555定时器的工作原理。

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555定时器的工作原理。

555定时器在三种不同工作模式下的工作原理不同:

1.单稳态模式在单稳态工作模式下，555定时器作为单次触发脉冲发生器工作。当触发输入电压降至VCC的1/3时开始输出脉冲。

输出的脉宽取决于由定时电阻与电容组成的RC网络的时间常数。当电容电压升至VCC的2/3时输出脉冲停止。根据实际需要可通过改变RC网络的时间常数来调节脉宽。

2.双稳态模式双稳态工作模式下的555芯片类似基本RS触发器。在这一模式下，触发引脚2和复位引脚4通过上拉电阻接至高电平，阈值引脚6被直接接地，控制引脚5通过小电容0.01到0.1μF接地，放电引脚引脚7浮空。

所以当引脚2输入高有误应为低电压时输出置位，当引脚4接地时输出复位。

3.无稳态工作模式无稳态工作模式下555定时器可输出连续的特定频率的方波。电阻R1接在VCC与放电引脚7之间，电阻R2接在引脚7与触发引脚2之间，引脚2与阈值引脚6短接。

电容通过R1与R2充电至2/3VCC，然后输出电压翻转，电容通过R2放电至1/3VCC，之后电容重新充电，输出电压再次翻转。扩展资料 555定时器的用途

1.555的单稳态电路在生活中可以楼道延时灯、定时开关、延时断电器，在测量电路中可以用于测量频率、大容量电容、转速等。

2.555的双稳态电路在电子测量中用的很广，其可以作为施密特触发器对各种波形进行整形。

在生活中，这种电路可以作为各种光控开关、温控开关。

3.555无稳态电路在报警器中其可以接成振荡器构成声光报警电路；其可以构成超低频振荡器，驱动各种小灯发出闪烁光；在测量电路中，其可以作为简易的波形发生器；由于NE555的驱动电流较大，在红外遥控电路中可以使用NE555作为振荡器，直接驱动红外发射管工作。

数电方面 时序控制 用555定时器和数字计数器芯片组成一个集成电路，实现对 四个开关量的控制 具体如下：

555定时器及其应用555定时器是一种中规模的集成定时器，应用非常广泛。通常只需外接几个阻容元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。

555定时器有TTL集成定时器和CMOS集成定时器，它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。TTL型号最后数码为555，CMOS型号最后数码为7555。

一.555的结构组成和工作原理555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的器件，下图为其内部组成和引脚图。




内部电路原理图


等效逻辑图




引脚图
由图知，电路由一个分压器，两个电压比较器，一个R-S触发器，一个功率输出级和一个放电晶体管组成。
比较器A1为上比较器，由BG1~BG8组成，它是由一个NPN管的复合结构做输出级的两级差分放大器。

上比较器的反相输入端固定设置在2/3VCC上，它的同相输入端

6.脚称作阈值端或高触发端，常用来测外部时间常数回路电容上的电压。比较器A2为下比较器，由BG9~BG13组成，它是由一个PNP管组成的复合输出级的差分放大器。上比较器的同相输入端固定设置在1/3VCC上，反向入端

2.脚称作触发输入端，用来启动电路。

电路中的比较器的主要功能是对输入电压和分压器形成的基准电压进行比较，把比较的结果用高电平"1 "或低电平"0" 两种状态在其输出端表现出来。555 电路中的R-S触发器是由两个与非门交叉连接，上图中是由BG14~BG18构成。其中BG15和BG14的基极分别受上比较器和下比较器的输出端控制。

