集成定时器电路r

555定时器电路设计

【实验目的】

1、 熟悉集成定时器555的工作原理及应用。

2、 熟悉时钟信号产生电路的设计方法

3、 掌握使用定时器555设计多谢振荡器的方法

【知识要点】

时钟信号在电子电路中有着非常重要的作用，而生成周期时钟信号的方法也有和多种。比较常用的方法就是使用555定时器构成多谐振荡。此电路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。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，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。

555定时器的结构图和引脚分布图

1脚—GND，接地脚；

2脚—（TR’），低电平触发端；

3脚—uo（Q），输出端；

4脚—RD’，复位端，低电平有效；

5脚—uiC（Vco），电压控制端；

6脚—ui1（TH），阈值输入端；

7脚—uo’（DISC），放电端；

8脚—VCC，电源电压端，其电压范围为：3～18V。

【构成多谐振荡器】

555VORDGNDVTRVccVO’VTHVco12345678+5VVOR15.1KC0.01μC20.01μVOVcttTw1R25.1KVcc31Vcc32Tw2TVc

555时基电路构成的多谐振荡器

电路如上图，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，引脚2与引脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端VO’放电，使电路产生振荡。电容C在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电，其波形如图所示。

实验⼋555时基电路及其应⽤

实验⼋555时基电路及其应⽤

⼀、实验⽬的1、熟悉555定时电路的结构、⼯作原理及其特点；

2、掌握使⽤555定时器组成单稳态电路、多谐振荡电路和施密特电路； ⼆、实验原理

参考董宏伟编《数字电⼦技术实验指导书》P61。555电路的功能表如表8—1所⽰。

表8—1 555电路的功能表

555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个⽐较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的⾼低和放电开关管的通断。这就可以构成从⼏微秒到数⼗分钟的延时电路，⽅便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产⽣或波形变换电路。

三、实验设备与器件 l 、万⽤表⼀只2、双踪⽰波器⼀台

3、555时基IC ⼀⽚，电阻器100k Ω×1（实验箱上已配置）、可变电阻器10k Ω×1（实验箱上已配置），电阻5.1k Ω×2，电容器0.01µF ×2、100µF ×1。

四、555定时器的实验内容1、⽤555集成电路构成单稳态触发器（详细⼯作过程参考相关教材） 图8—2是由555定时器和外接定时元件R 、C 构成的单稳态触发器，暂稳态的持续时间t w (即为延时时间，如图8—3所⽰)决定于外接元件R 、C 值的⼤⼩，其理论值由下式决定

图8—1 555定时器引脚排列 GND ?R Dv O

v I2

t W =1.1RC

通过改变R 、C 的⼤⼩，可使延时时间在⼏个微秒到⼏⼗分钟之间变化。实验步骤如下：(1)按照图8—2在图8—4中模拟连接好电路。

(2)按图8—4接好实物电路图，输⼊端v I (2脚)接实验箱的单次负脉冲发⽣源(接好后先不要按动此按钮)，检查电路⽆误后，通电，⽤万⽤表测量v O (3脚)端的电压值，这是稳态时的电压，做好记录，填在表8—2中。万⽤表继续保留

图8—3单稳态电路的延迟时间

v

v

(2/3)V

图8—2单稳态触发器

单次脉冲源 -5V +5V

地 100µ0.01µ

图8—4单稳态电路实物连接图

在此位置上不要撤出。(3)迅速按⼀下负极性单次脉冲源的按钮，同时开始计时。此时v O (3脚)端的电压值会发⽣翻转，经过⼀段时间后，v O (3脚)端的电压值会再次翻转回稳态时的电压，这段时间就是延迟时间t W 。读出这段时间并做好记录，填在表8—2中。(4)把实测的时间与理论计算的时间相⽐较，找出绝对误差值和相对误差值，分析误差的原因。

555定时器计算公式

定时器是一种常见且有广泛应用的电子器件，用于计时和控制各种设备或系统的时间间隔。其中，555定时器是一种经典的集成电路，由法拉第半导体公司于1972年发布，因其灵活性和可靠性而得到了广泛应用。

