IC 555 定時器用途和應用

　　IC 555 的工作狀態

　　555定時器的功能主要由兩個比較器決定。它們的輸出電壓控制RS觸發器和放電管的狀態。它還包含3個工作狀態。

　　1. 非穩態建模

　　在此模式下，555 作為振蕩器工作。這種工作狀態的555芯片常用于頻閃燈、脈沖發生器、邏輯電路時鐘、音調發生器、脈沖位置調制（PPM）等電路中。如果用熱敏電阻作為定時電阻，555 IC可組成溫度傳感器，其輸出信號的頻率由溫度決定。

　　2. 單穩態建模

　　這只是一個穩定的狀態。在此模式下，555 功能是單個觸發器。應用包括定時器、脈沖丟失檢測、彈跳開關、輕觸開關、分頻器、電容測量、脈寬調制 （PWM） 等。

　　3. 雙穩態建模

　　當DIS引腳空閑并且沒有連接外部電容器時，555 IC的工作方式類似于RS觸發器，可用于構成鎖存開關。

　　555 集成電路應用

　　555 IC外接電阻、電容等元件可形成以下應用：

　　單穩態觸發器，用于定時延遲整形和一些定時開關。

　　作為多諧振蕩器，構成信號發生電路。

　　施密特觸發器，用于TTL系統接口、整形電路或脈沖幅度判別等。

　　1）單穩態觸發器，用于定時延遲整形和一些定時開關。

　　假設終輸出穩定在低電平，雖然在外界條件的影響下，輸出可以變成瞬態穩態，即輸出暫時變為高電平，但終變為低電平。例如，單穩態特性可用于設計延遲關閉燈。假設關機后，不會立即關機，而是有一段延時時間，可以自行設置。

　　將555定時器與RC串聯形成的延時組組合起來，可制成單穩態觸發器。使用IN2作為觸發信號輸入端，K1模擬控制信號。默認情況下，IN2為高電平，按下K1后，IN2變為低電平。在Vcc和GND之間串聯電阻R1？？和電容C1，電阻電容連接點連接到IN1和555內部晶體管的集電極。輸出端用2個LED指示輸出電平。電路。單穩態觸發器如下：

　　555 單穩態觸發器。

　　假設電路板安全上電后，按鈕K1未被按下（IN2=Vcc）。此時555的輸出不好判斷，所以可以單獨討論。

　　假設555輸出低電平。如果電容C1中存有電荷，會通過導通的三極管迅速釋放，所以IN1=0《VH，IN2=Vcc》VL，根據參數功能表，555的輸出將保持不變這次。所以這是一個穩定的狀態。

　　假設555輸出高電平。此時晶體管截止，Vcc通過電阻對電容充電。當電容IN1》VH時，可知IN2》VL，于是555輸出低電平，三極管導通，回到之前的狀態。因此，高電平是一種瞬態穩態，其持續時間是從電容開始充電到電壓大于VH。

　　當沒有觸發信號時，555輸出低電平狀態穩定。若觸發脈沖下降沿到達IN2，則IN2《VL，同時因IN1《VH，555輸出高電平，三極管截止，成為瞬態穩態。經過一段時間后，就變成穩定狀態。

　　充電時間。

　　輸出信號中，高電平的持續時間是瞬態穩態以及電容器充電到VH所需的時間。這個時間可以根據RC充放電的關系計算出來，大約是時間常數的1.1倍。

　　2） 作為多諧振蕩器，構成信號發生電路。

　　多諧振蕩器是一種自由運行的振蕩器。上電后，無需外部觸發信號即可自動產生矩形脈沖。由于矩形波含有豐富的高次諧波分量，習慣上將矩形波振蕩器稱為多諧振蕩器（有的資料中也稱非穩態模式）。以前，矩形波發生電路是用施密特觸發器實現的。由于555定時器可以用作施密特觸發器，因此在此基礎上用作多諧振蕩器并不困難。在應用上，可以使用多諧振蕩器來制作交替閃爍的雙色燈。

　　首先將IN1和IN2連接在一起，先做一個施密特觸發器。

　　然后，仍然使用電容器的電壓作為輸入信號，并想辦法將電容器的電壓保持在施密特觸發器的兩個閾值之間。將555的輸出連接到電容，輸出高電平時對電容充電，輸出低電平時對電容放電。但在實際應用中，為了減輕555定時器的負擔，采用Vcc對電容充電，通過放電管對電容進行放電。當三極管通過電阻連接到Vcc時，三極管的集電極（555定時器的7腳）的電平實際上與555的輸出相同。

　　圖 3. 555 多諧振蕩器

　　接下來分析電容電壓與555定時器輸出的關系。電容器電壓為Vi。首先分析Vi從0逐漸上升的過程：

　　1、Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，OUT=1，晶體管截止，Vcc通過R1、R2對電容充電，Vi逐漸上升。

　　2、VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT不變，仍為1，電容繼續充電，Vi繼續上升。

　　3、VL《VH《Vi，Vc1=1，Vc2=1，OUT=0，晶體管導通，電容通過R2隨著晶體管的導通放電，Vi逐漸減小。

　　4、VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT不變，但這次為0，電容繼續放電，Vi繼續減小。

　　5、Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，OUT=1，返回狀態1，重復。

　　從上面的分析可以看出，電容上的電壓會在VH和VL之間反復振蕩。555定時器的輸出在電容器充電期間為高電平，在電容器放電期間為低電平。

　　電容充電時，電阻值為R1+R2。電容器放電時，電阻值為R2，充放電時間與電阻值成正比。因此，該電路的占空比始終大于50%。如果想要獲得小于或等于50%的占空比，可以通過二極管的單向導電性使充電和放電走不同的路徑。

　　充電時間T1與W1×C1成正比（忽略二極管的阻值，利用一階RC電路的三元件法可以計算出T1= W1×C1×ln 2），放電時間T2與W1×C1成正比至W2×C1（T2=W2×C1×ln 2）。輸出脈沖的占空比為： IC 555 定時器用途和應用

　　若W1=W2，則電路的占空比為50%。調整W1和W2的大小也可以改變電路的振蕩周期。

　　將電路的輸出端連接到 LED。當改變電路的占空比時，LED點亮的時間就會改變。由于人眼有持續視覺，如果電路的振蕩頻率很高，就可以做成亮度可調的LED燈。

　　3）施密特觸發器，用于TTL系統接口、整形電路或脈沖幅度判別等。

　　施密特觸發器對于輸入信號有不同的閾值電壓，有兩種不同的變化方向：負減小和正增加。

　　將555定時器的2個輸入端連接在一起作為新的輸入端，得到施密特觸發器。有時為了提高電路的穩定性，會在CONT上接一個濾波電容。不連接外部參考電壓時，VH=2/3Vcc，VL=1/3Vcc。將輸入信號設置為 Vi。下面是Vi從0逐漸增加的過程：

　　1、Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，查表可知，OUT=1。

　　2. VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT 不變，仍為 1。

　　3. VL《VH《Vi，Vc1=1，Vc2=1，OUT=0。

　　此后Vi繼續增加，輸出不會變化，因此分析Vi從大于VH的過程。

　　4. VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT 不變，為0。

　　5. Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，OUT=1。