定时器的结构和工作原理

13.1 555定时器的结构和工作原理本节重点:

(1)脉冲的基本知识

(2)555电路的组成结构和工作原理

(3)555芯片引脚图

(4)555电路功能表

(5)555电路的典型应用

本节难点:

(1)555的内部电路组成和工作原理

(2)555电路的典型应用

引入:555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。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定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。

一、555电路的结构组成和工作原理

(1)电路组成及其引脚

(2)555的工作原理

它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器

的参考电压由三只5K Ω的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比

较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 3

1

。C1和C2的

输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc 32

时，

触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信

号自2脚输入并低于Vcc 31

时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，

开关管截止。

D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。

Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 32

作为比较器A1的参考电平，当5

脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F μ的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路. (3)555电路的引脚功能

二、555电路的应用

（1）用555电路构成施密特触发器

施密特触发器是数字系统中常用的电路之一,它可以把变化缓慢的脉冲波形变换成为数字电路所需要的矩形脉冲。

施密特电路的特点在于它也有两个稳定状态,但与一般触发器的区别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号,而且稳定状态的维持也要依赖于外加触发信号,因此它的触发方式是电平触发。

施密特触发器电路图和波形图如图13-2-1所示，其回差电压为Vcc 3

1

。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T V ∆,施密特触发器可方便的地把三角波转换成方波。

当输入信号Vcc Ui 3

1

<时,基本RS 触发器置1,即Q =0,Q=1，

输出O U 为高电平;若Ui 增加,使得Vcc Ui Vcc 32

31<<时,电路维持原态不变,输出O U 仍为高电平;如果输入信号增加

到Vcc Ui 32

≥时,RS 触发器置0,即Q=0,Q =1,输出O U 为低电平;Ui 再增加,只要满足

Vcc Ui 32≥,电路维持该状态不变。若Ui 下降，只要满足Vcc Ui Vcc 3

2

31<<,电路状态仍

然维持不变;只有当Vcc Ui 3

1

=时,触发器再次置1,电路又翻转回输出为高电平的状态,工

作波形如图所示。

用（2）555电路构成多谐振荡器

① 电路组成： ② 工作原理：

(c )

i

u o

T ＋

T －

③主要参数计算：

改变1R 、2R 和C 的值，就可以改变振荡器的频率。如果利用外接电路改变O C 端(5号端)的电位，则可以改变多谐振荡器高触发端的电平，从而改变振荡周期T 。 在实际应用中，常常需要调节1t 和2t 。在此，引进占空比的概念。输出脉冲的占空比为:

【例1】 图13-9所示为由555定时器构成的多谐振荡器。已知Vcc=10v ， C=0.1F μ，R1=15ΩK ，Ω=K R 242。试求：多谐振荡器的振荡频率。 【解】：2

11

1w w t t T f +==

C R R t w )(7.0211+=

s 63101.010)2415(7.0-⨯⨯⨯+=

=2.73m

C R t w 227.0=

s 63101.010247.0-⨯⨯⨯⨯=

=1.68ms

uc DD

V 32(a) (b) 图1 用CC7555构成的多谐振荡器及工作波形

2

12

1

2112R R R R t t t q ++=+=

()C

R R C R C R R t t T )2(7.07.07.02122121+=++=+=

所以 Hz T f 3

10)68.173.2(11⨯+==

≅226.75Hz 学生联系：

（1）试用555定时器构成一个施密特触发器，画出连线图； （2）定性画出该施密特触发器的电压传输特性；

三、本节小结

(1)555电路的组成结构和工作原理 (2)555芯片引脚图 (3)555电路功能表 作业：课后习题 2、3