，从而实现了外电压控制，如果⑤脚不接外部电压源，则上、下比较器的基准电压分别是2/3V CC和1/3V CC。若⑤脚接6伏的电压源，则上比较器的基准电压就是6伏，而下比较器的基准电压为外接电压源的一半，为3伏。如果⑤脚接一交变电压，则上比较器和下比较器的基准电压都随时间而变化，从而使外部定时元件的充放电时间也随之变化，可以起到调制的作用。当⑤脚不接外部电压时，通常接入一个0.01~0.1微法的电容至地，以防外接干扰。 ⑧脚为电源正极，电源电压范围是4.5~18伏，①脚为电源负极（地）端。 工作原理： 555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因u i=H，所以u o=L。当加入触发信号时，u i=L，所以u o=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，u C按指数规律上升。当u C上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出u o=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用t W表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为u c(0)=0V，无穷大值u c(∞)=V CC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= t w时，u c(t w)=2 V CC/3时。代入过渡过程公式[1-p205] 几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2 V CC/3，低电平必须小于 V CC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是R A、R B和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 V CC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2V CC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 无稳类电路 无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多。为简单起见,也把它分为三种。 第一种（见图1）是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。 第二种（见图2）是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同,因此分别以3.2.3a和3.2.3b的代号。 第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂,为简单起见,只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。 无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联,只有一个电阻RA的无稳电路,这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。 以上归纳了555的3类8种18个单元电路,虽然它们不可能包罗所有555应用电路,古话讲：万变不离其中,相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。 应用实例: 单电源变双电源电路 附图电路中,时基电路555接成无稳态电路,3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平时,C4被充电;低电平时,C3被充电。由于VD1、VD2的存在,C3、C4在电路中只充电不放电,充电最大值为EC,将B端接地,在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。 简易催眠器 时基电路555构成一个极低频振荡器,输出一个个短的脉冲,使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关,则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。 先介绍下555定时器的基础知识，然后讲555定时器单稳态触发器 一、555定时电路 555定时电路的应用十分广泛,它由TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,这二者功能完全相同,不同之处是:TTL集成定时电路的驱动能力比CMOS集成定时电路大.. 1、555定时电路的组成 555定时电路是由三个5千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比较器、一个基本R-S触发器、一个作为放电通路的管子及输出驱动电路组成。它的逻辑电路图为：如图（1）所示 它的逻辑符号为：如图（2）所示 功能描述：（功能表如表3所示） 当输入端R为低电平时，不管别的输入端为何种情况，输出为低电平,CMOS管工作。 当引脚6的输入电平大于2/3U DD 并且引脚2的输入电平大于1/3U DD ,输出为低电 平,CMOS管工作 当引脚6的电平小于2/3U DD 并且引脚2的输入电平大于1/3U DD, 输出为原状态. 当引脚2的电平小于1/3U DD, 电路输出为高电平,NMOS管关断. 例1.555集成电路,改变电压控制端(引脚5)的电压可改变( ) A.高触发端,低触发端的电平 B.555定时电路的高低电平 C.开关放电管的开关电平 D.置"0"端R的电平 答案为: A 例2.555定时电路R端的作用是什麽? 答:它的作用是:复"0".