基于555定時器的應用電路

555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。

555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 2.9.1 和圖 2.9.2 所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個 RS 觸發器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3

圖8-1 555定時器內部方框圖

555電路的工作原理

555電路的內部電路方框圖如圖8-1所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發器，一個放電開關T，比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為2/3Vcc和1/3Vcc。A1和A2的輸出端控制RS觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入信號輸入并超過2/3Vcc時，觸發器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通;當輸入信號自2腳輸入并低于1/3Vcc時，觸發器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。

是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。

Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出2/3Vcc

作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩定。

T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。

555定時器應用

（1）555定時器單穩態觸發器

圖8-2 555構成單穩態觸發器

上圖8-2為由555定時器和外接定時元件R、C構成的單穩態觸發器。D為鉗位二極管，穩態時555電路輸入端處于電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端Vo輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發信號加到Vi端。并使2端電位瞬時低于1/3Vcc，低電平比較器動作，單穩態電路即開始一個穩態過程，電容C開始充電，Vc按指數規律增長。當Vc充電到2/3Vcc時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很快經放電開關管放電，暫態結束，恢復穩定，為下個觸發脈沖的來到作好準備。波形圖見圖8-3。

圖8-3 單穩態觸發器波形圖

暫穩態的持續時間Tw（即為延時時間）決定于外接元件R、C的大小。

Tw=1.1RC

通過改變R、C的大小，可使延時時間在幾個微秒和幾十分鐘之間變化。當這種單穩態電路作為計時器時，可直接驅動小型繼電器，并可采用復位端接地的方法來終止暫態，重新計時。此外需用一個續流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢損壞內部功率管。

（2）555定時器組成施密特觸發器

電路如圖8-7所示，只要將腳2和6連在一起作為信號輸入端，即得到施密特觸發器。圖8-8畫出了Vs、Vi和Vo的波形圖。

設被整形變換的電壓為正弦波Vs，其正半波通過二極管D同時加到555定時器的2腳和六腳，得到的Vi為半波整流波形。當Vi上升到2/3Vcc時，Vo從高電平轉換為低電平;當Vi下降到1/3Vcc時，Vo又從低電平轉換為高電平。

回差電壓：

△V=2/3Vcc-1/3Vcc=1/3Vcc

圖8-7 555構成施密特觸發器 圖8-8 555構成施密特觸發器的波形圖

（3）555定時器構成多諧振蕩器

如圖8-4，由555定時器和外接元件R1、R2、C構成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩態，僅存在兩個暫穩態，電路亦不需要外接觸發信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端Dc放電，使電路產生振蕩。電容C在2/3Vcc和1/3Vcc之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波，對應的波形如圖8-5所示。

圖8-4 555構成多諧振蕩器 圖8-5 多諧振蕩器的波形圖

輸出信號的時間參數是：

T=tw1+tw2

tw1=0.7（R1+R2）C

tw2=0.7R2C

其中，tw1為VC由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的時間，tw2為電容C放電所需的時間。

555電路要求R1與R2均應不小于1KΩ，但兩者之和應不大于3.3MΩ。

外部元件的穩定性決定了多諧振蕩器的穩定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應用很廣。

（4）555定時器組成占空比可調的多諧振蕩器

電路如圖8-6，它比圖8-4電路增加了一個電位器和兩個引導二極管。D1、D2用來決定電容充、放電電流流經電阻的途徑（充電時D1導通，D2截止;放電時D2導通，D1截止）。

圖8-6 555構成占空比可調的多諧振蕩器

占空比

可見，若取RA=RB，電路即可輸出占空比為50℅的方波信號。