什么是555定时器

555定时器是一种集成电路芯片，常被用于定时器、脉冲产生器和振荡电路。555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。

内部组成如下：由比较器C1C2、RS触发器、缓冲非门G、放电二极管T组成

芯片分析

电压比较器：一种模拟输入、数字输出的接口电路，输出特性如下：

在555定时器内部，左侧是纯电阻分压电路，将比较器阈值设置为

$$ V_{P1}=\frac{2}{3} V_{cc}, V_{N2}=\frac{1}{3} V_{cc} $$

C1C2的输出特性如下：

结合RS触发器的真值表可得555定时器的真值表如下：

典型应用

• 单稳态电路
• 多谐振荡器
• 施密特触发器

555定时器为核心的单稳态电路

理论分析

应用电路如下：

• 稳定状态时，管脚2输入信号为高电平，管脚6跨电容与地相连，相当于输入低电平，复位引脚4接高电平，故输出保持低电平不变，放电二极管保持导通不变。
• 当输入信号的下降沿到来，输出变为高电平，放电二极管截止，管脚7向外放电，电容C开始充电，直到$ u_C=\frac{2}{3} V_{cc}$ 若忽略晶体管的饱和压降，则充电时间为 $t_w=RCln \frac{\mathrm{Vcc}}{Vcc-\frac{2}{3} Vcc} =RCln 3 \approx 1.1 RC$
• 当输入信号回到高电平且电容充电完毕后，输出回到低电平，放电二极管截止。

仿真验证

使用Multisim仿真，电路如下：

选用回弹式开关使输入信号在电容充电完毕之前回到高电平，以便于从示波器图形上测得充电时间。
仿真结果：

电路行为与理论分析一致，根据理论分析公式 $\mathrm{t}_{\mathrm{w}}=1.1 \times 10 \mathrm{k} \times 4.7 \mathrm{u}=51.7 \mathrm{~ms} $,仿真测得充电时间为50.94ms，且充满后电压为2.985V，与理论分析相符的很好。

总结

该单稳态触发器的功能总结为：将低电平脉冲信号（持续时间小于1.1RC）转化为持续时间为1.1RC的高电平信号，持续时间大于1.1RC的话，就只是由低电平转化为高电平。

结束语

参考文献

555定时器及应用
电压比较器_百度百科
555定时器_百度百科
NE555P_立创商城

备注

仿真文件及数据手册：https://github.com/leeshy-tech/Electronic-Design/tree/main/555timer