A2用来比较参考电压UR2和低电平触发端电压UTR：
当UTR＞UR2，集成运放A2输出Uo2=1;当UTR＜UR2，集成运放A2输出Uo2=0。
3.基本RS触发器
当RS=01时，Q=0，Q=1；当RS=10时，Q=1，Q=0。
4.开关及输出
放电开关由一个晶体三极管组成，称其为放电管，其基极受基本RS触发器输出端Q控制。
当Q=1时，放电管导通，放电端D通过导通的三极管为外电
路提供放电的通路；当Q=0，放电管截止，放电通路被截断。
6.2.3555定时器的功能以单时基双极型国产5G555定时器为例，其功能如表6.1所示。
表6.15G555定时器功能表
UR
UTH
UTR
OUT
放电端D
0
×
×
0
与地导通
1
>2U
3DD
>1U
3DD
0
与地导通
1
<2U
3DD
>1U
3DD
保持原状态不变
保持原状态不变
1
<2U
3DD
<1U
3DD
1
与地断开
6．2．4555定时器的主要参数
5G555（单时基双极型定时器）和CC7555（单时基CMOS型定时器）的主要参数对比如表6.2所示。
表6.2
参数
单位
CMOS型
CC7555
TTL型
5G555
电源电压
V
3～18
4.5～16
静态电源电流
mA
0.12
10
定时精度
%
2
1
高电平触发端电压
V
2U
3DD
2U
3DD
高电平触发端电流
μA
0.00005
0.1
低电平触发端电压
V
2U
3DD
2U
3DD
低电平触发端电流
μA
0.00005
0.5
复位端复位电压
V
1
1
复位端复位电流
μA
0.1
400
放电端放电电流
mA
10～50
200
输出端驱动电流
mA
1～20
200
最高工作频率
KHz
500
500
从表6.2可见：
（1）二者的工作电源电压范围不同。
（2）双极型定时器输入输出电流较大，驱动能力强，可直接驱动负载，适宜于有稳定电源的场合使用。
（3）单极型定时器输入阻抗高，工作电流小，功耗低且精度高，多用于需要节省功耗的领域。
【思考题】
1.555定时器主要由哪几部分组成？
每部分各起什么作用？
2.双极型定时器与CMOS型定时器有什么异同？
6.3555定时器的基本应用电路
6.3.1施密特触发器
施密特触发器是一种脉冲信号变换电路，用来实现整形和鉴波。
1.电路结构
由555定时器构成的施密特触发器如图6.4所示
ui
2
uiuo
3UDD
1UDD
uo
UDD
ot
图6.4施密特触发器图6.5施密特触发器输入信号
2.工作原理
设输入信号ui为正弦波，正弦波幅度大于555定时器的参考电压UR1
=2U
3DD
（控制端S通过滤波电容接地），电路输入输出波形如图6.5所示。
根据555定
时器功能表6.1可知：
（1）
当u处于0＜u＜1U
3DD
上升区间时，OUT=“1”。
（2）当u处于1U
3DD
＜u＜2U
3DD
上升区间时，OUT仍保持原状态“1”不变。
（3）当u处于u≥2U
3DD
区间时，OUT将由“1”状态变为“0”状态，此刻对应
的ui值称为复位电平或上限阈值电压。
（4）当u处于1U
3DD
＜u＜2U
3DD
下降区间时，OUT保持原来状态“0”不变。
（5）当u处于U≤1U
3DD
区间时，OUT又将由“0”状态变为“1”状态，此刻对应
的ui值称为置位电平或下限阈值电压。
从图6.5输入输出波形分析中，可以发现置位电平和复位电平二者是不等的，
二者之间的电压差称为回差电压用ΔUT表示，即ΔUT=UR1－UR2。
➢
若控制端S悬空或通过电容接地,UR1
=2U
3DD
，而UR2
=1U，则
3DD
ΔUT
=UR1
－UR2=
1
3UDD
➢若控制端S外接控制电压U，U
=U而U
=1U则
ΔUT=UR1－UR2=
SR1
1
U
2S
SR22S
uo
图6.6所示为S端悬空或通过电容接地的施密特触发器电压传输特性，同时也反映了回差电压的存在，而这种现象称为电路传输滞后特性。
回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强，但施密特触发
UDD
o
1UDD
2UDDui
器的灵敏度也会相应降低。
图6.6施密特触发器电压传输特性
3.典型应用
（1）
波形变换。
将任何符合特定条件的输入信号变为对应的矩形波输出信号。
三角波变换为矩形波如图6.7所示。
（2）幅度鉴别。
只有输入信号的幅度大于UR1时，输出端才出现OUT=“0”的状态。
由此可以判断输入信号的幅度是否超过一定的值。
如图6.8所示。
（3）脉冲整形。
脉冲信号在传输过程中如果受到干扰，其波形会产生变形。
可利
用施密特触发器进行整形，将变形的矩形波变成规则的矩形波。
如图6.9所示。
ui
UR1
i
UR2U
R1
U
R2
uo
o
ot
图6.8幅度鉴别
6.3.2单稳态触发器
ot
图6.9脉冲整形
单稳态触发器在数字电路中一般用于定时（产生一定宽度的矩形波）、整形
（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。
单稳态触发器具有下列特点：
（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。
（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。
（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。
暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
1.电路结构
单稳态触发器如图6.10（a）所示。
2.
