555集成定时器及其应用

一、555定时器的工作原理

555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。

555定时器原理图及引线排列如图1、图2所示，其功能见表1。定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3Vcc和1/3Vcc。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3Vcc时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3Vcc时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。

4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则Vo=0；正常工作时4接为高电平。

5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，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。如果不在5脚外加电压通常接0.01μF电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。

图1 555定时器内部框图

图2 555定时器引脚排列

表1 555定时器的功能表

二、典型应用

（1）构成单稳态触发器

电路如图3所示，接通电源→电容C充电（至2/3Vcc）→RS触发器置0→Vo=0，T导通，C放电，此时电路处于稳定状态。当2加入VI<1/3Vcc时，RS触发器置1，输出Vo=1，使T 截止。电容C开始充电，按指数规律上升，当电容C充电到2/3Vcc时，A1翻转，使输出Vo=0。此时T又重新导通，C很快放电，暂稳态结束，恢复稳态，为下一个触发脉冲的到来作好准备。其中输出Vo脉冲的持续时间tw=1.1RC,一般取R=1kΩ–10MΩ，C>1000PF,只要满足VI的重复周期大于tp0,电路即可工作，实现较精确的定时。

图3  单稳态触发器                      图4  多谐振荡器

(2)多谐振荡器

电路如图4所示，电路无稳态，仅存在两个暂稳态，亦不需外加触发信号，即可产生振荡（振荡过程自行分析）。电容C在1/3Vcc–2/3Vcc之间充电和放电，输出信号的振荡参数为：

周期T=0.7C(R1+2R2)
频率f=1/T=1.44/(R1+2R2)C
Tpl=0.7R2C Tph=0.7(R1+R2)C
占空比D=(R1+R2)/(R1+2R2)
555电路要求R1与R2均应大于或等于1kΩ，使R1+R2应小于或等于3.3MΩ。

(3)密特触发器

电路如图5所示。Vs为正弦波，经D半波整流到555定时器的2脚和6脚，当Vi上升到2/3Vcc时，Vo从1→0；Vi下降到1/3Vcc时，V又从0→1。电路的电压传输特性如图6所示。

回差电压：ΔV=1/3Vcc。

总结555定时器的应用有哪些。

（1）单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中；

（2）多谐振荡器，组成信号产生电路；

（3）施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等。

思考：
1、改变电容C的大小能够改变振荡器输出电压的周期和占空比系数吗？

改变电容C的大小能够改变振荡器输出电压的周期，但不能改变占空比系数

2、利用555定时器组成的施密特触发器实现三角波变成方波。

                   实验电路及波形图