555定时器介绍,555定时器功能测试

555,全称“通用单双极型定时器”(General-purpose Single Bipolar Timer),意思是555的一个芯片中包含一个(单)用三极管做成的(双极型)定时器 。它在外接一个电阻和一个电容后,能够精确地实现延时功能 。利用这个功能我们可以实现很多种电路,最常用的有三种:
无稳态电路
单稳态电路
双稳态电路
下面分别介绍每一种电路的结构和用法 。
引脚图
在具体介绍每一种电路之前,我们先来看看555的引脚图 。这里以NE555为例 。

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各个引脚的功能如下:
1脚:接地 。
2脚:输入端Trigger,该脚会判断其电压是否小于1/3 Vcc 。
3脚:输出端Output 。
4脚:清零端Reset 。正常工作时应接高电平 。
5脚:控制电压端 。一般不使用,应通过一只0.01μF(103)瓷片电容接地,以防引入高频干扰 。
6脚:输入端Threshold,该脚会判断其电压是否大于2/3 Vcc 。
7脚:放电端Discharge 。
8脚:外接电源Vcc,范围为4.5V~16V,一般用5V 。
输出端3脚的电平与输入的关系如下表所示:


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如果不想了解具体的工作原理,只需要知道以下几点即可:
1脚接地,8脚接电源,4脚大部分情况下也接电源
5脚通过一个0.01μF电容接地,也可以悬空(不建议)
2、6、7脚根据不同应用有不同接法
3脚是输出
无稳态电路(振荡器)
所谓的“稳态”指的是3脚输出端的电平高低是否稳定 。“无稳态”的意思是,3脚的输出会自动在高低之间变换,而不会稳定地停留在高或低上 。这就形成了一个振荡器 。这个特性可以用来制作LED的闪烁效果、电子琴等,也可以用于PWM技术控制电动机的转速等 。
最基本的无稳态电路
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最基本的无稳态电路如下所示,只需将两个电阻R1、R2和一个电容C1串联,然后将555的7脚接在R1、R2之间,2、6脚接在R2和C1之间即可:
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这个电路的工作原理如下:
1、电容C1通过R1、R2充电至1/3 Vcc后,进入正常的工作流程 。
2、由于C1连接到了2脚Trigger,2脚低于1/3 Vcc时,3脚的输出为高电平,而7脚为高阻态,所以C1继续通过R1、R2充电,直到C1的电压达到2/3 Vcc 。C1从1/3 Vcc充电至2/3 Vcc的时间即为充电时间,公式为 t1 = 0.693 · (R1 + R2) · C1 。
3、C1达到2/3 Vcc后,超过了6脚的阈值,因此3脚输出变成低电平,7脚变成低电平 。于是C1无法继续充电,而是经由R2向7脚放电,直到C1电压达到1/3 Vcc为止 。这段放电时间的公式为 t2 = 0.693 · R2 · C1 。
4、C1电压低于1/3 Vcc后,触发2脚Trigger,从而3脚输出变成高电平,7脚变成高阻态,返回上述第2步 。
因此我们可以得出以下公式:
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从上述公式中可以看到,该电路只能生成占空比大于50%的方波 。
任意占空比的无稳态电路
基本的无稳态电路无法产生占空比小于50%的方波,但我们可以通过增加两个二极管来解决这个问题 。如下所示的改进版可以实现任意占空比:
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改进后的555无稳态振荡器
在充电阶段,D1导通,D2截止,因此C1仅通过R1进行充电;而在放电阶段,D1截止,D2导通,因此C1仅通过R2放电 。于是,该电路的公式为:

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