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[导读]555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555,除单定时器外,还有对应的双定时器 556/7556。

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555,除单定时器外,还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽,可在 4.5V~16V 工作,7555 可在 3~18V 工作,输出驱动电流约为 200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555引脚图如下所示。

555引脚图

555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.

555属于cmos工艺制造.

ne555的各个引脚功能:

1脚:外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。

2脚:低触发端TR。

3脚:输出端Vo。

4脚:是直接清零端。当此端接低电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。

5脚:VC为控制电压端。若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。

6脚:高触发端TH。

7脚:放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。

8脚:外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。

555定时器芯片由于使用方便灵活,应用非常广泛。常用在波形的产生与变化、测量与控制等许多领域。

家用电器、电子玩具中都很常见,是非常经典的一款芯片。

究竟有多经典,甚至可以出它的手办模型。

由于广受市场欢迎,许多芯片公司都各自推出了555定时器芯片。

尽管产品型号繁多,芯片内部电路的实现不尽相同,但他们最终实现的功能和外部引脚的排列完全相同。

网上有很多555定时器做的应用电路,但是讲解都非常粗陋简略,可读性很差,比如这样的文章:

下面就以其中一款555定时器芯片为例,分析芯片的内部电路,讲解其工作原理。

只要了解了芯片的工作原理,看各种芯片的应用电路时就会得心应手。

目录:

一、芯片引脚定义

二、芯片内部结构

三、等效图组成说明

四、等效图各功能区分析:分压电路 + 电压比较器

五、等效图各功能区分析:RS触发器

六、等效图各功能区分析:电压比较器 + RS触发器

七、等效图各功能区分析:555定时器芯片的PIN5(第5脚)

八、等效图各功能区分析:555定时器芯片的PIN3(第3脚)

九、等效图各功能区分析:555定时器芯片的PIN4(第4脚)、PIN7(第7脚)

十、最后

一、芯片引脚定义

555定时器有8个脚,各脚定义如下。

各脚的详细定义见下表。(英文名称均为缩写)

二、芯片内部结构

打开555定时器的数据手册,可以看到芯片的内部电路。

用不同颜色划分一下电路的功能区块。

包括:

Threshold Comparator(门限比较器,就是个电压比较器)

Trigger Comparator(触发比较器,就是个电压比较器)

Voltage Divider(分压电路)

Flip-Flop(触发器,这里也叫RS触发器、复位/置位触发器、SR锁存器)

Output(输出电路)

Discharge(放电电路)

看起来有点复杂,等效简化为下图后就一目了然啦。

三、等效图组成说明

C1和C2就是两个电压比较器,即上文提到过的Threshold Comparator(门限比较器)和Trigger Comparator(触发比较器)。

Flip-Flop(触发器),这里又叫RS触发器。

输出脚有个反相器。能将输入的低电平反相为高电平输出,同样能将输入的高电平反相为低电平输出。(高电平可以简单理解为电压接近电源电压Vcc,低电平可以简单理解为电压接近0)

Reset(复位)和Discharge(放电):

PIN4为输入引脚,为低电平时整个芯片处于复位状态,芯片不可用。

PIN7是放电引脚,用来给外部电路放电。

Voltage Divider(分压电路)。

四、等效图各功能区分析:分压电路 + 电压比较器

3个5kΩ电阻将Vcc电压三等分。

2/3Vcc输入到电压比较器C1的反向输入端。

1/3Vcc输入到电压比较器C2的正向输入端。

Vcc电压的范围,需要查看芯片的数据手册,这里的数据手册标示为5V到15V。

假设Vcc为9V时,2/3Vcc = 6V,1/3Vcc = 3V。

对于电压比较器来说,当"正向输入端的V1" > "反向输入端的V2”时,输出Vout = High高电平。

当"正向输入端的V1" < "反向输入端的V2”时,输出Vout = Low低电平。

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