555定時器芯片是一種廣泛應(yīng)用的中規(guī)模集成電路，只要外圍配以幾個適當?shù)淖枞菰?，就可以?gòu)成無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等應(yīng)用電路，以此為基礎(chǔ)可設(shè)計各種實用的電路形式。但555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，功能難以記憶，導致其構(gòu)成的3種基本應(yīng)用電路比較難理解與區(qū)分。為此，就其各功能引腿進行歸納總結(jié)，得出一易于記憶的簡化模型，同時對其構(gòu)成的3種基本應(yīng)用電路的本質(zhì)特點與原理進行分析。

1 555定時器功能特點
1．1 簡化的功能模型
    555芯片簡化功能模型如圖1所示，它包含了555的3個主要引腿：閥值TH(555的6腿)、觸發(fā)(2)、輸出Q(3)，功能上可視為1個“非門”，但此“非門”有2個輸入端：“1”信號只從TH端輸入，否則認為TH端“無信號”。“0”信號只從端輸入，否則也認為端“無信號”。故當TH端有信號“1”時，輸出Vo為“0”。當端有信號“0”時，輸出Vo為“1”。當兩輸入端均“無信號”時，輸出Vo不變。但兩輸入端不能同時有信號?？梢赃@樣理解：同時輸入“0”與“1”，“非門”不知該輸出哪端的“非”，實際上這時555內(nèi)部的RS觸發(fā)器處于非法狀態(tài)，其輸出與Q均為“1”。

1．2 “1”、“0”對應(yīng)的電平
    當5腿不用時(通過約0．01μF的電容接地)，引入6腿的電平必須≥2／3電源電壓才被識別為有信號“1”，引入2腿的電平必須≤1／3電源電壓才被識別為有信號“0”。當5腿引入電壓UM時，U6≥UM為“1”，U2≤1／2UM為“0”。
1．3 放電7腿
    555構(gòu)成的電路，經(jīng)常要在外圍配以RC充、放電回路，充電過程一般從電源經(jīng)RC到地，放電回路則為RC通過7腿到地。當輸出Vo為“0”時，7腿相當于接“地”，放電回路接通。當輸出Vo為“1”時，7腿懸空，放電回路斷開。
    另外，7腿在芯片內(nèi)部是三極管開路的C極，故將其通過1個電阻上拉至電源的正極，則7腿可作為另一輸出端，其輸出的波形與3腿一樣。
1．4 其余引腿
    555芯片共有8條引腿，另外3條中1腿為電源負(地)，8腿為電源的正，這和通常的芯片電源在對角線上不同；剩下的4腿為復(fù)位(R表示Reset復(fù)位，D表示直接)，當其為低電平時，555芯片輸出為“0”，故該引腿一般直接接到電源的正極，否則可作為啟動555電路工作的控制端。

2 555定時器應(yīng)用特點
2．1 無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
    無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點：無外輸入信號、外圍有RC元件、且6、2端短接在一起。
    所謂無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，也稱為多諧振蕩器，其輸出必須能夠在“0”、“1”之間來回跳變，形成矩形波，輸出跳變的原因是因為RC回路反復(fù)的充、放電過程導致輸入端不斷變化。充、放電過程能自動切換反復(fù)進行的條件是：當輸出為“1”，能啟動充電回路工作使輸入端電位不斷抬高，高到邏輯“1”時，輸出跳變?yōu)?ldquo;0”；當輸出為“0”，能啟動放電回路工作使輸入端電位不斷降低，低到邏輯“0”時，輸出跳變?yōu)?ldquo;1”，555電路充、放電過程的切換可以通過放電7腿進行，也可以通過輸出3腿進行，還可以同時通過二極管隔離。
    不同形式的多諧振蕩器區(qū)別在于RC充、放電回路構(gòu)成的不同。

    圖2是最常用形式的多諧振蕩器，充、放電過程通過7腿切換，當輸出為“1”，7腿懸空，啟動Ucc-R1-R2-C-地的充電回路，充電的過程使6、2端電位不斷提高，高到2／3Ucc時，輸出跳為“0”。當輸出為“0”時，7腿對地短接，形成C-R2-7-地的放電回路，放電的過程使6、2端電位不斷降低，低到1／3Ucc時，輸出跳為“1”，充、放電過程不斷反復(fù)進行。該電路由電源對RC充電，由7腿到地對RC放電，而7腿的懸空與對地短接恰好可以切換充、放電過程。