555定时器的工作原理基于几个关键元件，包括比较器、RS触发器和控制电路。这个集成电路内部有三个比较器，可以将输入电压与参考电压进行比较，并产生相应的高或低电平输出。RS触发器则用于稳定和放大输入信号，并根据控制信号的变化来控制电压输出。而控制电路则负责根据外部电容和电阻的数值来设置定时器的计时间隔。

根据555定时器的电路结构和工作原理，可以得出计算定时器周期和占空比的公式。定时器周期可以通过以下公式计算得出：

T = 0.693 * (R1 + 2 * R2) * C

其中，T表示定时器的周期时间，R1和R2分别代表电阻的阻值，C代表电容的电容值。通过调整R1、R2和C的数值，可以灵活地控制定时器的周期时间。

占空比是指定时器输出高电平的时间占整个周期时间的比例。可以通过以下公式计算得出：

D = (R1 + R2) / (R1 + 2 * R2)

其中，D表示定时器的占空比，R1和R2的定义同上。 举个例子说明：假设R1的阻值为10kΩ，R2的阻值为20kΩ，C的电容值为10μF。根据上述的公式，我们可以计算出定时器的周期时间和占空比。计算结果如下：

T = 0.693 * (10kΩ + 2 * 20kΩ) * 10μF ≈ 0.693 * 50kΩ

* 10μF ≈ 346.5ms

D = (10kΩ + 20kΩ) / (10kΩ + 2 * 20kΩ) ≈ 30kΩ /

50kΩ ≈ 0.6

可以看出，在这个例子中，定时器的周期时间约为346.5毫秒，占空比约为60%。通过调整电阻和电容的数值，我们可以根据实际需求来获得不同的定时周期和占空比。

555定时器作为一种灵活可靠的电子集成电路，具有广泛的应用。它可以用于控制各种设备或系统的时间间隔，例如脉冲发生器、频率测量仪、调速器等。同时，它也可以用于模拟电路设计、数字系统设计以及自动控制系统中的时序控制等方面。其简单的计算公式和可调节的参数，使得工程师们可以根据具体需求进行灵活设计，并实现更多有趣的应用。

照塑勉．

555定时器的工作原理特性及应用

徐姝雯郑艳艳

(中国人民解放军92146部队，广东湛江524001)

摘要】本文主要由介绍555定时器和其他辅助元器件构成定时电路的原理结构，以及555定时器的结构和工作的原理特性。鹾娴定时；触发

555定时器是一神多用途8脚的单片集成电路，利用它和一些辅

助电子元器件可以构各种时限范围的定时器。

1555定时器的内部电路结构

集成定时器555由电阻分压器、电压比较器、基本R—S触发器、

放电三极管和输出缓冲器五部分组成。定时器的功能主要取决于比较器C1和C2，由它们的输出直接控制基本R—S触发器的状态和放电三极

管T的状态，从而决定整个电路的输出状态。

1)电阻分压器：由3个阻值均为5k0的电阻串联构成分压器，

为电压比较器C1和C2提供参考电压URl、UR20为了防止干扰，当

不外加控制电压时，CO端一般通过一个小电容(如0．01IJF)接地，

以旁路高频干扰。

2)电压比较器C1和C2：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。当运算放大器的向相输入U+大于反相输入

U一时，其输出为高电平1信号：而当U+小于U一时，其输出为低电

平0信号。

3)基本R—S触发器：两个与非门G1和G2构成了低电平触发的基本R—S触发器。触发器输入信号R、S为比较器C1、C2的输出，

触发器Q端状态为电路输出端OUT的状态，触发器Q端状态控制放

电三极管T的导通与截止。当外部复位信号RD为0(低电平)时，可使Uo=0，定时器输出直接复位o

4)放电三极管T：放电三极管T构成泄放电路，T的集电极用输

出端D表示。如果将D端经过—个外接电阻接至电源，即可组成一个

反相器。当Q=0(Q=1)时，T导通，D端输出为低电平0：当Q=I

(Q=0)时，T截止，D端输出为高电平1。5)输出缓冲器：输出缓冲器G3的作用是提高负载能力，并隔离

负载对定时器的影响。

6)外引线端功能：管脚1(GND)：接地参考端：

管脚2frL)：低电平触发端，由此输入外触发脉冲。当2端的输