定时器5.5.4555的优化方法

1.555定时器的性质

555定时器又称为集成时基电路或集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，能产生时间延迟和多种脉冲信号，应用十分广泛。555定时器有双极型和CMOS型两大类，两者的结构与工作原理类似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器。556和7556是双定时器。双极型的电源电压V_CC=+5～+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3～+18V。

表5-26为LM555定时器的功能表，其中最后一行表示违背内部基本SR锁存器约束条件的情况，不同型号的555定时器内部基本SR锁存器的结构可能不同，违背约束条件时的输出结果也可能有所不同，需查阅数据手册或实际测试。

2.555定时器的应用

控制电压引脚（5脚）不外接信号时，通常经去耦电容接地，去耦电容可以去除尖脉冲干扰，提高抗干扰能力，去耦电容常选0.01μF的无极性电容，也可以根据干扰情况改变电容大小。若没有干扰，该端子也可以直接悬空。

555定时器主要是通过外接电阻和电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这样就可以很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。

表5-26 LM555定时器的功能表

注：∗属于违背锁存器约束条件的情况。

（1）用555定时器构成施密特触发器 将555定时器触发引脚（2脚）和阈值引脚（6脚）连在一起作为信号输入端即可构成反相施密特触发器，如图5-60所示。

在控制电压引脚（5脚）没有外接控制信号时，上限阈值电平为2V_CC/3，下限阈值电平为V_CC/3，回差电压为V_CC/3。在控制电压引脚（5脚）外接控制信号U_CON时，上限阈值电平为U_CON，下限阈值电平为U_CON/2，回差电压为U_CON/2。

（2）用555定时器构成多谐振荡器 如图5-61所示，该电路没有稳态，只有两个暂稳态，也不需要外加触发信号，利用电源V_CC通过R₁和R₂向电容C充电，使电容两端电压u_C逐渐升高，升到2V_CC/3时，u_o跳变到低电平，放电端DIS导通，这时，电容C通过电阻R₂和DIS端放电，使u_C下降，降到V_CC/3时，u_o跳变到高电平，DIS端截止，电源V_CC又通过R₁和R₂向电容C充电。如此循环，振荡不停，电容C在V_CC/3和2V_CC/3之间充电和放电，输出连续的矩形脉冲，其波形如图5-62所示。

图5-60 用LM555CM构成施密特触发器

输出信号u_o的脉宽t_W1和t_W2的计算公式为

t_W1=0.7（R₁+R₂）C(www.xing528.com)

t_W2=0.7R₂C

周期T的计算公式为

T=t_W1+t_W2=0.7（R₁+2R₂）C

图5-61 用LM555CM定时器构成多谐振荡器

图5-62 多谐振荡器的波形

用LM555CM定时器构成的多谐振荡器，振荡频率较低，优点是电路简单，但也有振荡频率稳定性不高、容易受到温度等外界因素的干扰等缺点，一般用于人机接口电路等场合。

（3）用555定时器构成单稳态触发器 如图5-63所示，图中R、C是定时元件，输入触发信号u_i接LM555CM定时器TRI端（2脚），下降沿有效，输出暂态为高电平。

当输入触发信号u_i处于高电平时，u_o为低电平，LM555CM内部放电晶体管导通，DIS端（7脚）为低电平，电容C两端电压u_c为低电平，电路为稳态。当输入触发信号u_i的下降沿到来时，2管脚电位瞬间低于V_CC/3，使输出u_o变为高电平，555内部放电晶体管截止，电源V_CC通过电阻R向电容器C充电，使u_c按指数规律上升，电路为暂态。当u_c上升到2V_CC/3时，使输出u_o变为低电平，555内部放电晶体管导通，电容C经DIS端迅速放电，暂态结束，自动恢复到稳态，为下一个触发脉冲的到来做好准备，波形如图5-64所示。

图5-63 用LM555CM定时器构成单稳态触发器

图5-64 555定时器构成单反态触发器的波形

暂态的持续时间是输出脉宽t_W，t_W=1.1RC，此电路要求触发信号的负脉冲宽度一定要小于t_W计算值，否则，暂态时间会随触发信号延长而不能确定。