555定時(shí)器是一款經(jīng)典的芯片，從學(xué)校實(shí)驗(yàn)板到工業(yè)產(chǎn)品到處可見它的身影，其組成的電路千變?nèi)f化，本篇就555組成的三類基礎(chǔ)電路重點(diǎn)分析其工作原理，由這三類基本電路再去分析其他電路就簡單多了。
內(nèi)部等效圖如下：2個(gè)比較器+1個(gè)三極管+1個(gè)RS觸發(fā)器+1個(gè)非門。
真值表如下：
整體說來，555組成的電路可以分為三種：無穩(wěn)態(tài)電路，單穩(wěn)態(tài)電路，雙穩(wěn)態(tài)電路。
- 無穩(wěn)態(tài)電路：也稱多諧振蕩器，或是自激多諧振蕩器電路，與單穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路的明顯不同之處在于這種電路輸出端高低電平兩種狀態(tài)不斷交替循環(huán)，即只有兩個(gè)暫態(tài)，沒有穩(wěn)態(tài)，電路也不需要外部觸發(fā)信號(hào)。
- 單穩(wěn)態(tài)電路：單穩(wěn)態(tài)電路只有一種穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，在外界觸發(fā)信號(hào)的作用下，電路從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫態(tài)，在暫態(tài)維持一段時(shí)間后，又回到穩(wěn)態(tài)。
- 雙穩(wěn)態(tài)電路：和以上單穩(wěn)態(tài)電路相比較，雙穩(wěn)態(tài)電路有二種穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，并且在外加觸發(fā)信號(hào)的作用下，可以由一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種穩(wěn)定狀態(tài)。
一.無穩(wěn)態(tài)電路——脈沖寬度調(diào)制（PWM）電路
以上電路是比較常用的PWM產(chǎn)生電路，R3電位器左右調(diào)節(jié)阻值還可在頻率不變的情況下調(diào)節(jié)PWM占空比。
分析工作過程：
1.第一階段：初始上電階段由于D2二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以電源V1通過R1、R3左給電容C1充電，C1兩端電壓介于0-1/3VCC之間時(shí)，output腳輸出高電平，discharge腳為高阻態(tài)；
2.第二階段：如果C1繼續(xù)充電，電壓上升，在介于1/3VCC-2/3VCC時(shí)，output腳保持高電平，discharge腳保持不變；
3.第三階段：當(dāng)C1兩端電壓大于2/3VCC時(shí)，output腳、discharge腳變?yōu)榈碗娖?，C1上電荷通過R2、R3右逐漸釋放，C1兩端電壓逐漸降低，在C1兩端電壓小于1/3VCC瞬間，output腳變?yōu)楦唠娖?，discharge腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。
由于第三階段之后只有一瞬間進(jìn)入第一階段，所以可以認(rèn)定后續(xù)狀態(tài)為第二階段與第三階段不斷循環(huán)。
結(jié)合真值表及電容C1的充電曲線，可得到以下公式：
兩式相加：
其中Vf為二極管壓降，VCC為供電電壓。
由上式可以得出結(jié)論：
1.R1、R2、R3、C1值不改變的情況下，調(diào)節(jié)R3電位器，只改變占空比，不改變頻率；
2.很多人計(jì)算時(shí)不考慮系數(shù)K，不考慮的話實(shí)際結(jié)果和計(jì)算會(huì)有較大誤差。
仿真電路：
仿真結(jié)果：
思考一下，為什么綠色框標(biāo)記的部分Ton時(shí)間比后續(xù)Ton長？
初始上電時(shí)V0=0，而后續(xù)狀態(tài)V0=1/3VCC，Vt都等于2/3VCC，導(dǎo)致充電時(shí)間自然就不一樣。
二.單穩(wěn)態(tài)電路——延時(shí)開關(guān)電路
分析工作過程：
1.第一階段：未觸發(fā)開關(guān)，由于2腳為高電平，所以3腳Output和7腳Discharge電平一直在低電平與保持狀態(tài)之間來回切換，因此3腳Output表現(xiàn)為低電平；
2.第二階段：觸發(fā)開關(guān)，導(dǎo)致2腳接地，產(chǎn)生低電平，滿足小于1/3 Vcc條件，因此3腳Output變成高電平，同時(shí)7腳Discharge變成高阻態(tài)，此時(shí)C4開始充電，兩端電壓逐漸升高。在C4兩端電壓大于2/3 Vcc瞬間，3腳Output、7腳Discharge也變成低電平，C4放電至兩端電壓為0，恢復(fù)初始的穩(wěn)定狀態(tài)。
延時(shí)時(shí)間計(jì)算：
仿真電路：
仿真結(jié)果：
三.雙穩(wěn)態(tài)電路——單按鍵開關(guān)電路
分析工作過程：
1.第一階段：在初始上電時(shí)，R8、R9分壓，由于C6的存在，所以2腳和6腳電壓逐漸上升，最終穩(wěn)定在1/2VCC，由于上升過程中電壓會(huì)經(jīng)過1/3VCC電壓點(diǎn)，所以最終輸出會(huì)穩(wěn)定在3腳Output保持高電平不變，7腳Discharge保持高阻態(tài)不變，由于3腳Output高電平，所以C5持續(xù)充電保持高電平；
2.第二階段：第一次觸發(fā)按鍵K1，C5兩端電壓加在R9兩端會(huì)產(chǎn)生大于2/3VCC的尖峰電壓，2腳、6腳電壓超過2/3VCC閾值電壓，3腳Output、7腳Discharge則輸出低電平，此時(shí)R8、R9、R10分壓，由串并聯(lián)計(jì)算可知，2腳、6腳電壓介于1/3VCC與2/3VCC之間，查真值表可知，3腳Output保持低電平不變，7腳Discharge保持低電平不變，按鍵松手后，C5上電荷通過R10電阻逐漸釋放至兩端為0；
3.第三階段：第二次觸發(fā)按鍵K1，按下瞬間C5電容可等效為短路，會(huì)將2腳、6腳電壓拉低到1/3VCC以下，查真值表可知，3腳Output變?yōu)楦唠娖剑?腳Discharge變?yōu)楦咦钁B(tài)，按鍵松手前，R8、R9、R10分壓，2腳、6腳電壓介于1/3VCC與2/3VCC之間，3腳Output保持高電平，7腳Discharge保持高阻態(tài)，按鍵松手后，3腳Output輸出高電平持續(xù)為C5電容充電；
后續(xù)繼續(xù)按下按鍵則實(shí)現(xiàn)第二階段與第三階段的循環(huán)。
注意以上電路中C5取值時(shí)應(yīng)該滿足以下條件：
1.容量不可太大，若太大，R10*C5充放電時(shí)間較長，快速按鍵時(shí)無法在2腳6腳產(chǎn)生足夠的電壓幅值變化；
2.容量不可太小，若太小，按鍵按下時(shí)C5等效阻抗太小無法拉低2腳6腳電壓。
仿真電路：
仿真結(jié)果：
以上篇幅介紹了555定時(shí)器應(yīng)用的三種基本電路：無穩(wěn)態(tài)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路，其余電路均是在這三種電路基礎(chǔ)上延伸出來的，我們在分析電路時(shí)，無論多復(fù)雜的電路都可以拆分開來具體分析，化繁為簡，都會(huì)迎刃而解。
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