555定时器概述

555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器与多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中得到了应用。

555定时器电路的组成

图为555集成定时器555定时器的电气原理图和电路符号，其由五个部分组成：

（1）由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器；

（2）两个电压比较器C1和C2

v+＞v－，vo=1；

v+＜v－，vo=0

（3）基本RS触发器；

（4）放电三极管T及缓冲器G

555定时器组成单稳态触发器

1．外触发（高触发置0端TH）置0→

通过电容C的充放电使低触发置1端TR有效→自动返回稳态1得到负脉冲

2，外触发器（低触发置1端TR）置1→

通过电容C的充放电使高触发置0端TH有效→自动返回稳态0得到正脉冲。

UI=TR，V的集电极通过电阻R接Vcc，通过电容C接地。R和C为定时元件。

555定时器产生的三种波形 1、方波的产生

有555定时器构成多谐振动器产生方波（如下图）

当电容C2被充电时，2和6引脚的电压都上升，此时二极管D1导通，接通+12V电源后，电容C被充电，Vc上升，当VC上升到2VCC/3时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时输出电平VO为低电平，电容C通过R2和T放电，使VC下降。当VC下降到VCC/3时，触发器又被置位，VO翻转为高电平。

电容器C经R2，R23，R21他们此时说分的总阻值设为R1‘放电，放电所需的时间为：

tPL=R1’CIn2=0.7R1‘C;

当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R22、R21所分得的阻值为R2‘向电容器C充电，Vc由VCC/3上升到2VCC/3所需的时间为

tPH=R2’CIn2=0.7R2‘C;

当VC上升到2VCC/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率为

f=1/（tPL+tPH）》1.43/［（R1’+R2‘）C］

稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端VO输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当VC充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出VO从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图2.2.2。

同时电路的频率可以通过调节电阻R21、R22、R23来改变电路的频率，从而使得电路的频率可以在一定的范围内进行调节。

2、由方波输出为三角波（利用积分器来实现）

如上图是一个由方波转换为三角波的电路图及其输出波形当A很大时，运放两输入端为“虚地”，忽略流入放大器的电流，令输入电压为Vi输出为Vo，流过电容C的电流为i1则，有

上式表明输出电压按一定比例随时间作直线上升或下降。当为矩形波时，便成为三角波。

此外，由于电容和滑动变阻器的存在，使得输出的三角波在输入矩形波频率一定的时候也能适当调整，同时电容的存在，又滤除了其他波的干扰。提高了系统的抗干扰性。

3、由三角波输出正弦波

分析表明，传输特性曲线的表达式为：

iC=al/［1+exp（-Uid/UT）］

|一一差分放大器的恒定电流;

UT一一温度的电压当量，当室温为25OC时，~26mV。

如果Uid为三角波，设表达式为

Uid（t）=［4*Um*（t-T/4）］/T（0《=t《=T/2）

Uid（t）=［-4*Um*（t-3*T/4）］T（T/2《=t《=T）

式中Um一三角波的幅度;

T-一三角波的周期。

为使输出波形更接近正弦波，

（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。

（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。

（3）图为实现三角波一正弦波变换的电路。其中RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C6，C7为隔直电容，C7为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。

隔直电容C6、C7要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至0.1微法。RE13=100欧与R25=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。