555芯片内部原理及经典应用

555定时电路内部结构分析及应用

1 绪言

555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。

2 555定时器功能及结构分析

2.1 555定时器的分类及管脚作用

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555定时器又称时基电路。555定时器按照内部元件分有双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管，常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装（见图2-1），正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向排列。

2-1 555时基集成电路各管脚排布

555时基集成电路各管脚的作用：脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地;脚⑥为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。

2.2 555定时器的电路组成

图2-2为555芯片的内部等效电路

2-2 555定时器电路组成

5G555定时器内部电路如图所示，一般由分压器、比较器、触发器和开关。及输出等四部分组成，这里我们主要介绍牙模RS触发器和电压比较器。

2.2.1基本RS触发器原理

如图2-3是由两个“与非”门构成的基本R-S触发器, RD、SD是两个输入端，Q及是两个输出端。

2-3 RS触发器

正常工作时，触发器的Q和应保持相反，因而触发器具有两个稳定状态：

1）Q=1，=0。通常将Q端作为触发器的状态。若Q端处于高电平，就说触发器是1状态；
2）Q=0，=1。Q端处于低电平，就说触发器是0状态；Q端称为触发器的原端或1端，端称为触发器的非端或0端。

由图可看出，如果Q端的初始状态设为1，RD、SD端都作用于高电平（逻辑1），则一定为0。如果RD、SD状态不变，则Q及的状态也不会改变。这是一个稳定状态；同理，若触发器的初始状态Q为0而为1，在RD、SD为1的情况下这种状态也不会改变。这又是一个稳定状态。可见，它具有两个稳定状态。

输入与输出之间的逻辑关系可以用真值表来描述。

首先对该RS触发器Q端状态仿真。如图2-4

2-4 RS触发器Q端仿真电路图

Q端状态变化规律如图2-5

2-5 Q端状态变化规律仿真

此图中A即SD，B即RD.，再对该R—S触发器Q非端状态仿真，如图2-6

2-6 RS触发器Q非端仿真图

Q非端状态变化规律如图楼板伸缩缝2-7

2-7 Q非端状态变化规律

此图中A即SD，B即RD.

R-S触发器的逻辑功能，可以用输入、输出之间的逻辑关系构成一个真值表(或叫功能表)来描述，由仿真可得以下结论。当RD =0，SD=1时，不论触发器的初始状态如何，一定为1,由于“与非”门的输入全是1，Q端应为0。称触发器为0状态，RD为置0端。当RD =1，SD=0时，不论触发器的初始状态如何，Q一定为1,从而使为0。称触发器为1状态，SD置1端。当RD =1，SD =1时，如前所述，Q及的状态保持原状态不变。当RD =0，SD =0时，不论触发器的初始状态如何，Q= =1，若RD、SD同时由0变成1，在两个门的性能完全一致的情况下, Q及究竟哪一个为1，哪一个为0是不定的，在应用时不允许RD和SD同时为0。综合以上四种情况，可建立R-S触发器的真值表如表4—1。应注意的是表中RD = SD =0的一行中Q及的状态是指RD、SD同时变为1后所处的状态是不定的，用Ф表示。
由于RD =0，SD =1时Q为0，RD端称为置0端或复位端。相仿的原因，SD称置1端或置位端。

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