A1控制R端，A2控制S端。为了使R-S 触发器直接置零，触发器还引出一个

4.端，只要在

4.端置入低电平"0"，不管触发器原来处于什么状态，也不管它输入端加的是什么信号，触发器会立即置零，即Q=O=Uo所以

4.端也称为总复位端。BG18~BG21构成功率输出级，

3.脚为输出端，能输出最大为200mA的电流，故课直接驱动小型电机、继电器、地租扬声器等功率负荷。

BG22是复位放大器。555 电路中特设了一个放电开关，它就是三极管BG23。当555 电路输出端电平Uo =0 时，Q’=1, BG23处于导通状态;当输出端电平Uo =1 时，Q’=0 , BG23 处于截止状态，相当于

7.端开路。因此三极管BG23 起到了一个开关的作用。

当Uo= 0 时，开关闭合，为电容提供了一个接地的放电通路;当Uo = 1 时，开关断开，

7.端开路，电容器不能放电。R

7.R

8.R9是三只精密度高的5KΩ的电阻，三只电阻构成了一个电阻分压器，为上比较器和下比较器提供基准电压，因为分压器的三个电阻是5KΩ，“555”因此而得名。555的

5.脚称为“控制端”，它是上比较器的基准电压端。若此端外接电压源，则比较器的基准电压由外接电压源所决定，从而实现了外电压控制，如果

5.脚不接外部电压源，则上、下比较器的基准电压分别是2/3VCC和1/3VCC。

若

5.脚接6伏的电压源，则上比较器的基准电压就是6伏，而下比较器的基准电压为外接电压源的一半，为3伏。如果

5.脚接一交变电压，则上比较器和下比较器的基准电压都随时间而变化，从而使外部定时元件的充放电时间也随之变化，可以起到调制的作用。当

5.脚不接外部电压时，通常接入一个0.01~0.1微法的电容至地，以防外接干扰。

8.脚为电源正极，电源电压范围是4.5~18伏，

1.脚为电源负极地端。

工作原理: 当

6.脚电位高于2/3VCC，

2.脚高于1/3VCC时，上比较器输出为高电平，下比较器输出为低电平，因而R-S触发器中的BG15截止，BG14和BG16导通，Q‘高电平，

3.脚输出为低电平。放电晶体管BG23导通，即使

6.脚电位变低，此状态也一直保持不变，直到

2.脚输入触发信号。
当

6.脚电位低于2/3VCC，

2.脚低于1/3VCC时，A1输出为低电平，A2输出为高电平。

因而Q‘为低电平，

3.脚输出为高电平，BG23截止。　当

6.脚电位低于2/3VCC，

2.脚高于1/3VCC时，上比较器A1输出为低电平，下比较器输出为高电平，此时Q‘状态保持不变，

3.脚输出及BG23状态也不变。　当当

6.脚电位高于2/3VCC，

2.脚低于1/3VCC时，上比较器A1输出为高电平，下比较器输出也为高电平，此时

3.脚输出低电平，BG23导通。

555定时器的逻辑功能
R
S’
Q

7.端
1
1
0
接地
0
0
1
开路
0
1
Q
保持
1
0
不定
不定 555定时器功能表



输入

输出 阈值输入

6.脚 阈值输入

2.脚 复位输入

4.脚

3.脚输出

7.脚
×
×
L
L
导通 <VREF1 <VREF2
H
H
截止 >VREF1 >VREF2
H
L
导通 <VREF1 >VREF2
H
不变
不变 >VREF1 <VREF2
H
L
导通VREF1=2/3VCC VREF2=1/3VCC从简化的内部电路结构和逻辑功能表中可以看出，555 电路有以下几个特点:

1.两个输入端触发电平的要求不同。在

6. 输入端加上大于2/3Vcc 或Vc，可以把触发器置于"O"状态，即Uo = 0 。在

6.端加上小于2/3Vcc 或VCC/

2.的电压时可3以把触发器置于"1" 状态，即Uo =1。

2.复位端

4.低电平有效，平时应为高电平。

3.对于放电开关端

7.，当UO为低电平时，

7.端接地;当Uo为高电平时，

7.对地开路。



TTL与CMOS型的555主要参数比较两者的比较:CMOS型555的输出脉冲的上升沿和下降沿比TTL的要陡，变换时间短；在传输过渡时间里产生的尖峰电流小；输入阻抗比TTL型的555要高出几个数量级；驱动能力比TTL的要差。 一般来说，在要求定时长，功耗小，负载轻的场合，宜选用CMOS型的555，而在要求负载重，驱动电流大，电压高的场合，宜选用TTL型的555。

