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555时基电路应用和工作原理
555时基电路应用和工作原理
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2009-12-2815:
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1555时基电路的特点
555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器
或555时基电路。
但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。
此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。
由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成
电路部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、
放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体，如图1所示。
图1555集成电路部结构图
555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2（A）所示，按
输入输出的排列可看成如图2（B）所示。
其中6脚称阈值端（TH）,
是上比较器的输入；2脚称触发端（TR），是下比较器的输入；3脚是输出端（Vo），它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端（DIS），它是部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端（MR），加上
1
1
TH
TH
V（CXD
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低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端（Vc）,可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。
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（A）
图2555集成电路封装图
我们也可以把555电路等效成一个带放电开关的R-S触发器，如图3（A）所示，这个特殊的触发器有两个输入端：
阈值端（TH）可看成是置零端R,要求高电平，触发端（TR）可看成是置位端S，要求低电平，有一个输出端Vo，Vo可等效成触发器的Q端，放电端（DIS）可看成是由部放电开关控制的一个接点，由触发器的Q端控制：
Q=1时DIS端接地，Q=0时DIS端悬空。
另外还有复位端MR控制电压端Vc,电源端VDD和地端GND这个特殊的触发器有两个特点：
（1）两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端R即阈值
端（TH）要求高电平，而置位端s即触发端（TR）则要求低电乎；
（2）两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也
不同，当Vc端不接控制电压时，对TH（R）端来讲，＞2/3VDD是
高电平1,＜2/3VDD是低电平0:
而对TR（S）端来讲，＞1/3VDD是高电平1，V1/3VDD是低电平0。
如果在控制端（Vc）上控制电压
Vc时，这时上触发电平就变成Vc值，下触发电平就变成1/2VC值，可见改变控制端的控制电压值就可以改变上下触发电平
值。
它的功能表见图3（B）所示。
（b）
555电路等效R-S触蚩器
图3555电路等效R-S触发器
555集成电路有双极型和CMO型两种。
CMO型的优点是功
耗低、电源电压低、输入阻抗高，但输出功率较小，输出驱动电流只有几毫安。
双极型的优点是输出功率大，驱动电流达200毫
安，其他指标则不如CMO型的。
555的应用电路很多，只要改变555集成电路的外部附
加电路，就可以构成几百种应用电路，大体上可分为555单稳、
555双稳及555无稳（即振荡器）三类。
2555单稳电路
单稳电路有一个稳态和一个暂稳态，是利用电容的充放电形
成暂稳态的，因此它的输入端都带有定时电阻和定时电容，常见
的555单稳电路有两种：
1）人工启动型
将555电路的6、2脚并接起来接在RC定时电路上，在定时电容CT，两端接按钮开关SB就成为人工启动型555单稳电路，如图4（a）所示，用等效触发器替代555,并略去与单稳工作无关的部分后见图4（b）所示，下面分析它的工作原理：
稳态：
接上电源后，电容CT很快充电到VDD从图4（b）看到，触发器输入R=1,S=1，从功能表看到输出Vo=0,这是它的稳态。
暂稳态：
按下开关SB,CT上电荷很快放到零，相当于触发器输入R=0S=0,输出立即翻转成Vo=l，暂稳态开始。
开关放开后，电源又向CT充电，经过时间TD后，CT上电压上升到＞2/3VDD时，输出又翻转成Vo=O暂稳态结束。
TD就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻RT和定时电容CT的值有关：
TD=1.1RTCT
TR
图4人工启动型555单稳电路
2）脉冲启动型
将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图5（a）所示，电路的2
脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，用等效触发器替代555后见图56）所示，下面分析它的工作原理：
稳态：
接上电源后，R=1,S=1，输出Vo=0,DIS端接地，CT上的电压为0即R=0,输出仍保持Vo=0,这是它的稳态。
暂稳态：
输入负脉冲后，输入S=0,输出立即翻转成Vo=1,DIS端开路，电源通过RT向CT充电，暂稳态开始。
经过时间TD后，CT上电压上升到＞2/3VDD时，输入又成为R=1,S=1,这时负脉冲已经消失，输出又翻转成Vo=0,暂稳态结束。
这时部放
电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。
电路的定时时间TD=1.1RTCT
这两种单稳电路常用作定时延时控制。
图5脉冲启动型单稳电路
3555双稳电路
常见的555双稳电路有两种：
1）R-S触发器型双稳
将555电路的6、2脚作为两个控制输入端，7端不用，就成为一个R-S触发器。
注意两个输入端的触发电平和阈值电压不同，如图6（a）所示，有时可能只有一个控制端，这时另外一个控制端要设法接死，根据电路要求可以把R端接到电源端，如图6（b）所示，也可以把S接地，用R端作输入。
有两个输入端的双稳电路常用作电机调速、电源上下限告警
等用途。
有一个输入端的双稳电路作为单端比较器用于各种检测电路。
2）施密特触发器型双稳
将555电路的6、2脚并接起来接成只有一个输入端的触发