工作原理
＋UDD
ui
UDD
1UDD
uC
2U
3DD
uo
uo
UDD
（a）
o
图6.10单稳态触发器
t
（b）
当单稳态触发器无触发脉冲信号时，输入端Ui=“1”。
接通直流电源UDD瞬
间，电路有一个稳定的过程，即UDD通过R对C充电，当电容上的电压Uc上升
到2U
3DD
时，比较器A1输出为0，将触发器置0。
这时Q=1，放电端D通过导通
的三极管接地，电容C两端电压为零。
电路进入稳态。
当单稳态触发器有触发脉冲信号（即Ui=“0”＜
1
3UDD
时，由于UTR=Ui=“0”
＜1U，并且U=0＜U=2U
，则触发器输出由“0”变为“1”，三极管由
3DDTHR13DD
导通变为截止，放电端D与地断开；直流电源+UDD通过电阻R向电容C充电，
电容两端电压按指数规律从零开始增加（充电时间常数τ=RC）；经过一个脉冲
宽度时间，负脉冲消失，输入端Ui恢复为“1”，即UTR=Ui=“1”＞
1
3UDD
，由于
电容两端电压U＜2U
3DD
，而UTH
=U＜2U
3DD
，所以输出保持原状态“1”不
变，这种状态即是单稳态触发器的暂稳状态。
当电容两端电压U≥2U
时，U=U≥2U
，又有U＞1U，那
C3DD
THC
3DD
TR3DD
么输出就由暂稳状态“1”自动返回稳定状态“0”。
如果继续有触发脉冲输入，就会重复上面的过程，如图6.10（b）所示。
3.暂稳状态时间（输出脉冲宽度）
暂稳状态持续的时间又称输出脉冲宽度，用tW表示。
它由电路中电容两端
的电压来决定，可以用三要素法求得tW≈1.1RC。
tW与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
当一个触发脉冲使单稳态触发器进入暂稳定状态以后，tW时间内的其他触发脉冲对触发器就不起作用；只有当触发器处于稳定状态时，输入的触发脉冲才起作用。
4．典型应用
1）定时与延时
单稳态触发器可以构成定时电路；与继电器或驱动放大电路配合，可实现自动控制、定时开关的功能，一个典型定时电路如图6.11所示。
R1
1MΩ
SB
当电路接通+6V电源后，经过一段时间进入稳定状态，定时器输出OUT为低电平，继电器KA（当继电器无电流通过时，常开接点处于断路状态）无通过
电流，故形不成导电回路，灯泡HL不亮。
当按下按钮SB时，低电平触发端TR
（外部信号输入端Ui）由接+6V电源变为接地，相当于输入一个负脉冲，使电
路由稳定状态转入暂稳状态，输出OUT为高电平，继电器KA通过电流，使常开接点闭合，形成导＋U电回路，灯泡HL发亮；暂稳定状态的出现时刻是由按钮
DDSA
SB何时按下决定的，它图的6持.1续150μ时F定间时
也是灯亮时间）则是由电路参数决定，
若改变电路中的电阻RW或C，tW。
典型延时电路如图6.12所示，与
定时电路相比，其电路的主要
R
和电容连D接的KA位置不同。
电路中的继电
器KA为常断继电器，二2极MΩ管D的作用是限0.01幅μF保护。
图6.12延时电路
当开关SA闭合，直流电源接通，555定时器开始工作，若电容初始电压为零，因电容两端电压不能突变，而UDD=UC+UR，所以UTH=UR=UDD－UC=UDD，
OUT=“0”，继电器常开接点保持断开；同时电源开始向电容充电，电容两端电
压不断上升，而电阻两端电压对应下降，当U≥2U
，即U=U=U
≤1U
C3DD
THTR
R3DD
时，OUT=“1”，继电器常开接点闭合；电容充电至UC=UDD时结束，此时电阻两端电压为零，电路输出OUT保持为“1”，从开关SA按下到继电器KA闭合这段时间称为延时时间。
