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555电路经典文献推荐

一、555定时器电路概述

1.555定时器的基本原理

555定时器是一种常用的时基集成电路，它通过内部电路设计实现了对时间间隔的精确控制。其基本原理基于模拟电路的电压比较和阈值比较功能。555定时器内部包含两个比较器、一个电阻分压器和两个晶体管。当输入电压超过2/3的电源电压时，第一个比较器的输出为高电平，而当输入电压低于1/3的电源电压时，第二个比较器的输出为高电平。这种设计使得555定时器能够在输入电压变化时快速响应，从而实现定时功能。

在555定时器中，电阻分压器将电源电压分为两个参考电压，分别为1/3电源电压和2/3电源电压。这两个参考电压分别作为两个比较器的阈值电压。当输入电压超过2/3电源电压时，第一个比较器的输出为高电平，使得内部晶体管导通，电路处于复位状态。此时，输出端为低电平，电容开始充电。当输入电压下降到低于1/3电源电压时，第二个比较器的输出为高电平，内部晶体管截止，电路处于保持状态。此时，输出端为高电平，电容继续充电，直到输入电压再次超过2/3电源电压，电路重新开始下一个循环。

以一个简单的555定时器构成的振荡器为例，当输入电压为电源电压Vcc时，假设Vcc为5V，则参考电压分别为1.67V和3.33V。当输入电压低于1.67V时，第二个比较器输出高电平，内部晶体管截止，输出端为高电平。此时，电容开始充电，当充电电压达到3.33V时，第一个比较器输出高电平，内部晶体管导通，输出端变为低电平，电容开始放电。当放电电压低于1.67V时，第二个比较器输出低电平，内部晶体管截止，电路状态保持不变。如此循环，电容的充放电过程产生了周期性的电压变化，从而形成振荡信号。通过调整电阻和电容的值，可以改变振荡器的频率。例如，当使用1μF的电容和10kΩ的电阻时，振荡器的频率大约为1kHz。

2.555定时器的内部结构

555定时器的内部结构主要由比较器、阈值电压设置电路、放电晶体管、复位晶体管、参考电压源、控制端和输出端组成。该集成电路的内部电路设计巧妙，能够实现精确的定时功能。在555定时器中，比较器负责比较输入电压与内部参考电压，从而产生相应的输出信号。阈值电压设置电路用于设置比较器的参考电压，而放电晶体管和复位晶体管则用于控制输出信号的输出和复位。

(1)比较器是555定时器内部的核心组成部分，由两个独立的比较器组成。第一个比较器的参考电压为电源电压的2/3，而第二个比较器的参考电压为1/3。当输入电压超过第一个比较器的参考电压时，该比较器输出高电平，使得放电晶体管导通。此时，如果输入电压低于第二个比较器的参考电压，第二个比较器输出低电平，复位晶体管导通，输出端变为低电平。例如，在5V电源电压下，第一个比较器的参考电压为3.3V，第二个比较器的参考电压为1.7V。

(2)阈值电压设置电路由内部电阻网络构成，用于设定比较器的参考电压。该电路包括两个电阻R1和R2，它们与电源电压Vcc相连，并通过内部电路与比较器的非反相输入端相连。当Vcc为5V时，R1和R2的阻值通常设置为5kΩ和5kΩ，使得参考电压分别为3.3V和1.7V。这种设计使得555定时器在不同电源电压下仍能保持稳定的定时功能。

(3)放电晶体管和复位晶体管是555定时器中控制输出信号的关键元件。放电晶体管负责在定时过程中放电，而复位晶体管负责在电路复位时将输出端拉低。放电晶体管通常由N沟道MOSFET或NPN晶体管组成，其源极连接到输出端，漏极连接到电容放电端。复位晶体管则由P沟道MOSFET或PNP晶体管组成，其集电极连接到输出端，发射极接地。在定时过程中，放电晶体管导通，电容放电，而复位晶体管截止，输出端保持高电平。当复位信号出现时，复位晶体管导通，输出端变为低电平，电路复位。

以一个简单的555定时器构成的振荡器为例，其内部结构中的比较器、阈值电压设置电路、放电晶体管和复位晶体管共同协作，实现周期性的电压变化。当输入电压低于1/3Vcc时，第一个比较器输出高电平，放电晶体管导通，电容开始充电。当输入电压高于2/3Vcc时，第二个比较器输出高电平，复位晶体管导通，输出端变为低电平，电容放电。如此循环，产生振荡信号。通过调整电阻和电容的值，可以改变振荡器的频率和占空比。例如，在5V电源电压下，使用1μF电容和10kΩ电阻，振荡器频率约为1kHz，占空比为50%。

3.555定时器的引脚功能

(1)555定时器是一种八引脚集成电路，其引脚功能包括电源电压输入端(Vcc)、接地端(GND)、触发端(TRIGGER)、复位端(RESET)、控制端(CTRL)、输出端(OUTPUT)、阈值端(THRESHOLD)和放电端(DISCARDE)。电源电压输入端(Vcc)是555定时器的主要供电