555时基集成电路原理与应用.docx

555时基集成电路（555定时器芯片）专题1简介与工作原理555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件一般用双极性工艺制作的称为 555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约 为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容简介555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳 态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、 家用电器、电子测量及自动控制等方面555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如 图1所示它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电 管T及功率输出级它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3£ n 尸 nr T9 f r m■"- s-s r™ e l』_www. cnina（ipj- com它的各个引脚功能如下：（点击图可放大）1脚：GND（或Vss）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地8脚：VCC（或VDD）外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5〜16V, CMOS 型时基电路VCC的范围为3〜18V。

一般用5V3脚：OUT （或Vo）输出端2脚：TR低触发端6脚：TH高触发端4脚：R是直接清零端当R端接低电平，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：CO（或 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0.01M F电容接地，以防引入干扰7脚：D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电阻分压 器由三个5kQ的等值电阻串联而成电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1 的参考电压为2/3Vcc,加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc,加在反相输入端 比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成高电平触发信号加在C1的反相输入端，与 同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信 号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号基本RS触发器的输出状态受比较器Cl、C2的输出端控制555定时器的功能主要由两个比较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，贝I」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0UT=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0电平555定时器功能如表1所示表1 555定时器功能表输入输出复位u11u12输出u0晶体管T0XX0导通1>>0导通1<<1截止1<>保持保持词名：555 timer中文解释：555定时器缩写：来历：555 timer发展概述 是美国Signe tics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因 输入端设计有三个5kQ的电阻而得名此电路后来竟风靡世界目前，流行的产品主要有4 个：BJT两个：555, 556 (含有两个555)； CMOS两个：7555, 7556 (含有两个7555)555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范两个比较器C1和C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输 出接到RS触发器上。

此外还有输出级和放电管输出级的驱动电流可达200mA比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB,根据C1和C2的另一个输入端——触发输 入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态当复位端为低电平时，RS触发器被强制复 位若无需复位操作，复位端应接高电平应用555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；如右图2,www, chinadp jP cuid振荡周期：T=0.7 (R1+2R2) C(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555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路， 如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告 警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等实例 单稳态电路 前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态电和总，且两个状态始终相反而单稳态 触发器只有一个稳态状态在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器 由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。

单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路单稳态触发器电路的构成形式很多图3(a)所示为用555定时器构成的单稳态触发器，R、 C为外接元件，触发脉冲片由2端输入5端不用时一般通过O.OluF电容接地，以防干扰 下面对照图3(b)进行分析图3单稳态触发器(1)稳态-Ucc接通电源后经R给电容C充电，当u上升到大于 时，基本RS触发器复位，输出c2 1u=0同时，晶体管T导通，使电容C放电此后u ，若不加触发信号，即u ：0 c< 1>则u保持0状态电路将一直处于这一稳定状态0⑵ 暂稳态在t=ti瞬间，2端输入一个负脉冲，即u「，基本RS触发器置】，输出为高电平，并使 晶体管T截止，电路进入暂稳态此后，电源又经R向C充电，充电时间常数『=RC，电容 的电压按指数规律上升Ur 在t=t时刻，触发负脉冲消失（u '2 1>器保持原状态，u仍为高电平0在t=t时刻，当u上升略高于3 c匚匚2蛰 _ _），若u ，则茲=1,孔=1,基本RS触发c<=1,茲=0,矗=1，基本RS触发器复位，输出U =0,0回到初始稳态同时，晶体管T导通，电容C通过T迅速放电直至u为0这时茲=1，孔c时，血=0,=1,电路为下次翻转做好了准备。

2入输出脉冲宽度t为暂稳态的持续时间，即电容C的电压从0充至' 所需的时间由p23 = （1，）得(9-4)由上式可知：① 改变R、C的值，可改变输出脉冲宽度，从而可以用于定时控制② 在R、C的值一定时，输出脉冲的幅度和宽度是一定的，利用这一特性可对边沿不陡、 幅度不齐的波形进行整形多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态在电路处于某 一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态两个暂稳态自行相互转换而输 出一系列矩形波多谐振荡器可用作方波发生器1 22入 -刚接通电源时，u =0, u=1当u升至' 后，比较器C1输出低电平（丘口二基本RS触0 c发器置0,定时器输出u由1变为0同时，三极管T导通，电容通过R放电，u下降在0 2 c2 1-Ucc -Ucc 一u 3 期间，u保持低电平状态在u下降至3 以后，比较器C输出低电平（肌< c< 0 c 2=0 ），使触发器置1,输出u由0变为1同时三极管T截止，于是电容C再次被充电如0此不断重复上述过程，多谐振荡器的输出端就可得到一串矩形波工作波形如图4（b）所示 卄 斥 土 、杠 、、宀 飙匚振汤周期等于两个暂稳态的持续时间。

第一个暂稳态时间t为电容C的电压u从' 充电pl c-ucc所需时间如K〔尽+甩）匕血2=山了〔尽+耳）匕(9-5)2 1第二个暂稳态时间t为电容C的电压从彳 放电至彳 所需时间p2O555时基集成电路（555定时器芯片）专题2原理与应用A、555内部电原理图（点击图可以放大）8 — + I控制LBT1-2 一魅发4 —放电1 —www. chinadp j. com（点击图可以放大）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B、单稳类电路单稳工作方式，它可分为3种点击图可以放大）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”水1.1.1人工启动单稳1） 特点：RT-6. 2-CT?人 工启动i VD=O r稳态； VO=1 ,暂稳龛］td） □2） 公式：Td=l. 1RT*CT3） 用途：定时，延时-TW. chinadp j. com1.1.2人工启动单稳1）特点：CT-6.2-RT,人 工启訪r V0= 1 r稳态； V0=0> 暂稳态（td） □2 ）公式：T&l. 1RT*CT3）用途：定时，延时-rt nVCCwww. chinadpj. compj 855525□丄-3LVO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 （点击图可以放大）* 1.2.1脉冲启动单稳1） 特点：（（RT-7. 6-CTJ, 2 端输入-外脉冲启动或人 工启动口2） 公式：Td=l. 1RT*CT3） 用途：定（延）时、消 抖动、分（倍）频，脉冲 输出、L. C速率等检测口www. chinadpj. comVi,dVCC6 4 87 555 32 5丄CTVO脉冲启动单稳1）特点：（（RT-7. 6-CTJ, 2 端输入口外脉冲启动输入 带RC微分电路口2 ）公式：Td=l. 1RT*CT3）用途：定（延）时、消 抖动、分（倍）频，脉冲 输出、L. £速率等堂测口 www. chinadpj. comSB ?www. chinadpj. com vct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。