    充、放電回路可以通過二極管隔離，形成占空比易調(diào)的多諧振蕩器，如圖3所示，充電回路為：Ucc-R1-二極管-C-地，放電回路為C-R2-7-地。

    圖4由輸出3腿切換充、放電過程，輸出為“1”，啟動輸出-R-C-地的充電回路。輸出為“0”，形成C-R-輸出-地的放電回路。

    圖5將輸出3腿與放電7腿同時連入RC電路，故輸出為“1”時，啟動充電回路：輸出-R1-C-地。輸出為“0”時，放電則通過3腿與7腿同時進行，因為它們都對地短接，即放電回路為：C-R1／／R2-3腿(7腿)-地。若在R1支路上串入1個二極管，且P極在上則放電回路只通過7腿進行。

    其他形式的多諧振蕩器關(guān)鍵也是分析出充電與放電回路如何構(gòu)成，并且必須滿足以下邏輯：輸出為“1”時，RC回路一定使輸入6、2端電位抬高；反之，輸出為“0”時，使6、2端電位降低。
2．2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
    單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點：有一外輸入信號、外圍有RC元件、6、2端分開且分別與它們相連。
    所謂單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，輸出的“0”、“1”中只有一種狀態(tài)是穩(wěn)定的，外輸入信號作為觸發(fā)信號，當其有效時，輸出進入暫態(tài)，此時的輸出為暫態(tài)的根本原因在于：進入該狀態(tài)一定會啟動RC電路充、放電過程，這兩個過程首先進行的一定使輸出回到穩(wěn)態(tài)，接著自動切換到另一過程使輸入回到穩(wěn)態(tài)時對應(yīng)的狀態(tài)：“無信號”，但輸出不變。
    圖6為一典型負脈沖觸發(fā)、“0”態(tài)為穩(wěn)態(tài)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，7腿切換充、放電過程。當外輸入信號有效(從2端引入，故有效的信號指≤1／3Ucc：)，輸出跳變?yōu)?ldquo;1”，該態(tài)為暫態(tài)，因為輸出為“1”，則7腿懸空，啟動Ucc-R-C-地的充電過程，該過程使6端電壓不斷抬高，到達2／3Ucc后，輸出自動回到“0”穩(wěn)態(tài)，同時C通過7腿快速放電，使6端電位降低回到穩(wěn)態(tài)對應(yīng)的狀態(tài)。“無信號”，此時2、6均處于“無信號”狀態(tài)，根據(jù)555芯片的功能輸出不變。

    圖7也是“0”態(tài)為穩(wěn)態(tài)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，只是其RC充、放電由3腿切換。當2腿輸入的負脈沖觸發(fā)使電路進入“1”暫態(tài)時，啟動RC充電使輸出回到“0”穩(wěn)態(tài)，然后RC通過3腿放電使輸入6腿回到“無信號”狀態(tài)，但與圖6相比，使輸入恢復(fù)“無信號”的時間較長，在此前2腿不能重新觸發(fā)。若將一二極管與電阻R并聯(lián)，且P極在下，可快速使輸入回到“無信號”狀態(tài)。

    圖8外輸入信號由6腿引入，RC電路連在2腿，構(gòu)成正脈沖觸發(fā)，“1”態(tài)為穩(wěn)態(tài)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。與圖7一樣由3腿切換充、放電過程，只是RC放電的過程使輸出回到穩(wěn)態(tài)，充電的過程使輸入2腿回到“無信號”。與電阻R并聯(lián)-P極在上的二極管，同樣可快速使輸入回到穩(wěn)態(tài)。

    單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號ui常經(jīng)一微分電路后再輸入555芯片，這樣可以減小輸入脈沖的寬度。
    圖9中外圍無外輸入信號、有RC元件、且6、2端短接在一起，但它不是多諧振蕩器，原因在于它外圍的RC元件只能形成充電回路：Ucc-R-C-地，但3腿與7腿均未連入RC電路，不能形成放電回路。該電路實際上是上電觸發(fā)的延時電路，屬于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的一種，電路加電瞬間，電容兩端電壓不能跳變，6、2端為低電平，輸出為“1”，該態(tài)為暫態(tài)，隨著電源對RC的充電，輸出會回到“0”穩(wěn)態(tài)。圖9電路不能重觸發(fā)，若在電容兩端并聯(lián)一不鎖定的開關(guān)，便可通過開關(guān)重觸發(fā)。

    將圖9的R與C互換，則電路中的暫態(tài)為“0”，穩(wěn)態(tài)為“1”。
2．3 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
    雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點：外圍沒有RC元件。若6、2短接，并引入外輸入信號為施密特觸發(fā)器。若6、2分開并同時有輸入信號，則為雙限比較器；若6、2分開，若只有一端輸入信號則為單端比較器。

3 結(jié)束語
    555定時器在工業(yè)自動控制、定時、仿聲、防盜報警等方面有著廣泛的應(yīng)用，但其本質(zhì)電路結(jié)構(gòu)離不開上述3種形式，依據(jù)所研究的555定時器功能與應(yīng)用特點可以快速設(shè)計與分析555組成的各種應(yīng)用電路。