不管555定时电路是何种状态,只要R输入为低电平,输出即为低电平；只有它输入为高电平时定时电路才工作。 单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。 一．用555定时器单稳态触发器 1. 电路组成及工作原理 （1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当电路无触发信号时，v I保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端v O保持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地”，电容电压v C为0V。（2）v I下降沿触发 当v I下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，v O由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。 （3）暂稳态的维持时间 在暂稳态期间，555内放电三极管T截止，V CC经R向C充电。其充电回路为V →R→C→地，时间常数τ1=RC，电容电压v C由0V开始增大，在电容电压v C CC 上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变。 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。 NE555为8脚时基集成电路， 各脚主要功能（集成块图在下面） 1地GND 2触发 3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值）7放电 8电源电压Vcc 应用十分广泛，可装如下几种电路： 1。单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2。双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3。无稳类电路 作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 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。 各种应用电路 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1N4001。 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。 曝光时间计算公式为：T=1.1RT*CT。本电路提供参数的延时时间约为1秒~2分钟，可由电位器RP调整和设置。 电路中的继电器必需选用吸合电流不应大于30mA的产品，并应根据负载（HL）的容量大小选择继电器触点容量。 单电源变双电源电路 附图电路中，时基电路555接成无稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1 的方波。3脚为高电平时，C4被充电；低电平时，C3被充电。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在电路中只充电不放电，充电最大值为EC，将B端接地，在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。 简易催眠器 每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 555定时器可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等电路，闪光电路一般是利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制而成。 一、电路图如下： 闪光电路原理图1引脚原理图2 分析工作原理的时候，可以对照图1所示，这是一个典型的利用555设计的多谐振荡器，调节可变电阻可以改变输出的振荡信号的频率，信号从3脚输出一个高低电平，控制D1和D2。 当输出高电平的时候，D2亮，D1不亮。当输出低电平的时候，D2不亮，D1亮。总的效果看起来就是闪烁了。 需要制作实物的朋友可以对照图2制作，像这么一个比较简单的电路，可以购买少量的元件，用万能板（洞洞板）焊接而成，当然焊接的时候，需要一定的焊接技术，如果焊接技术不行的朋友，一定要练习焊接技术，我们比较提倡在电子制作过程中采用拖焊技术，具体实物产品，可以参照图3和图4。 二、元件清单如下： 需要制作的朋友，可以到电子市场购买以上元器件，都是非常常用的元器件，容易购买。笔者建议去网上购买，初步估计所有的材料加在一起，价格在5元以内。 三、闪光器实物图 图3 闪光器实物图 图4闪光器背面走线图 在制作的时候，一定要注意555定时器的引脚功能，比如1脚接地，8脚接电源，和普通的DIP集成电路有些不一样，当制作完成的时候，如果LED灯不闪烁，就要检测了，首先检测1脚和8脚电压是否正常，然后再检测4脚电压是否正常，2脚和6脚是否已经连在一起来，如果这些都正常了，故障基本会被排除了。 2.3．1 555时基电路的介绍和内部结构 555集成电路定时器是一种将模拟功能和逻辑功能集成在同一硅片上的单片时基电路。它的型号很多，如FX555，5G555，J55，UA555，NE555，它们的逻辑功能与外部引线排列完全相同，555定时器的电源电压范围宽，双极型555定时器为5~16V，CMOS555 定时器为3~18V，它可提高与TTL，CMOS的数字电路兼容的接口电平。由于555定时 器价格低廉，使用灵活方便，只需外接少量元件就可构成多种模拟和数字电路，因而极广泛地应用在波形产生与变换，测量与控制，家用电器及电子玩具领域，它的外部引脚 555定时器能在较宽电压范围工作，输出交电平不低于90%电源电压，带拉电流负载和电流负载能力可达到200MA。 