555时基电路内部结构及工作原理实例详解.docx

2.3．1555时基电路的介绍和内部结构

555集成电路定时器是一种将模拟功能和逻辑功能集成在同一硅片上的单片时基电路。它的型号很多，如FX555，5G555，J55，UA555，NE555，它们的逻辑功能与外部引线排列完全相同，555定时器的电源电压范围宽，双极型555定时器为5~16V，CMOS555

定时器为3~18V，它可提高与TTL，CMOS的数字电路兼容的接口电平。由于555定时

器价格低廉，使用灵活方便，只需外接少量元件就可构成多种模拟和数字电路，因而极广泛地应用在波形产生与变换，测量与控制，家用电器及电子玩具领域，它的外部引脚

555定时器能在较宽电压范围工作，输出交电平不低于90%电源电压，带拉电流负载和电流负载能力可达到200MA。

图2-3555定时器外部引脚

555时基电路由运算放大电路器A1，A2组成电压比较器，由F1F2组成的基本

R—S触发器以及由F3和NPN型集成电极开路输出的放电三极管TD等组成的输出级和放电开关。其中电压比较器的分压偏置电阻采用三个阻值相同的5K电阻，所以电路因此特征而被命名为“555时基电路”。555时基电路的内部结构图如图

2-4。

图2-4555时基电路图

555时基电路的工作原理及功能电压比较

分压器3个5KΩ电阻组成，为两个A1和A2提供基准电平，如控制端CO，则经分压后，A的基准电平为2/3Ucc，B的基准电平为1/3Ucc，如改变管脚的接法就改变了两个电压比较器的基准电平

比较器

比较器A1，B2是两个结构和性能完全相同的高精度电压比较器，其输出直接控制着基本R-S触发器的状态。TH是比较器A1的输入端，TR是比较器A2的输入端。

当TH输入信号使U6》2/3Ucc，则A输出交电平，否则A输出为低电平，

1

当R输入信号使号使V2》1/3Ucc，A2输出为低电平，否则输出高电平

基本R—S触发器

基本R——S触发器要求低电平触发，图中F1的输入端接UC1，为置O输入端(R)，F2的输入端接Uc2为置输入端(S)。Uc1=0，Uc2=1，时Q=0。当Uc1=1，Uc=时，Q=12

放电器和输出缓冲器

集电极开路输出的放三极管TD组成放电器当输出U0为‘0“时，Q为1使UTD导通，管脚T和地间构成通路，而输出U0为”1“时，Q为0使UTD截止，通路被切断。输出缓冲器由反相器构成，一方面增强了带负载能力，另一方面隔离负载对555定时器的影响。

总上所述可得555时基器电路功能表如下表2-1所示

2-1表555时基电路功能表

输入

内部

输出

TH

TR

RD

R

S

U。

TD

×

×

0

×

O

导通

2/3Ucc

1/3Ucc

1

0

1

0

～

2/3ucc

2/3Ucc

1

1

1

不变

不变

2/3Ucc

1/3Ucc

1

1

0

1

截止

2/3Ucc

1/3Ucc

1

0

0

1

截止

555时基电路应用

555时基电路应用特别广泛，尤其在波形产生和变换方面功能强大，它可以构成单稳定触发器，双稳定触发器，施密特触发器，以及多谐振荡器，图中的C一般为0.01微法，它可以提示比较器的参考电压UR1和UR2的稳定性。

多谐振荡器是一种自激振荡器。在接通电源后无需外加触发器信号就能自动产生矩形脉冲由于矩形波形中含有丰富的高次谐波分量，故称为多谐振荡器，多谐振荡器没有稳定状态，工作时在两个暂态之间不断的转换。构成多谐振荡器的元件类型也是多种多样的可用晶体管分立元件，TT门电路及CMOS门电路分别构成不同类型的电路，其555时基电路作为多谐振荡电路应用极为典型，有很多矩形波发生器均采用555时基电路来设计，下面来分析它的工作原理。由555时基电路构成多谐振荡电路和工作波形。（如图2-5）

UH

:嚷令怜它,e^Li≡■H≡-TATLT

■^—* —，，—?

b

图2-5 555时基电路和工作波形多谐振荡电路

多谐振荡器无稳态，只有两个暂时稳定状态，输出在两个暂态间来回转换，从而输出矩形脉冲，暂稳态时间长短由电路的定时元件确定。

具体工作过程如下：接通电源之前，电容器两端电压UC=0，接上电源比较器输出为UA=1UA2=0故U0=1TD截止，电源电压通过R1R2对C充电，多谐振荡器处于第一暂稳定状态。

其暂态过程三要表：U（0+）=0

Uc（∞）=Uccτ充=（R1+R2）C

第一暂稳态不可永远存在下去，随着时间推移，电源不断对电容C充电，UC值将不断上升，由于比较器A1A2，R——S触发器状态保持不变，但当充电器至UC》2/3Ucc时，就使UA1=0UA2=1故U1=0放电管TD导通，第一暂态结束。一旦TD导通，电容C就通过电阻R2和放电管放电电路进入第二暂态，暂态过程三要素为： UC（O+）=2/3Ucc

UC（∞）=0τ放=R2C

第二暂态也不可持续下去，