器，如图7（a）所示，这个触发器输出电压和输入电压的关系是
一个长方形的回线形，如图7（b）所示，从曲线可知，当输入V1=0时输出Vo=1，当输入电压从0上升到＞2/3VDD后，Vo翻转成0，当输入电压从最高值下降到V1/3VDD后，Vo又翻转成1。
由于它的输入有两个不同的阈值电压，所以，这种电路常用于电子开关，各种控制电路、波形的变换和整形，如图8所示。
图8波形的变换和整形
4555无稳电路（振荡器）
由555定时器构成的多谐振荡器如图9（a）所示，其工作波形见图9（b）o
接通电源后，电源VDD通过R1和R2对电容C充电，当Uc<1/3VDD时，振荡器输出Vo=1,放电管截止。
当Uc充电到>2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0,此时放电管导通，使放电端（DIS）接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。
当Uc下降到w1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1,此时放电管又截止，使放电端（DIS）不接地，电源VDD通过R1和R2又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD上升到2/3VDD,触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。
脉冲宽度TL〜0.7R2C,由电容C放电时间决定；TH=0.7（R1+R2）C,由电容C充电时间决定，脉冲周期T〜TH+TL
图9555构成多谐振荡器
上面仅讨论了由555定时器构成的几种典型应用实例。
实际
上，由于555定时器灵敏度高，功能灵活，因而在电子电路中获得广泛应用。
555定时器
百科名片
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556/7556。
555定
时器的电源电压围宽，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
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定时器的部电
路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。
它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
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U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，贝吐匕较器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。
它的各个引脚功能如下：
1脚：
外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：
外接电源VCC双极型时基电路VCC的围是4.5〜16V,CMO型时基电路VCC的围为3〜18V。
一般用5V。
3脚：
输出端Vo
2脚：
低触发端
6脚：
TH高触发端
4脚：
是直接清零端。
当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、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：
VC为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变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0.01yF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A1、A2基准
电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。
表6—1555定时器的功能表
清零端
高触发端TH
低触发端
Q
放电管T
功能
0
0
导通
直接清零
1
0
导通
置0
1
1
截止
置1
1
Q
不变
保持
发展
概述是美国Signetics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）；CMO醐个：
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。
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的另一个输入端一一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。
编辑本段应用
555的应用:
555定时器
（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，
振荡周期：
T=0.7（R1+2R2C
[1]
（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和，
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。
接通电源后，未加负脉冲，，而C充电，上升，当时，电
路输出为低电平，放电管T导通，C快速放电，使=0。
这样，在加负脉冲前，为低电平，=0，这是电路的稳态。
在t=t0时刻负跳变（端电平小于），而二0（TH端电
平小于），所以输出翻为高电平，T截止，C充电。
按指数规律上升。
t=t1时，负脉冲消失。
t=t2时上升到（此时TH端电平大于，端电平大于），又自动翻为低电平。
在这段时间电路处于暂稳态。
t>t2，T导通，C快速放电，
电路又恢复到稳态。
由分析可得：
输出正脉冲宽度tW=1.1RC
注意：
图6—3（a）电路只能用窄负脉冲触发，即触发脉冲宽度ti必须小于tW
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。
接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。
充电
回路是VCC-R1—R2—
C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于）输出翻转为低电平。
是低电平，T导通，C放电，放电回路为
C-R2—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH端电平
小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，
如此周而复始，产生振荡，经分析可得
输出高电平时间
输出低电平时间
振荡周期
输出方波的占空比为
咚”声门铃的
555定时器用于实际中的实例有：
能发出“叮、
电路和旋光彩灯控制电路
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