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555定时器
2023-11-14
一、
定义
定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路,可极方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器,其简化原理图及引脚定义如下所示
3个绿色电阻,电阻值为5K
;
2个
黄色
和
粉色
比较器;1个
紫色SR触发器
;1个
蓝色放电三极管
引脚定义
PIN
NAME
I/O
DESCRIPTION
1
GND
-
Ground
2
TRIG
I
Start of timing input.
TRIG <
½
CONT sets output high
and discharge open
3
OUT
O
High current timer output signal
4
RESET
I
Active low reset input forces output and discharge low.
5
CONT
I/O
Controls comparator thresholds, Outputs 2/3 VCC, allows bypass capacitor connection
6
THRES
I
End of timing input.
THRES > CONT sets output low
and discharge low
7
DISCH
O
Open collector output to discharge timing capacitor
8
Vcc
-
Input supply voltage, 4.5 V to 16 V.
二、
工作模式
定时器可工作在三种工作模式下:
单稳态模式:
在此模式下,
只有
一个
稳态
。其功能是单次触发,在外加冲激下,触发器由稳态变为暂稳态,并在暂稳态保持一定时间后恢复稳态。
应用范围包括定时器,脉冲丢失检测,反弹跳开关,轻触开关,分频器,电容测量,脉冲宽度调制(PWM)等;
双稳态模式
(也称施密特触发器)
:在此模式下,
有
两
个
稳态
,
在
DISCH
引脚空置且不外接电容的情况下,
的工作方式类似于一个
触发器,可用于构成锁存开关;
无稳态模式
(也称多谐振荡器)
:在此模式下,
有
两
个
暂稳态
。在工作时,电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换,由此产生矩形波脉冲信号。
常用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制(PPM)等电路。
三、仿真电路及波形
定时器通过将 2 脚(
)作为触发信号输入端,并将由
和
组成的反相器输出电压
接至6 脚(
)端 ,同时在
端对地接入电容
,即可构成单稳态触发器。
单稳态电路计算过程如下:(式中
、
即为图中
、
)
,(假设
)
则有
又
可得
仿真电路及结果如下图所示:
从波形图上可以看出,2 脚每来一个
负脉冲(低电平)信号
(蓝色),则3 脚输出一个
固定宽度的脉冲
(黄色)
,电路的输出脉冲宽度由电阻
与电容
决定,约为
施密特触发器的重要特征是滞后。
如果输入电压
大于
上限阈值,施密特触发器的输出为高电平
;
如果输入电压
低于
下限阈值,施密特触发器的输出为低电平
;
当输入在两个阈值之间时,输出保持不变。
定时器通过将 2脚(
)
和 6脚(
)短接后,通过输入电容
,作为输入信号端,构成施密特触发器。
仿真电路及结果如下图所示:
从波形图上可以看出,当输入电压
(黄色波形)
为
时,触发器为
RESET
,3脚输出
低
电平
(蓝色波形)
;当输入电压为
时,触发器为
SET
,3脚输出
高
电平;当输入电压大于
,小于
时,
输出保持不变
多谐振荡器是一种能产生矩形波的
自激
振荡器(也称矩形波发生器),在通电后,不需要外加脉冲就能自动产生矩形脉冲。
构成施密特触发器后,将
经
积分电路接回输入端即可构成多谐振荡器。(为减轻输出门负载,将
与
接成一个反相器,其输出与
完全相同,将
经
和
组成的积分电路接回施密特触发端也可构成多谐振荡器 )
计算过程如下:
震荡周期:
占空比:
仿真电路及结果如下图所示:
电容通过
、
充电至
(上限比较器极限),通过
放电至
(下限比较器极限),由公式可得
,仿真结果和理论计算结果基本一致
四、改进型振荡器
由3.3计算可知,一直有
(即占空比
%),通过下图所示电路可改变电容充放电回路。因为
被
短路,电容
可直接通过
充电,通过
、
放电, 可使得
(即占空比
%),
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