555定时器

一、定义

        定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，可极方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，其简化原理图及引脚定义如下所示

• 3个绿色电阻，电阻值为5K；2个黄色和粉色比较器；1个紫色SR触发器；1个蓝色放电三极管

  

• 引脚定义

  PIN	NAME	I/O	DESCRIPTION
  1	GND	-	Ground
  2	TRIG	I	Start of timing input. TRIG <½CONT sets output high and discharge open
  3	OUT	O	High current timer output signal
  4	RESET	I	Active low reset input forces output and discharge low.
  5	CONT	I/O	Controls comparator thresholds, Outputs 2/3 VCC, allows bypass capacitor connection
  6	THRES	I	End of timing input. THRES > CONT sets output low and discharge low
  7	DISCH	O	Open collector output to discharge timing capacitor
  8	Vcc	-	Input supply voltage, 4.5 V to 16 V.

二、工作模式

        定时器可工作在三种工作模式下：

1. 单稳态模式：在此模式下， 只有一个稳态。其功能是单次触发，在外加冲激下，触发器由稳态变为暂稳态，并在暂稳态保持一定时间后恢复稳态。
   应用范围包括定时器，脉冲丢失检测，反弹跳开关，轻触开关，分频器，电容测量，脉冲宽度调制（PWM）等；
2. 双稳态模式（也称施密特触发器）：在此模式下， 有两个稳态，在 DISCH 引脚空置且不外接电容的情况下，的工作方式类似于一个 触发器，可用于构成锁存开关；
3. 无稳态模式（也称多谐振荡器）：在此模式下， 有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号。
   常用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制（PPM）等电路。

三、仿真电路及波形

1. 定时器通过将 2 脚（）作为触发信号输入端，并将由 和组成的反相器输出电压接至6 脚（）端 ，同时在端对地接入电容，即可构成单稳态触发器。
   单稳态电路计算过程如下：(式中、即为图中、)
   
   ，（假设 ）
   
   则有 
   
   又 
   
   可得 
   
   仿真电路及结果如下图所示：

   

   从波形图上可以看出，2 脚每来一个负脉冲（低电平）信号（蓝色），则3 脚输出一个固定宽度的脉冲（黄色），电路的输出脉冲宽度由电阻 与电容  决定，约为
2. 施密特触发器的重要特征是滞后。如果输入电压大于上限阈值，施密特触发器的输出为高电平；如果输入电压低于下限阈值，施密特触发器的输出为低电平；当输入在两个阈值之间时，输出保持不变。
   定时器通过将 2脚（）和 6脚（）短接后，通过输入电容，作为输入信号端，构成施密特触发器。
   仿真电路及结果如下图所示：

   

   从波形图上可以看出，当输入电压（黄色波形）为 时，触发器为RESET，3脚输出低电平（蓝色波形）；当输入电压为 时，触发器为SET，3脚输出高电平；当输入电压大于，小于时，输出保持不变
3. 多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器（也称矩形波发生器），在通电后，不需要外加脉冲就能自动产生矩形脉冲。
   构成施密特触发器后，将 经 积分电路接回输入端即可构成多谐振荡器。（为减轻输出门负载，将与 接成一个反相器，其输出与 完全相同，将 经 和组成的积分电路接回施密特触发端也可构成多谐振荡器 ）
   计算过程如下：
   
   
   
   
   
   震荡周期：
   
   占空比：
   
   仿真电路及结果如下图所示：

   

   电容通过、 充电至 （上限比较器极限），通过 放电至 （下限比较器极限），由公式可得  ，仿真结果和理论计算结果基本一致

四、改进型振荡器

• 由3.3计算可知，一直有  （即占空比 %），通过下图所示电路可改变电容充放电回路。因为  被  短路，电容  可直接通过  充电，通过 、 放电， 可使得（即占空比 %），