555定时器的电路解析

555定时器一、结构框图（双极型）555定时器的得名：内部有3个5K欧姆的电阻分压器，故得名。555定时器可产生精确的时间延迟和振荡。对于比较器C1与C2，其输入、输出有如下关系：当u+>u-时，输出uo为高电平1。当u+<u-时，输出uo为低电平0。集电极开路的放电管V、输出UO=0时，V导通，输出UO=1时，V截止。相当于一个受控电子开关。1、模拟功能部件（1）、电阻分压器

VCC经３个５K欧姆的电阻分压后，提供基准电压：当不外接固定电压C-V时，UR1=2/3VDD,UR2=VDD/3；当外接固定电压U时，UR1=U,UR2=U/2

（2）、电压比较器C1和C2〈1〉TH≥2/3VDD

、≥VDD/3时，输出uo1=1，uo2=0，Q=0=１。〈2〉TH＜2/3VDD

、＜VDD/3时，输出uo1=0，uo2=1，Q=1=0。〈3〉TH＜2/3VDD、≥VDD/3时，uo1=0，uo2=0，Q、状态维持不变。（3）为直接置0端，低电平有效。（4）集电极开路的放电管V、输出UO=0时，V导通，输出UO=1时，V截止。相当于一个受控电子开关。二、逻辑功能

〈1〉TH≥2/3VDD

、≥VDD/3时，输出uo1=1，uo2=0，Q=0=１。

〈2〉TH＜2/3VDD

、＜VDD/3时，输出uo1=0，uo2=1，Q=1=0。555定时器组成施密特触发器二、工作原理（一）、上升过程

1、UI＜1/3VDD时，U01=1、U02=0、Q=1、=0、UO=UOH。

2、1/3VDD＜UI＜2/3VDD时，由于TH＜2/3VDD

、≥VDD/3时，

Uo1=0、Uo2=0，基本RS触发器保持原状态不变，UO=UOH。一、电路结构将定时器5G555的TH输入端和输入端连在一起，作为触发信号UI的输入端，并从OUT端取出，便构成了一个反相输出的施密特触发器。3、UI≥2/3VDD时，Uo1=0、Uo2=1、=0、Q=1，UO由UOH→UOL，即UO=0。当UI上升到2/3VCC时，电路的输出状态发生跃变。

4、UI再增大时，对电路的输出状态没有影响。

（二）、下降过程

1、UI由高电平逐渐下降，且1/3VDD＜UI＜2/3VDD时，Uo1=0、Uo2=0。基本RS触发器保持原状态不变。即=0、Q=1，输出UO=UOL

2、当输入UI≤1/3VCC时，Uo1=1、Uo2=0、Q=1、=0，输出UO由UOL→UOH。当UI下降到1/3VCC时，电路输出状态又发生另一次跃变→UOH

→UOL

。（三）、回差电压UT=UT+－UT-=1/3VCC（四）、电压传输特性电路具有反相输出特性施密特触发器的应用举例1.波形变换——将缓慢变化的输入信号（模拟信号），转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形（数字信号）。2.用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。输入输出VT+VT-

3.

用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号中，选出那些幅度大于VT+的输入脉冲。

工作特点：第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳态；第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。例：楼道的路灯。5.2单稳态触发器

用555定时器组成单稳态触发器一、电路结构（一）电路组成及工作原理（3）暂稳态的维持时间

uI由0开始增大（uo=1

），三极管V截止，VDD经R向C充电，定时开始。时间常数τ1=RC.在vDD上升到2/3VDD之前，R=0，S=0，uo=1。电路保持暂稳态不变。(1)稳态：uI为高电平，VDD通过R对C充电，使uC上升，当uC上廾到2/3VDD时，触发器置0，即Q=0，放电管V导通，电容通过放电管迅速放电。直到uC=0。一旦放电管V导通，C被旁路，无法再充电，这时电路处于稳定状态。这时时uI=1，R=0，S=0，uo为低电平。（2）触发翻转：当输入端加入负脉冲（宽度应小于脉宽tpo）,即端<1/3VDD则S=1（R=0），触发器翻转1态，输出uo为高电平。Q=1，这时uI=0，R=0，S=1，uo=1。单稳态触发器——有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。三.单稳态触发器（5）恢复过程——当暂稳态结束后，C通过饱和导通的T放电，时间常数τ2=RCESC，由于RCES很小，所以放电很快。C放电完毕，恢复过程结束。（4）自动返回时间——当uC上升至2/3VDD时，uO变0，V导通放电，定时结束，暂稳态结束。uI=1，R=1，S=0，uo=0。