555定时器的工作原理

555定时器的工作原理555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，其组成电路框图如图22.32所示。它的功能表见表22.1。

555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得 和 两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。

555定时器的输出端电流可以达到200mA，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如继电器、扬声器、发光二极管等。 [!21ki@][@21ki!]由图22-1-1不难证明表22-1的正确性，表中第一行说明555定时器的清零作用。4脚加入低电平，将对RS触发器直接置“0”。

接在端的三极管起跟随缓冲作用。图22-1-1 555定时器电路框图当TH高触发端6脚加入的电平大于 ，TL低触发端2脚的电平大于 时，比较器A1输出高电平，比较器A2输出低电平，触发器置“0”，放电管饱和，7脚为低电平。当TH高触发端加入的电平小于 ，TL低触发端的电平大于 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。

当TH高触发端6脚加入的电平小于 ，TL低触发端的电平小于 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置“1”，输出高电平，放电管截止，7脚为高电平。因7脚为集电极开路输出，所以工作时应有外接上拉电阻，故7脚为高电平。当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时，电路的输出将保持最后一行的状态，即输出为高电平，7脚高电平。

只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时，电路输出的状态才发生变化，即输出为低电平，7脚为低电平。由电路框图和功能表可以得出如下结论:1．555定时器有两个阈值，分别是 和 。2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。

3．输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为 。4．输出与触发输入反相。掌握这四条，对分析555定时器组成的电路十分有利。

555定时器内部结构?

555定时器×1 CD4060计数器×1 1．555集成定时器 555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等。

TTL集成定时器555定时器的外引线排列图和内部原理框图如图14-

1.14-2所示。它是由上、下两个电压比较器、三个5kΩ电阻、一个RS触发器、一个放电三极管 T以及功率输出级组成。比较器 C1的同相输入端

5.接到由三个5 kΩ电阻组成的分压网络的2/3Vcc处，反相输入端

6.为阀值电压输入端。比较器C2的反相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，同相输入端

2.为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制RS触发器。

RS触发器设置有复位端

4.，当复位端处干低电平时，输出

3.为低电平。控制电压端

5.是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C

1.C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个O．01μF的电容，以防止干扰电压引入。

555的电源电压范围是+4.5～+18V，输出电流可达100～200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。CMOS集成定时器CC7555的功能和TTL集成定时电路完全一样，但驱动能力小一些，内部结构也不同，555定时器的功能表见表14-1。图 14-1 555电路引脚图 图14-2 TTL电路555电路结构表14-1 555芯片功能表触发阈值复位放电端输出 H导通L H原状态 H截止H L导通L 2．555定时器的应用

1.单稳态电路 单稳态电路的组成和波形如图14-3所示。

当电源接通后，Vcc通过电阻R向电容C充电，待电容上电压Vc上升到2/3Vcc时，RS触发器置0，即输出Vo=0，同时电容C通过三极管T放电，RS触发器输入变位

1.1，输出保持不变。当触发端

2.的外接输入信号电压Vi＜1/3Vcc时，RS触发器置1,即输出Vo=1，同时，三极管T截止。电源Vcc再次通过R向C充电。

输出电压维持高电平的时间取决于RC的充电时间，待电容上电压Vc上升到2/3Vcc时，RS触发器置0，即输出Vo=0，当t=tW时，电容上的充电电压为；所以输出电压的脉宽 tW=RCln3≈1.1RC 一般R取1kΩ～10MΩ，C＞1000pF。值得注意的是:t的重复周期必须大于tW，才能保证每一个负脉冲起作用。由上式可知，单稳态电路的暂态时间与VCC无关。因此用555定时器组成的单稳电路可以作为精密定时器。

