第四讲555定时器原理及应用
555定时器的工作原理特性及应用
照塑勉．555定时器的工作原理特性及应用徐姝雯郑艳艳(中国人民解放军92146部队，广东湛江524001)摘要】本文主要由介绍555定时器和其他辅助元器件构成定时电路的原理结构，以及555定时器的结构和工作的原理特性。
鹾娴定时；触发555定时器是一神多用途8脚的单片集成电路，利用它和一些辅助电子元器件可以构各种时限范围的定时器。
1555定时器的内部电路结构集成定时器555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5k0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U R l、U R20为了防止干扰，当不外加控制电压时，C O端一般通过一个小电容(如0．01I J F)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。
当运算放大器的向相输入U+大于反相输入U一时，其输出为高电平1信号：而当U+小于U一时，其输出为低电平0信号。
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O U T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R D为0(低电平)时，可使U o=0，定时器输出直接复位o4)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—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=I (Q=0)时，T截止，D端输出为高电平1。
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。
6)外引线端功能：管脚1(G N D)：接地参考端：管脚2fr L)：低电平触发端，由此输入外触发脉冲。
555定时器
。
Q 1
uC ≈ 0
uA1 1
若触发器的原状态Q=0， ，则晶体管T饱和导通， ，所以A1的输出
，触发器的状态保持不变。 Q 0
若2/3触VCC发器的原状态Q=1， uA，1 则0 T截止，VCC通过R对电容QC充1 电；当uC上升略
高于 时，比较器A1的输出
，使触发器翻转为Q=0， 。 uo 0
定 时定 器时
器 的 典 多谐振荡器波形图
在多谐振荡器中，第一个暂时稳定状态的脉冲宽度tp1为
tp1 (R1 R2 )Cln2 0.7(R1 R2 )C
第二个暂时稳定状态的脉冲宽度tp2为 tp2 R2Cln2 0.7R2C
所以振荡周期 T tp1 tp2 0.7(R1 2R2 )C
1.3
将上述过程用曲线描绘出来得施密特触发器的电压传输特性，如图14-31所示。 施密特触发器主要用于对输入波形进行整形。如图14-32所示是将三角波整形为 方波。
图14-31 电压传输特性
图14-32 波形图
3 多谐振荡器
555
555
多谐振荡器也称方波振荡器，它无需
外加触发脉冲就能输出一定频率的矩形脉
常用的555定时器有TTL定时器CB555和COMS定时器CC7555等，它们的内 部结构不同，但功能和外部引脚排列完全相同。
如图14-25所示为国产双极型 定时器CB555的电路结构图。它 由两个比较器A1和A2、RS触发 器、一个与门、一个非门、一个 集电极开路的放电晶体管T及3个 5 kΩ电阻组成的分压器组成。
应 置0，uo为0。此时T导通，电容C通过R2和T放电，uC下降。当uC下降略小于 1/3 VCC时
用 ，比较器A2的输出，将触发器置1，uo又由0变为1。此时T截止，VCC又通过R1，R2对
【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。
04--555定时器
2、多谐振荡器 多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后， 多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后， 是一种无稳态触发器 不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。 不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于 矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。 矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。 多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器 触发 多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器,触发 是一种常用的脉冲波形发生器 器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器 产生的。 产生的。
>2VCC/3 1 0 1 1 0 >VCC/3 1 0
注意：工作中不使用 注意：工作中不使用vIC时，一般都 通过一个0.01µF的电容接地，以旁 的电容接地， 通过一个 的电容接地 路高频干扰。 路高频干扰。
<2VCC/3 1 1 0 1 0 >VCC/3 1
பைடு நூலகம்
1
注意：工作中不使用 注意：工作中不使用vIC时，一般都 通过一个0.01µF的电容接地，以旁 的电容接地， 通过一个 的电容接地 路高频干扰。 路高频干扰。
555定时器及其应用 定时器及其应用
555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能 555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能 定时器 巧妙结合在一起的中规模集成电路。该电路 巧妙结合在一起的中规模集成电路。 功能灵活、适用范围广，只要外围电路稍作 功能灵活、适用范围广， 配置，即可构成单稳触发器 多谐振荡器或 单稳触发器、 配置，即可构成单稳触发器、多谐振荡器或 施密特触发器，因而可用于定时、检测、 施密特触发器，因而可用于定时、检测、控 制、报警等方面。 报警等方面。
<2VCC/3 1 1 1 0 >VCC/3 1 0
1
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
