555定时器-1 555定时器简介

参考：https://www.circuitbread.com/tutorials/555-timer-1-introduction-to-555-timers

555定时器-1 555定时器简介

       555定时器是一种非常流行的做时序相关应用的IC。它们坚固耐用，可用于任何需要时间控制的电路中。它可用来产生各种时钟，创建延时和脉冲宽度调制（PWM）。555定时器最常见的应用是为电路产生时钟信号。

    通常认为555定时器的名称由来是因为芯片内部有3个5kΩ的电阻，但在一次采访中，555定时器的发明者Hans Camenzind说，完全是他的一个同事随意取的名字。我猜，互联网上信息很多也是道听途说。

    让我们来看看555定时器内部是什么样，这些电子器件是如何一起工作来实现各种应用。

555定时器内部

       下图显示了555定时器内部基本结构和引脚。555定时器通常采用8脚DIP封装。它由2个比较器，一个分压电路，一个触发器，一个放电三极管和一个输出电路组成。

 

 

图1 555定时器基本结构

 

    第1部分是分压电路。由3个5kΩ的电阻组成。这3个电阻平均分压，作为比较器的参考电压。

    比较器是运算放大器的一种特殊配置。它比较同相输入和反相输入端的电压，输入出高和低电平。

l  上面一个运放是阀值运算放大器，它的同相端连接阈值引脚，反相端的参考电压是2/3Vcc。5号引脚电压控制端连接在运放的反相端，通过外接电压信号，可以改变参考电压不再是2/3Vcc，进而改变脉冲的宽度。

l  下面一个运放的同相端连接参考电压1/3Vcc，反相端连接触发引脚。

运放的输出作为触发器的输入。SR触发器根据输入端S和R的状态，输出置1和清0.

 

    比较器的输出由输入决定，也就是有2个运放的输出决定。

    触发器的输出连接到驱动电路，增加电流以带负载。

 

555定时器的工作机制

       接下来，我们迫不及待的要了解555定时器是如何工作的，为了方便理解，把555定时器分成2部分。第1部分包含分压电路和比较器。

 

 

图2 555定时器的第1部分

 

       555定时器的行为由3个输入引脚控制：阈值端，触发端和电压控制端。

       当阈值端的电压超过2/3Vcc的参考电压，在比较器的输出端A得到逻辑值1，否则是0.

 

 

图3 阈值和触发比较器

 

       当触发端的电压小于参考电压1/3Vcc时，比较器的输出端B是1，反之是0.

       接下来是第2部分电路的作用：SR触发器和输出驱动电路。前面比较器的输出A，B分别连到触发器的R，S。

 

 

图4 555定时器的第2部分

 

       下表是一个基本SR触发器的真值表。当SR为10时，输出是1，SR为01时，输出时0，SR为00时，输出保持，SR为11时，无效。

 

 

       现在，我们只对S或R有一个为1的两种情况感兴趣。图5列出对应的触发器的输出。注意，这里输出连接到不是Q。

 

 

图5 触发器的输出取决于输入

 

       触发器的输出通过驱动电路输出，载荷电流可以到达200mA。这样就可以直接驱动负载。因为驱动电路是一个反相器，所以电路最终的输出和触发器Q相同。

       触发器的输出也连接到三极管放电电路，用来给外部电容放电。

555定时器的工作模式

       555定时器有3种工作模式：单稳态，双稳态，无稳态。通过各种电阻，电容连接到555定时器的输入引脚，来切换不同的工作模式。这样，通过改变外部元件的排列，就可以创建不同的应用。

单稳态电路

       单稳态也叫一次触发模式。当触发后，定时器先产生一个脉冲信号，然后又回到稳定状态。通常用在延时电路，触摸开关，脉冲宽度调制等等地方。

 

图6 单稳态电路原理图

 

双稳态

       双稳态模式就好像一个触发器，有2个稳定状态。可以用来存储1bit的数据。当然，这不是存储数据首选方案。

 

图7 双稳态电路原理图

 

无稳态

       在无稳态模式，555定时器就像一个电子振荡器。输出周期性的切换高低电平状态。这种模式用来做脉冲产生，逻辑时钟产生，LED闪烁等应用。

 

图8 无稳态电路原理图

 

       本节只是初步了解555定时器。后续会进一步了解不同的操作模式和应用。