555定时器及基本应用
摘要：555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA，7555可在3~18V工作，最大负载电流可达4mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
关键词：555定时器，施密特触发器，多谐振荡器，单稳态触发器
引言：随着电子技术的发展，尤其是消费类电子的日益普及，555定时器的使用量也在飞速增长。在购买和使用555定时器时，人们对555定时器的性能要求也逐渐提高。555定时器最重要的两个性能为电池的容量和电池的内阻，电池容量与电池内阻存在密切的关系。一般而言, 电池的容量越大, 内阻就越小。电池内阻的大小及其变化可反应电池内部的变化。电池内阻大，电池放电电压平台低，电池输出功率小，电池充电时电压高，高倍率快速充电时，电池会产生大量的热，使充电效率降低，降低电池性能。可见电池内阻的大小是衡量电池性能好坏的重要指标, 准确测量电池内阻具有重要意义。目前,测量电池内阻的方法主要有加载降压法、短路电流法、电桥法、交流电流法、双量程测量法、电位差计法等。这些方法各有利弊, 普遍问题是测量步骤较繁琐, 有些测量方法存在着不可忽视的测量误差, 甚至某些测量方法(因电池放电时间过长等)对电池的寿命有一定影响。本文将以论证的方式介绍一种较容易、准确测量电池内阻和电池容量的方法。
一、 555定时器简介
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现
多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作
为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定
时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内
部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 。
1 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C
2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。
它的各个引脚功能如下：
1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS 型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。
3脚：输出端Vo
2脚：低触发端
6脚：TH高触发端
4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
集成555 定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合
在一起的中规模集成电路，因集成电路内部含有3 个5 千欧
电阻而得名，在控制、定时、检测、放声、报警等方面有着
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广泛的应用。
1.电路组成：
图一是555 定时器的电路结构图，它由五个部分组成:
（1）比较器：电压比较器C1和C2是两个结构完全相同的理想运算放大器。比较器有两个输入端，分别用U+和U-表示相应输入端上所加的电压，用u c表示比较器的比较结果。当U+>U-时,u c= u h; 而U+（2）分压器：三个阻值均为5k Ω的电阻串联起来构成分压器，为比较器C1和C2提供参考电压。工作中不用CO 端时，一般都通过一个0.01μF的电容接地，以旁路高频干扰。
（3）基本RS 触发器：由两个与非门组成，是可从外部进行置0 的直接复位端。
当R= 0 时，使Q=0；当S=1时，Q=1。
（4）晶体管开关（放电管）:晶体管TD构成开关，其状态受端控制。当Q＝ 1 时，晶体管截止; 而当Q＝ 0时，晶体管导通。
（5）输出缓冲器：输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。
2:功能分析
当RD =0 时, Q=0, 输出电压Uo=UoL为低电平,TD 饱和导通;
当RD =1,U TH> 2/3Vcc, UTR> 1/3Vcc时, 电压比较器C1输出有效低电平, C2输出高电平, 基本RS 触发器的R 端输入有效电平, 所以Q=0, Uo=UOL,TD饱和导通;
当RD =1, UTH< 2/3Vcc,UTR> 1/3Vcc时, C1 和C2 均输出高电平( 均为无效电平) , 基本RS 触发器保持原来状态不变, 因此U o和TD也保持原来状态不变;
当RD =1, UTH< 2/3Vcc, UTR < 1/3Vcc时, C1输出高电平, C2输出有效低电平, 基本RS 触发器的S 端输入有效电平, 所以Q =1, U o=UoL,TD 截止;
当RD =1,U TH> 2/3 Vcc, UTR < 1/3Vcc 时, C1 和C2都输出低电平, 对基本RS 触发器而言其输入是约束要避免出现的情况. 此时Q =1, Uo=Uoh, TD 截止,但U TH、UTR同时变为无效时, 其状态不能确定.这