图2-3 555定时器外部引脚 555时基电路由运算放大电路器A1，A2组成电压比较器，由F1F2组成的 基本R—S触发器以及由F3和NPN型集成电极开路输出的放电三极管TD等组成的输出级和放电开关。其中电压比较器的分压偏置电阻采用三个阻值相同的5K电阻，所以电路因此特征而被命名为“555时基电路”。555时基电路的内部结构图如图2-4。 图2-4 555时基电路图 2.3.2 555时基电路的工作原理及功能电压比较 1）分压器3个5K 电阻组成，为两个A1和A2提供基准电平，如控制端C O，则经分压后，A的基准电平为2/3Ucc，B的基准电平为1/3Ucc，如改变管脚的接法就改变了两个电压比较器的基准电平 2）比较器 比较器A1，B2是两个结构和性能完全相同的高精度电压比较器，其输出直接控制着基本R-S触发器的状态。TH是比较器A1的输入端，TR是比较器A2的输入端。 当TH输入信号使U6》2/3Ucc，则A1输出交电平，否则A输出为低电平，当R输入信号使号使V2》1/3Ucc，A2输出为低电平，否则输出高电平3）基本R—S触发器 基本R——S触发器要求低电平触发，图中F1的输入端接UC1，为置O 输入端（R），F2的输入端接Uc2为置输入端（S）。Uc1=0，Uc2=1，时Q=0。当Uc1=1，Uc2=时，Q=1 4）放电器和输出缓冲器 集电极开路输出的放三极管TD组成放电器当输出U0为‘0“时，Q为1使UTD导通，管脚T和地间构成通路，而输出U0为”1“时，Q为0 使UTD 截止，通路被切断。输出缓冲器由反相器构成，一方面增强了带负载能力，另一方面隔离负载对555定时器的影响。 总上所述可得555时基器电路功能表如下表2-1所示 2-1 表555时基电路功能表 用555电路原理构成单稳态电路及其应用及其应用 作者:朱刚 兰州理工大学 07级自动化(一)班 学号:07220103 用555电路原理构成单稳态电路及其应用 作者:朱刚 摘要:本文应用555定时器的基本原理，构成了单稳态电路，并用555定时器构成的单稳态电路设计了楼道灯光的开关控制器，还构成了一个分频电路，可将高频脉冲变换为低频脉冲。 关键词:555定时器、单稳态电路、灯光控制器、分频器。 一、前言: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。 二、555定时器基本原理 (参考:《数字电子技术基础》 第四版阎石) 1、555定时器内部电路如图1所 示。 2、555定时器功能表如表1。 表1555定时器功能表 输入输出 thtrouttr 0低导通，， 1低导通21,v,v33 1不变不变21,v,v33 1高截止21,v,v33 1高截止21,v,v33 三、用555定时器构成单稳态电路 1、电路结构 电路如图2所示，该电路在555电路的基础上，外加电阻r1，r2和电容c1组成。 2、工作原理 1触发信号从tri端输入，没有触发信号时tri输入的是高电平()。,v3 接通电源时触发器可 能处于0，也可能处于1。 1)、假设通电时 q=0，则三极管t导通， ,图1中r=s=1，thr,0 q=0，vo=0，且这一状态稳定 的保持住，除非tri端有有效 的触发脉冲。 2)、假如通电时 q=1，这时三极管t截止，v 经电阻r1向电容c1充电。当 c1两端电压被充到 2时，r=0，触发器vv,c13 被置0，vo=0，t导通，c1经 t放电至0，thr=0,r=s=1,电路回到稳态。 1当电路处于稳态，tri端输入有效的触发脉冲(低电平)时，s=0,触发器置,v3 实验六 555定时器及其应用 一．实验目的 1．熟悉555定时器的组成及功能。 2．掌握555定时器的基本应用。 3．进一步掌握用示波器测量脉冲波形的幅值和周期。 二．实验原理 555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型 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。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A 1、A 2基准电压分别为CC CC V 3 1 ,V 32的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。 输出高电平时间 2）Vi接连续脉冲f = 512HZ，用示波器观察、记录Vi、V2、V C及V O的波形（以Vi为触发信号），测出V O的脉冲宽度t W，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%。 四．预习要求 1．搞清555定时器的功能和应用 2．理论计算出实验内容1多谐振荡器的输出方波的周期T 3．理论计算实验内容3 中2）输出脉冲宽度t W。 4．搞清图6—5中R1、C1微分电路的作用。V i为连续脉冲，对应地分析、画出V2的波形。 五．思考题 1．用两片555定时器设计一个间歇单音发生电路，要求发出单音频率约为1KHZ，发音时间约为0.5S，间歇时间约为0.5S。 2．图6—4电路中指出电容C充电途径、放电途径。写出振荡周期T和占空比表达式。理论计算出实验内容2、3两种情况下的占空比。 3．图6—5中，设微分电路的输入连续脉冲周期为T i，R1、C1的参数应如何选择？ 4．实验内容3中，如果不采用R1、C1微分电路，即V i直接接至定时器的2脚，是否还能得到原来脉冲宽度t w的输出脉冲。 六．实验仪器与器材 1．电子技术实验箱MS-ⅢA型1台 2．直流电源（+5V）DS-2B-12型1台 3．示波器5020B型1台 4．万用表MF-47型1只 5．555定时器1只 用555电路原理构成单稳态电路 及其应用 作者：朱刚 兰州理工大学 07级自动化（一）班 学号：07220103 用555电路原理构成单稳态电路及其应用 作者：朱刚 摘要：本文应用555定时器的基本原理，构成了单稳态电路，并用555定时器构成的单稳态电路设计了楼道灯光的开关控制器，还构成了一个分频电路，可将高频脉冲变换为低频脉冲。 