555集成定时器555及其应用
2CK RW2
GND VCO C1 1 C0 0.01μF 0.01μF
1.15-4 占空比与频率均可调的多谐振荡器
4. 施密特触发器
u I输入频率为 输入频率为500Hz，峰—峰值为 的正弦波电压 峰值为5V的正弦波电压 ， 峰值为 的正弦波电压, 观测并绘制u 观测并绘制 I和uO波形
VCC
Q
uI2
1
G4
uo 3
1 1 1 < 1
2 VCC 3
1 VCC 3 1 < VCC 3 >
C2
uC2
G2
5K uo (DISC) 7 1 TD
不变 不变 1 1 截止 截止
1.15-1 555定时器内部结构
实验要求
1. 实验前准备
复习555定时器的工作原理及其应用。 555定时器的工作原理及其应用 (1) 复习555定时器的工作原理及其应用。 计算各实验电路的工作周期T和脉冲宽度t (2) 计算各实验电路的工作周期T和脉冲宽度tw值。 拟好实验数据表格。 (3) 拟好实验数据表格。
VCC RD 7 DISC
R 1K uO
0.01μF
1.15-2 多谐振荡器
3. 占空比与频率均可调的多谐振荡器
调节R 观察输出波形。 调节 W1、RW2观察输出波形。
VCC RA 4.7K
7 8 4
VCC RD DISC uO
3
D1 2CK
RB D2 RW1
4.7K
6 TH 2 TR
uO C2
10μF
VCC RA1 10K
7 8 4
VCC RD DISC
RA2 10K R
10K
7
8
4
ne555定时器工作原理
ne555定时器工作原理NE555定时器是一种集成电路，广泛应用于各种定时、脉冲和振荡电路中。
它是由Signetics公司于1972年推出的，是一种非常经典的定时器集成电路。
NE555定时器工作原理的理解对于电子爱好者和工程师来说是非常重要的，因为它在电子电路设计中有着广泛的应用。
本文将从NE555定时器的基本原理、内部结构、工作模式以及应用实例等方面进行介绍。
首先，NE555定时器的基本原理是基于电荷和放电的原理。
它内部有两个比较器，一个RS触发器和一个输出级。
NE555定时器可以工作在脉冲振荡模式和双稳态触发器模式。
在脉冲振荡模式下，NE555可以产生一定频率和占空比的方波信号。
在双稳态触发器模式下，NE555可以产生稳定的高电平或低电平输出。
NE555的内部结构包括电压比较器、RS触发器、输出级、电压分压器和电压调节器等部分。
这些部分共同作用，实现了NE555定时器的各种功能。
NE555定时器有三种工作模式，单稳态触发器模式、脉冲振荡模式和连续工作模式。
在单稳态触发器模式下，NE555定时器在接收到触发脉冲时，输出一个固定时间的高电平脉冲。
在脉冲振荡模式下，NE555定时器可以产生一定频率和占空比的方波信号。
在连续工作模式下，NE555定时器一直处于工作状态，输出高电平或低电平。
NE555定时器在电子电路设计中有着广泛的应用。
例如，它可以用于LED闪烁电路、蜂鸣器驱动电路、定时报警电路、PWM调速电路等。
在LED闪烁电路中，NE555定时器可以控制LED的闪烁频率和占空比。
在蜂鸣器驱动电路中，NE555定时器可以产生一定频率的方波信号驱动蜂鸣器发声。
在定时报警电路中，NE555定时器可以产生一定时间间隔的报警信号。
在PWM调速电路中，NE555定时器可以产生一定频率和占空比的PWM信号，用于驱动电机进行调速。
总之，NE555定时器是一种非常经典的定时器集成电路，它的工作原理基于电荷和放电的原理。
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介绍及应用PPT课件
（a）电T≈路0.7(R1+（2Rb）2)C工作波形
19
本章小结
本章介绍了各种产生和变换矩形脉冲的电路。
施密特触发器有两种稳态，但状态的维持与翻
转受输入信号电平的控制，所以输出脉冲的宽度是
由输入信号决定的。
单稳态触发器只有一个稳态，在外加触发脉冲
作用下，能够从稳态翻转为暂稳态。但暂稳态的持
续时间取决于电路内部的元件参数，与输入信号无
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提问与解答环节
Questions And Answers
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
压稳定性的
当放0使状电T电态H工 当 此 当 电路管，=作 触路时T迅导电uH原 发返放速通C图路≥=理 脉回电恢，26自u（/-33： 冲稳复管CCVa0动≥放）u态到T2C5输返IC/电截5电为3后初时5滤出V路回定止，高，始，C波脉时稳C，T电状C高时电器冲H态V通平态触，构容的C=，过时C成。发使（u宽通此导C，的b端高度过）=时单通V0T触工tR放。C稳w的HC≈发对作态通电有稳1放波端C.触1管过效态电充形RT发置RT为C管H电器导。对0有0T。；状通C放效充此态。电，电时。，置，，
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3
各公司生产的555定时器的逻辑功能与外引线 排列都完全相同。
单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码
数字电子技术——555定时器的应用
4.讨论： 若 VCO 外接 ECC , t w 如何？
VC VC tw 2 VC tw ： VCC ECC 3
tw RC ln
R R
VTH TH V V TR TR
tw ln
VC VC 0
VI
7 6 2
8
555
4
3 5
VO O
C
一、占空比不可调的多谐振荡器
VCC
1、电路结构
R1
R2
7 6 2
8
555
4 3 5
0.01 F
VO
C
1
6.5.4 用555定时器接成多谐振荡器
一、占空比不可调的多谐振荡器
VCC
2、工作原理
R1
uo uOH TD 截止 C 充电 uc
刚接VCC， uc
0
R2
7 6 2
VTR
3 2 V E CC 3 CC
1 V ECC 1 CC 2 3 1 V ECC CC 保持 3 2 1 1 ECC 0 V 2 3
vo o
O O
tt
1 V V V V V V ECC CC 2 3
1/ 2ECC ECC
6.5.3 用555定时器接成单稳态触发器
Q
Q'
Qn1 功 能
S'
0 0 1 1
0 1 0 1
1 0 1
Qn
不允许
置0
置1 保持
3、各个组成部分的性能
(1) (2) (3) (4) (5) 电阻分压器 电压比较器 C1 ，C2 与非门构成的基本RS触发器 OC输出的三极管TD 输出缓冲级