图 14-3单稳态电路的电路图和波形图

2.多谐振荡器多谐振荡器的电路图和波形图如图14-4所示。电源接通后，Vcc通过电阻R

1.R2向电容C充电。当电容上电VC=2/3Vcc时，阀值输入端

6.受到触发，比较器C1翻转，输出电压Vo=0，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压Vc=1/3Vcc时，比较器C2输出0，输出电压Vo=1。C放电终止、又重新开始充电，周而复始，形成振荡。

其振荡周期与充放电的时间有关:充电时间: 放电时间: 振荡周期:T=tPH+tPL≈0.7R1+2R

2.C 振荡频率:f=1/T= 占空系数: 当R2>>R1时，占空系数近似为50％。图14-4 多谐振荡器的电路图和波形图由上分析可知: a电路的振荡周期T、占空系数D，仅与外接元件R

1.R2和C有关，不受电源电压变化的影响。 b改变R

1.R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。 c 改变C的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。

另外，复位端

4.也可输入1个控制信号。复位端

4.为低电平时，电路停振。

3. 施密特触发器施密特触发器电路图和波形图如图14-5所示，其回差电压为1/3Vcc。

当输入电压大于2/3Vcc时输出低电平，当输入电压小于1/3Vcc时输出高电平，若在电压控制端

5.外接可调电压Vco

1..5～5V，可以改变回差电压ΔVT。施密特触发器可方便的地把非矩形波变换为矩形波，如三角波到方波。施密特触发器可以将一个不规则的矩形波转换为规则的矩形波。

施密特触发器可以选择幅度达到要求的脉冲，虑掉小幅的杂波。图14-5 施密特触发器电路图和波形图

3. CD4060是14位二进制串行计数器，其引脚图如图14－6。

1. 由14级二进制计数器和非门组成的振荡器组成，外接振荡电路可以做时钟源。图6—6　CD4060引脚图

2. :时钟输入端，下降沿计数；CP0:时钟输出端； :反向时钟输出端。

3. RD清零端为异步清零。

4. 作为2Hz、4Hz、8Hz等时钟脉冲源时，典型接线方法如图14-7，从计数器输出端可以得到多种32.678kHz的分频脉冲。图6-7 4060作为时钟源

5. 可以加上RC回路构成时钟源。

如图14-8，其中T≈1.4RC 图6-8 RC回路作为时钟源图6-6 CD4060引脚图

4. CD4017是十进制计数器/时序译码器，内部有一个十进制计数器和一个时序译码器，图14-9是其引脚图，CP为时钟脉冲输入，上升沿计数， 为允许计数，低电平有效，计数时Q0～Q9的十个输出端依次为高电平，RD为异步清零端，RD=1时Q0=1。计数器的输出Q0～Q4=1时进位Co=1，Q5～Q9=1时Co=0。图6—9　CD4017引脚图普通计数器作为分频时，从计数器输出引脚可以得到CP的

2.

4.8…分频的信号，用N进制计数器可以得到N分频信号。依此原理用CD4017可以方便得到2～10分频信号，将CD4017输出端Q2～Q9分别与复位端相连，可以构成2～9的分频。

如图14-10所示构成3分频，当高电平移到Q3时，计数器复位，重新计数，3分频信号可以从Q0～Q2中一个输出，不接反馈复位则可以得到10分频。

三.预习要求 1．熟悉用555集成定时器和外接电阻、电容构成的单稳触发器、多谐振荡器和施密特触发器的工作原理。图14－10　CD4017应用 2．熟悉CMOS门电路与RC电路或晶体振荡器组成时钟源的方法。

图14-10　CD4017应用 3．图 14-3接线图中。当 C=22μF时，计算Rw为多少时，Tw为1�。

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