555定时器功能与应用特点

摘要：归纳了555定时器的功能，给出了一种易于记忆的简化模型，同时就其构成的无稳态触发器、单稳态触发器及双稳态触发器等应用电路的特点进行了探讨。
关键词：555定时器；无稳态触发器；单稳态触发器；双稳态触发器

555定时器芯片是一种广泛应用的中规模集成电路，只要外围配以几个适当的阻容元件，就可以构成无稳态触发器、单稳态触发器以及双稳态触发器等应用电路，以此为基础可设计各种实用的电路形式。但555定时器内部结构相对复杂，功能难以记忆，导致其构成的3种基本应用电路比较难理解与区分。为此，就其各功能引腿进行归纳总结，得出一易于记忆的简化模型，同时对其构成的3种基本应用电路的本质特点与原理进行分析。

1 555定时器功能特点
1．1 简化的功能模型
555芯片简化功能模型如图1所示，它包含了555的3个主要引腿：阀值TH(555的6腿)、触发(R表示Reset复位，D表示直接)，当其为低电平时，555芯片输出为“0”，故该引腿一般直接接到电源的正极，否则可作为启动555电路工作的控制端。

2 555定时器应用特点
2．1 无稳态触发器
无稳态触发器的特点：无外输入信号、外围有RC元件、且6、2端短接在一起。
所谓无稳态触发器，也称为多谐振荡器，其输出必须能够在“0”、“1”之间来回跳变，形成矩形波，输出跳变的原因是因为RC回路反复的充、放电过程导致输入端不断变化。充、放电过程能自动切换反复进行的条件是：当输出为“1”，能启动充电回路工作使输入端电位不断抬高，高到逻辑“1”时，输出跳变为“0”；当输出为“0”，能启动放电回路工作使输入端电位不断降低，低到逻辑“0”时，输出跳变为“1”，555电路充、放电过程的切换可以通过放电7腿进行，也可以通过输出3腿进行，还可以同时通过二极管隔离。
不同形式的多谐振荡器区别在于RC充、放电回路构成的不同。

图2是最常用形式的多谐振荡器，充、放电过程通过7腿切换，当输出为“1”，7腿悬空，启动Ucc-R1-R2-C-地的充电回路，充电的过程使6、2端电位不断提高，高到2／3Ucc时，输出跳为“0”。当输出为“0”时，7腿对地短接，形成C-R2-7-地的放电回路，放电的过程使6、2端电位不断降低，低到1／3Ucc时，输出跳为“1”，充、放电过程不断反复进行。该电路由电源对RC充电，由7腿到地对RC放电，而7腿的悬空与对地短接恰好可以切换充、放电过程。

充、放电回路可以通过二极管隔离，形成占空比易调的多谐振荡器，如图3所示，充电回路为：Ucc-R1-二极管-C-地，放电回路为C-R2-7-地。

图4由输出3腿切换充、放电过程，输出为“1”，启动输出-R-C-地的充电回路。输出为“0”，形成C-R-输出-地的放电回路。

图5将输出3腿与放电7腿同时连入RC电路，故输出为“1”时，启动充电回路：输出-R1-C-地。输出为“0”时，放电则通过3腿与7腿同时进行，因为它们都对地短接，即放电回路为：C-R1／／R2-3腿(7腿)-地。若在R1支路上串入1个二极管，且P极在上则放电回路只通过7腿进行。

其他形式的多谐振荡器关键也是分析出充电与放电回路如何构成，并且必须满足以下逻辑：输出为“1”时，RC回路一定使输入6、2端电位抬高；反之，输出为“0”时，使6、2端电位降低。
2．2 单稳态触发器
单稳态触发器的特点：有一外输入信号、外围有RC元件、6、2端分开且分别与它们相连。
所谓单稳态触发器，输出的“0”、“1”中只有一种状态是稳定的，外输入信号作为触发信号，当其有效时，输出进入暂态，此时的输出为暂态的根本原因在于：进入该状态一定会启动RC电路充、放电过程，这两个过程首先进行的一定使输出回到稳态，接着自动切换到另一过程使输入回到稳态时对应的状态：“无信号”，但输出不变。
图6为一典型负脉冲触发、“0”态为稳态的单稳态触发器，7腿切换充、放电过程。当外输入信号有效(从2端引入，故有效的信号指≤1／3Ucc：)，输出跳变为“1”，该态为暂态，因为输出为“1”，则7腿悬空，启动Ucc-R-C-地的充电过程，该过程使6端电压不断抬高，到达2／3Ucc后，输出自动回到“0”稳态，同时C通过7腿快速放电，使6端电位降低回到稳态对应的状态。“无信号”，此时2、6均处于“无信号”状态，根据555芯片的功能输出不变。

图7也是“0”态为