关键词：555定时器、单稳态电路、灯光控制器、分频器。 一、前言：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。 二、555定时器基本原理 （参考：《数字电子技术基础》 第四版阎石） 1、555定时器内部电路如图1所 示。 2、555定时器功能表如表1。 三、用555定时器构成单稳态电路 1、电路结构 电路如图2所示，该电路在555电路的基础上，外加电阻R1，R2和电容C1组成。 2、工作原理 触发信号从TRI 端输入，没有触发信号时TRI 输入的是高电平（13 CC V >）。 接通电源时触发器可能处于0，也可能处于1。 1）、假设通电时 Q=0，则三极管T 导通，0THR ≈,图 1中R=S=1，Q=0，Vo=0，且这一状态稳定的保持住，除非TRI 端有有效的触发脉冲。 2）、假如通电时 Q=1，这时三极管T 截止，Vcc 经电阻R1向电容C1充电。当C1两端电压被充到 12 3 C CC V V =时，R=0，触发器 被置0，Vo=0，T 导通，C1经 T 放电至0，THR=0,R=S=1,电路回到稳态。 当电路处于稳态，TRI 端输入有效的触发脉冲（低电平13 CC V <）时，S=0,触发器置 1，Vo=1 。T 截止，Vcc 经R1 向电容C1充电，至12 3 C CC V V =时，R=0，触发器置0，Vo=0，T 导通，电容放电至0 ，电路又回到稳态。 电路中R2阻值较大，起到断电时为C1提供放电通路，电路正常工作时由于R2阻 值远大于R1。对输出脉冲宽度的影响可忽略。 3、输出脉冲宽度w T 在忽略电阻R2影响的情况下，输出脉 冲宽度约等于电容C1从0充电至23 CC V 的时间。 即： 11ln 1.11123 w CC Vcc T R C R C Vcc V -=≈- 图 3所示为用LM555CM 接成的单稳态电路，触发信号从TRI 输入。该单稳态电路输出脉冲宽度15w T s ≈。 四、 楼道灯光控制器 无稳态电路详细讲解 在讲无稳态电路之前，读者朋友要明确几个电子元件的特性： 电阻：1、限流、分压。2、在RC串联电路中改变阻值就能改变时间常数。 本无稳态电路中用到的电阻有限流、分压和与电容构成充放电电路两个作用。 电容：1、电容两极的电压不能突变（这个要好好理解一下，不是不变，）。2、RC构成的充（放）电电路，电容两端的电压会随时间增加而上升（下降）（变化的速度与RC串联电路的电阻电容值都有关）。 三极管：对于NPN型三极管，当三极管的be极的电压高于某一数值（一般为0.7V） 时，三极管就会导通，这时ce间貌似有一个开关闭合，使电流从c极流入从e 极流出。 Q NPN 下面是一个典型的无稳态电路： 无稳态振荡器（astable multivibrator)亦称自激多谐振荡器。电路中，施加电源VCC后，晶体管Q1和Q2在电容的作用下，反复导通、截至，产生持续震荡。震荡周期T[s]为：T=0.69(R3C2+R2C1)。 工作原理：当给电路加上电压VCC的瞬间，B1、B2点在电阻的上拉作用下都有一个高电位，而这个高电位都能使两个三极管满足导通的条件，但是由于各个元件的参数不可能完全一样，所以一定有一个三极管先导通，这里假设Q1先导通，然后再分析Q1导通的瞬间、C1点由原来的高电位被拉低（几乎与E1点电位相同），再根据电容两端的电压不能够 突变，这时B1点的电位也由原来的高电位被拉低，B1点又是三极管Q2的基极，Q2的基极电位由原来的高电位也变成低电位，这时是Q2的be间电压降低（几乎为零），所以这时三极管Q2被迫截止（不导通）。再此之后D1就会发光，同时电容C1两端电压虽不会突变，但是不是不变，在这段时间内会通过电阻R2给C1充电，充电过程中C1的一端B1电位就会逐渐升高，会有一个时刻B1的电位高到能使Q2导通，（这个时间实际上就是周期T=0.69(R3C2+R2C1)的一半）。这时点C2的电位由原来的高电位被拉低（几乎与E2点电位相同），同理根据电容两端电压不能突变，这时B2点的电位也由原来的高电位被拉低，B2点又是三极管Q1的基极，Q1的基极电位由原来的高电位也变成低电位，这时是Q1的be间电压降低（几乎为零），所以这时三极管Q1被迫截止（不导通）。再此之后D1就会发光。 再循环下去，Q1导通、Q2截止................这里不再复述。这样就会出现两个LED交替闪烁的现象。 如果先假设刚通电时，Q2先导通，方法类似，读者可以自己分析。图中的R1和R4是LED的限流电阻，可以根据所选的LED灵活选取。 以上可以简单的总结一句话：Q1导通时能够使Q2被迫截止；Q2导通时也能使Q1被迫截止。 按照上面电路参数设计的电路，闪烁周期计算如下： T=0.69*（47000*0.00001+47000*0.00001）=0.65S 拓展：以上电路的电阻电容参数都是完全对称的，如果要获得两个LED点亮时间不一样的现象，只需改变相应的电阻电容参数，使两边的R*C的值不相等就行了。 555构成的单稳态触发器的四种基本电路 图(a所示电路是典型的单稳模式电路。当外加脉冲经C1、R1微分电路加至555的2脚时，负向脉冲(<1/3VDD使555置位，3脚输出暂稳脉冲宽度td=1．1RC。 图(b与图(a类同，但它有两个输出端。C通过R至555内部灌电流放电，恢复时间比图(a要长。 图(c电路的2、6脚接法与图(a、(b不同，外加触发应为正向脉冲，幅值应大于号VDD，暂稳脉冲 为负向，其宽度td=1．1RC，可同时输出两路。 图(d与图(c类同，但由于在充电回路中加进了导向二极管D，加快了充电速率，使工作频率大大 提高。该电路可同时输出两路。 [日期：2010-02-20]来源：作者：[字体：大中小] 555电路 2008/12/17 15:15 555 集成电路开始出现时是作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或555 时基电路。