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。
R7、R8、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。
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