2）分频
当一个触发脉冲使单稳态触发器进入暂稳状态，在此脉冲以后时间tW内，如果再输入其他触发脉冲，则对触发器的状态不再起作用；只有当触发器处于稳定状态时，输入的触发脉冲才起作用，分频电路正是利用这个特性将高频率信
号变换为低频率信号，电路如图6.13所示。
6.3.3多谐振荡器
图6.13分频电路
多谐振荡器的功能是产生一定频率和一定幅度的矩形波信号。
其输出状态不断在“1”和“0”之间变换，所以它又称为无稳态电路。
1）电路结构
由555定时器构成的多谐振荡器的电路结构如图6.14（a）所示。
UDD
UDD
2U
R13DD
1UDD
R2
CUDD
6
（a）
ot
（b）
2）工作原理
如图6.14（b）所示，假定零时刻电容初始电压为零，零时刻接通电源后，
因电容两端电压不能突变，则有U=U=U
=0＜1U
，OUT=“1”，放电管
THTRC
3DD
截止，直流电源通过电阻R1、R2向电容充电，电容电压开始上升,充电时间常
数τ=（R1＋R2）C；当电容两端电压U≥2U
时，U=U=UC≥2U，那
C3DD
THTR
3DD
么输出就由一种暂稳状态（OUT=“1”而放电管截止）自动返回另一种暂稳状态
（OUT=“0”而放电管导通），由于充电电流从放电端D入地，电容不再充电，
反而通过电阻R2和放电端D向地放电，电容电压开始下降，放电时间常数τ
=R2C；当电容两端电压UC≤1U
时，U=U=UC≤1U
，那么输出就由
3DD
THTR
3DD
OUT=“0”变为OUT=“1”，同时放电管由导通变为截止；电源通过R1、R2重新向C充电，重复上述过程。
3）振荡周期振荡周期T=
t1+t2。
t代表充电时间（电容两端电压从1U
13DD
t1≈0.7（R1+R2）C
t代表放电时间（电容两端电压从2U
23DD
t2≈0.7R2C
上升到2U
3DD
下降到1U
3DD
所需时间）
所需时间）
因而有T=t1+t2≈0.7（R1+2R2）C
对于矩形波，除了用幅度、周期来衡量以外，还存在一个参数占空比q，
q=tP
T
tP——脉宽。
输出波形一个周期内高电平所占时间T——周期
故图6.13（a）所示电路输出矩形波的q=
4）改进电路
tP=
T
t1
t1+t2
=R1+R2R1+2R2
图6.14（a）所示电路只能产生占空比固定的矩形波，而图6.15所示电路
可以产生占空比处于0和1之间可调
的矩形波。
这是因为它的充放电的路R
径不同，并且电路的充放电时间可调
R
（调节RW即可改变充放电时间）。
＋UDD
uo
图6.15占空比可调的多谐振荡器
本章小结
1.555定时器主要由分压其、比较器、基本RS触发器和开关及输出等四部分构成。
基本应用形式有三种：
施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
2.施密特触发器具有电压滞回特性，某时刻的输出由当时的输入决定，即不具备记忆功能。
当输入电压处于参考电压UR1和UR2之间时，施密特触发器保持原来的输出状态不变，所以具有较强的抗干扰能力。
3.在单稳态触发器中，输入触发脉冲只决定暂稳态的开始时刻，暂稳态的持续时间由外部的RC电路决定，从暂稳态回到稳态时不需要输入触发脉冲。
4.多谐振荡器又称无稳态电路。
在状态的变换时，触发信号不需要由外部输入，而是由其电路中的RC电路提供状态的持续时间也由RC电路决定。
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