[硬件基础]-快速了解555定时器

news2024/11/16 23:53:37

快速了解555定时器

文章目录

- 快速了解555定时器
- 1、555 定时器内部组成
- 2、555 定时器的工作原理
- 3、555 定时器的操作模式
- - 3.1 单稳态
  - 3.2 双稳态
  - 3.3 非稳态

555 定时器振荡器或通常所说的 555 定时器是一种非常流行的计时相关应用 IC。它们坚固耐用且用途广泛，因为它们可以用于任何需要某种时间控制的电路中。它可用于生成各种类型的脉冲、创建时间延迟，也可用于脉宽调制 (PWM)。 555定时器最常见的用途是为电路产生时钟信号。

让我们看一下 555 定时器的内部结构以及这些电子元件如何协同工作以执行各种应用。

1、555 定时器内部组成

下图显示了 555 定时器的基本框图和引脚排列。 555 IC 通常采用 8 引脚 DIP 封装。它由2个比较器、分压电路、触发器、放电晶体管和输出电路组成。

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图1：555定时器的基本框图

框图的第一部分是分压器电路。分压器由三个 5k 电阻组成。由于电阻器具有相同的值，因此三个电阻器之间分配的电压相等。这些电阻器两端的电压作为比较器的参考电压。

比较器是运算放大器的特殊配置。它比较其输入上的电压，并根据反相输入或非反相输入上的电压是否较高来输出高电压或低电压。

上比较器或阈值比较器的输入是连接到同相输入 (+) 的阈值引脚，2/3 Vcc 的参考电压连接到比较器的反相输入 (-)。另一个外部引脚“控制电压”连接到该比较器的反相输入 (-)，这使我们能够覆盖 2/3 Vcc 的参考电压，从而使我们能够更改输出信号的宽度。
对于下比较器或触发比较器，1/3 Vcc 参考电压提供给同相输入（+），触发引脚连接到比较器的反相输入（-）。

比较器的输出作为触发器的输入。 SR触发器是一种存储元件，可以分别根据两个输入SET和RESET或S和R来存储和输出逻辑“0”或逻辑“1”。触发器的输出为Q和 $\overline Q$ ，其中Q和 $\overline Q$ 互为补码。

然后，该触发器的输出被提供给输出驱动电路以提高电流水平，然后最终传递到IC的外部输出引脚。

2、555 定时器的工作原理

乍一看，了解 555 定时器的工作原理可能有点难以理解，因此为了使过程更容易一些，我们将电路分为两部分。让我们看一下具有分压器和比较器的电路的第一部分。

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图2：电路的第一部分

555 定时器的行为由三个输入引脚控制：阈值（THRESHOLD）、触发（TRIGGER）和控制电压（CONTROL VOLTAGE）。

当阈值引脚上的电压增加到高于 2/3 Vcc 参考电压时，我们在输出“A”处得到逻辑“1”。否则，输出“A”为逻辑“0”。

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图3：阈值和触发比较器

当触发引脚上的电压小于 1/3 Vcc 参考电压时，我们在输出“B”处得到逻辑“1”。否则，我们得到逻辑“0”。

接下来是第二部分电路的作用：SR触发器和输出驱动电路。我们的触发器有两个输入：标记为“A”的阈值比较器的输出连接到 R，标记为“B”的触发比较器的输出连接到 S。

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图4：电路的第二部分

下表表示基本 SR 触发器的真值表。当SET或S输入为逻辑“1”时，它设置触发器输出逻辑“1”，当RESET引脚为逻辑“1”时，触发器输出逻辑“0”。当S和R都为逻辑“0”时，触发器存储先前的值或充当存储元件。当两者都为逻辑“1”时，我们进入触发器的无效操作状态。

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目前，我们只对只有一个输入为逻辑“1”而另一个输入为逻辑“0”的情况感兴趣。图 5 表示比较器 A 和 B 的输出如何影响触发器的输出。这里需要注意的重要一点是，我们从 $\overline Q$ 而不是 Q 获取触发器的输出。

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图5：触发器的输出取决于输入

然后，该触发器的输出被传递到输出驱动电路，输出驱动电路将电流水平提高以驱动负载高达 200mA。这使我们能够将负载直接连接到 IC 的输出引脚。这里需要注意的一个重要事项是输出驱动电路是反相电路。它反转 $ \overline Q$ 处的逻辑，因此最终我们得到与触发器的 Q 输出相同的逻辑。这就是触发器的输出取自 $\overline Q$ 而不是 Q 的原因。

触发器的输出还连接到放电晶体管的基极，该放电晶体管用于对任何外部连接的电容器“放电”。