但是后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可以用于调光、调温、调压、调速等多种控制以及计量检测等作用；还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，作为交流信号源以及完成电源变换、频率变换、脉冲调制等用途。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，因此目前被广泛用于各种小家电中。 555 集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、触发器、输出管和放电管等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。它的性能和参数要在非线性模拟集成电路手册中才能查到。 555 集成电路是 8 脚封装，图 1 （ a ）是双列直插型封装，按输入输出的排列可画成图 1 （ b ）。其中 6 脚称阀值端（ TH ），是上比较器的输入。 2 脚称触发端（），是下比较器的输入。 3 脚是输出端（ V O ），它有 0 和 1 两种状态，它的状态是由输入端所加的电平决定的。 7 脚的放电端（ DIS ），它是内部放电管的输出，它也有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定的。 4 脚是复位端（），加上低电砰（＜ 0.3 伏）时可使输出成低电平。 5 脚称控制电压端（ V C ），可以用它改变上下触发电平值。 8 脚是电源， 1 脚为地端。 实验10 555定时器的原理及三种应用电路 「、实验目的 (1) 掌握555定时器的电路结构、工作原理。 (2) 熟悉555定时器的功能及应用。 :■、实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 CB555定时器；100Q ~100k Q电阻；0.01~100卩F电容；1k Q和5k Q电位器; 发光二极管或蜂鸣器。 三、实验内容 (1)按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并记录输出输入波形。 1?实验原理 当输入电压《：：」V cc时，=V TR：：：'CC V。为高电平 3 3 1 2 当-V cc : V i:-时，乂保持高电平。 3 3 2 2 当V i ?—V CC,V TH -V TR -V cc 时，V o 为低电平。 3 3 1 2 V由大变小时，即-v cc : V :-时，V)保持低电平。 3 3 一旦V「：-V cc,则V o又回到高电平。 3 2?仿真电路如图: 3?实验结果： 输入正弦波: 输入锯齿波: (2)设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时，发光管持续点亮秒后熄灭。 2 1?实验原理： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲 时，可以输出一个单稳态脉宽T W,且T W=1.1RC。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时, 持续点亮2S，即要使T W=2S所以，需选定合适的R、C值。选定R、C时，先选定C的值 为100uF,然后确定R的值为18.2k Q。 2.仿真电路如图： 波形图为： 若是1秒或者是5秒。只需改变R 与C 的大小，使得脉冲宽度 T=1.1RC 分别为1或是5 即可。1 秒时： C=1OOuF, R=9.1k Q 5 秒时：C=1OOuF , R=45.5k Q 。 (3) 按图 2-10-7连接电路，取 R 仁1k Q , R2=10k Q ,C 仁0.1卩F,C2=0.01卩F ,观察、记录 V Cr 、V O 的同步波形，测出 V 。的周期并与估算值进行比较。改变参数 R1=15k Q , R2=10k Q ,C1=0.033卩F,C2=0.1卩F ,用示波器观察并测量输出端波形的频率。 经与理论估算值比较， 算出频率的相对误差值。 1?实验原理 555定时器构成多谐振荡器。 1 当加电后，V cc 通过R |,R 2 对R 充电，充电开始时V Cr =V TH =V TR ￡-V cc ,所以 V O =1。 3 1 2 当V Cr 上升到-V cc 双稳态电路图 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： NE555为8脚时基集成电路， 各脚主要功能（集成块图在下面） 1地 GND 2触发 3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值）7放电 8电源电压Vcc 应用十分广泛，可装如下几种电路： 1。单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2。双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3。无稳类电路 作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 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。基于555定时器闪光电路设计及制作
多谐振荡器电路无稳态
NE555内部结构及应用电路
555定时器的典型应用电路
555无稳态电路工作原理及分类
555定时器单稳态触发器
555定时器的基本应用及使用方法
双稳态电路图简介
555芯片各种应用电路
555定时器简单的电路
555时基电路内部结构及工作原理实例详解
用555电路原理构成单稳态电路及其应用
555定时器及其应用
用555电路原理构成单稳态电路及其应用
无稳态电路详细讲解
555构成的单稳态触发器的四种基本电路
555定时器的原理及三种应用电路
双稳态电路图