主要参数估算（3）最高工作频率fmax

vI周期的最小值：

Tmin=tW＋tre

最高工作频率:TTW(1)输出脉冲宽度Tw（2）恢复时间tre

tre=（3～5）τ2

用集成门电路构成的单稳态触发器1.电路组成及工作原理暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。由于图示电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路又称为微分型单稳态触发器。集成门电路构成的单稳态触发器使电路迅速变为G1导通、G2截止的状态，此时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。（2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。当uI从0变1时，uO1则从1变为0（有1出0），经过电容C耦合，使uI2产生负跳变，G2输出uO由0变1

；uO的正跳变反馈到G1输入端，从而导致如下正反馈过程：（1）

输入信号uI为0时，电路处于稳态。

uI2=VDD(高电平1)，uO=UOL=0，uO1＝UOH=VDD（全0出1）。（3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。

在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上升达到G2的UTH时（此时uI=0

），电路会发生如下正反馈过程：使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH（全0出1）。

uO=UOL。从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。单稳态触发器工作波形2.

主要参数

（1）输出脉冲宽度tw

输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。tw≈0.7RC（2）

恢复时间tre

暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状态。一般，恢复时间tre为（3—5)倍放电时间常数（通常放电时间常数远小于RC）。设触发信号的时间间隔为T，为了使单稳态触发器能够正常工作，应当满足T＞tw+tre的条件，即Tmin=tw+tre。因此，单稳态触发器的最高工作频率为fmax=1/Tmin=1/（tw+tre）

在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的宽度tw1应小于输出脉冲的宽度tw，即tw1＜tw，否则电路不能正常工作。如出现tw1＞tw的情况时，可在触发信号源uI和G1输入端之间接入一个RC微分电路。3.

对输入触发脉冲宽度的要求

（3）最高工作频率fmax（或最小工作周期Tmin）5.2.2

集成单稳态触发器及其应用用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小，而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单稳态触发器。1.输入脉冲触发方式上升沿触发下降沿触发

2.不可重复触发型与可重复触发型

图（a）为不可重复型触发单稳态触发器该电路在触发进入暂稳态期间如再次受到触发，对原暂稳态时间没有影响，输出脉冲宽度tw仍从第一次触发开始计算。

图（b）为可重复触发型单稳态触发器该电路在触发进入暂稳态期间如再次被触发，则输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽tw。

因此，采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。3.TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用

74121是一种不可重复触发的单稳态触发器，它既可采用上升沿触发，又可采用下降沿触发，其内部还设有定时电阻Rint(约为2kΩ)。74121电路的功能表

74121的电路符号外接定时元件引脚内部电阻引脚功能：

（1）触发方式：

74121应用电路（2）定时元件接法：输出脉冲uO的宽度：tw≈0.7RCext外接电容Cext一般取值范围为10pF～10μF，在要求不高的情况下最大值可达1000μF。图(a)：外接电阻R=Rext（1.4~40kΩ）。图(b)：用内部电阻R＝Rint(约为2kΩ)。4.单稳态触发器的应用

（1）.脉冲延时单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。单稳电路的延时作用

如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。（2）.脉冲定时

单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间内动作(或者不动作)。

脉冲定时7.4.4用555定时器组成多谐振荡器一、电路结构将放电管V集电极经R1接到VCC上，便组成了一个反相器。其输出DIS端对地接R2、C积分电路，积分电容C再接TH和TR端便组成了如图5.5.7所示的多谐振荡器。R1、R2和C为定时元件。二、工作原理

1、接通电源VCC后，VCC经电阻R1和R2对电容C充电，其电压UC由0按指数规律上升。当UC≥2/3VCC时，电压比较器C1和C2的输出分别为UC1=0、UC2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q=1输出UO跃到低电平UOL。与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R1和R2放电管V放电，电路进入暂稳态。2、随着电容C的放电，UC随之下降当UC下降到UC≤2/3VCC时，则电压比较器C1和C2的输出为UC1=1、UC2=0，基本RS触发器被置1，Q=1、Q=0，输出UO由低电平UOL跃到高