555定時器是一種常用的IC，設計用于通過增加外部RC網絡來產生各種輸出波形

我們已經看到，多諧振蕩器和CMOS振蕩器可以很容易地從分立元件產生弛張振蕩器，用于產生基本的方波輸出波形。但也有專用的IC專門設計用于精確生成所需的輸出波形，只需添加一些額外的定時組件。

自IC早期以來一直存在的這種設備本身已經成為某種行業“標準”是555定時器振蕩器，它通常被稱為“555定時器”。

基本555定時器的名稱源自三個內部連接的5kΩ電阻器，用于產生兩個比較器參考電壓。 555定時器IC是一種非常便宜，流行且有用的精密定時裝置，可以作為產生單脈沖或長時間延遲的簡單定時器，或者作為張弛振蕩器產生一系列從50到50的不同占空比的穩定波形。 55％定時器芯片是一款非常堅固且穩定的8引腳器件，可作為非常精確的單穩態，雙穩態或穩定多諧振蕩器工作，可產生各種應用，如一次性或延遲定時器，脈沖發生，LED和燈閃爍，報警和音調生成，邏輯時鐘，分頻，電源和轉換器等，事實上任何需要某種形式的時間控制的電路都是無窮無盡的。

基本形式的單個555定時器芯片是一個雙極8引腳迷你雙列直插封裝（DIP）器件，由大約25個晶體管，2個二極管和大約16個電阻組成，用于形成兩個比較器，一個觸發器和高電流輸出級，如下所示。除了555定時器外，還有NE556定時器振蕩器，它將單個15引腳DIP封裝中的兩個555單獨組合，以及單個555定時器的低功耗CMOS版本，例如使用MOSFET晶體管的7555和LMC555。 / p>

下面給出了表示555定時器內部電路的簡化“框圖”，并簡要說明了每個連接引腳，以幫助更清楚地了解其工作原理。

555定時器框圖

?引腳1. -接地，接地引腳將555定時器連接到負（0v）電源軌。

?引腳2. -觸發，比較器1的負輸入。當該電壓降至1 / 3Vcc以下時，此引腳上的負脈沖“置位”內部觸發器，導致輸出從“低”切換“到”高“狀態。

?引腳3. -輸出，輸出引腳可以驅動任何TTL電路，并且能夠輸出或在輸出電壓等于大約Vcc - 1.5V時吸收高達200mA的電流，因此小型揚聲器，LED或電機可以直接連接到輸出。

?引腳4. -復位，該引腳用于“復位”內部觸發器，控制輸出狀態，引腳3.這是一個低電平有效輸入，通常連接到一個邏輯“不用于防止任何不需要的輸出重置的1“電平。

?引腳5. -控制電壓，此引腳控制時序555通過覆蓋分壓器網絡的2 / 3Vcc電平。通過向該引腳施加電壓，輸出信號的寬度可以獨立于RC定時網絡而變化。不使用時，它通過10nF電容接地，以消除任何噪聲。

?引腳6. -閾值，比較器的正輸入否2.當施加于其上的電壓超過2 / 3Vcc時，該引腳用于復位觸發器，導致輸出從“高”狀態切換到“低”狀態。該引腳直接連接到RC定時電路。

?引腳7. -放電，放電引腳直接連接到內部集電極NPN晶體管，當引腳3的輸出切換為“低電平”時，用于將定時電容“放電”到地。

?引腳8. -電源+ Vcc，這是電源引腳，對于通用TTL 555定時器介于4.5V和15V之間。

555定時器名稱來自這樣一個事實，即內部連接有三個5kΩ電阻，在引腳8的電源電壓和引腳1的地之間產生一個分壓網絡。該串聯電阻網絡上的電壓保持不變2 / 3Vcc時比較器2的負反相輸入和1 / 3Vcc時比較器1的正反相輸入。

兩個比較器產生的輸出電壓取決于輸入端的電壓差，即取決于外部連接的 RC 網絡的充電和放電動作。兩個比較器的輸出連接到觸發器的兩個輸入端，而這兩個輸入端又根據其輸入狀態在 Q 處產生“高”或“低”電平輸出。觸發器的輸出用于控制高電流輸出開關級，以驅動連接的負載，在輸出引腳上產生“高”或“低”電壓電平。

最常見的用途通過在其端子上連接兩個電阻器和一個電容器來產生固定脈沖序列，其時間周期由RC網絡的時間常數確定，因此555定時器振蕩器作為簡單的非穩態振蕩器。但555定時振蕩器芯片也可以通過多種不同方式連接，以生產單穩態或雙穩態多諧振蕩器以及更常見的Astable多諧振蕩器。

單穩態555定時器

555定時器單穩態的操作和輸出與我們之前在Monostable Multivibrators教程中看到的晶體管的操作和輸出完全相同。這次的不同之處在于兩個晶體管已被555定時器器件取代。考慮下面的555定時器單穩態電路。

單穩態555定時器

當否定時（0V）脈沖施加到Monostable配置的555定時器振蕩器的觸發輸入（引腳2），內部比較器（比較器No1）檢測到此輸入并“設置”觸發器的狀態，從而改變輸出“低”狀態為“高”狀態。該動作又將連接到引腳7的放電晶體管“關閉”，從而消除外部定時電容器的短路， C1 。

此動作允許定時電容器開始通過電阻充電， R1 直到電容兩端的電壓達到內部分壓網絡設置的2 / 3Vcc的閾值（引腳6）電壓。此時，比較器輸出變為“高”并將觸發器“復位”回其原始狀態，而原始狀態又使晶體管“導通”，并通過引腳7將電容器放電至地。這導致輸出改變其狀態返回到原始穩定的“低”值，等待另一個觸發脈沖再次開始定時過程。然后和之前一樣，Monostable Multivibrator只有“ONE”穩定狀態。

單穩態555定時器電路觸發施加到引腳2的負向脈沖，此觸發脈沖必須比輸出脈沖寬度短得多，允許定時電容充電然后完全放電。觸發后，555 Monostable將保持此“高”不穩定輸出狀態，直到 R 1 x C 1 設置的時間段為止網絡已經過去了。輸出電壓保持“高”或邏輯“1”電平的時間由以下時間常數公式給出。

其中， t 以秒為單位， R 以Ω為單位， C 以法拉為單位。

555定時器示例No1

需要單穩態555定時器才能在電路中產生時間延遲。如果使用10uF定時電容，計算產生最小輸出時間延遲500ms所需的電阻值。

500ms與0.5s相同所以通過重新排列上面的公式，我們得到了計算出的電阻值 R 為：

計算出的值因此，產生所需時間常數500ms所需的定時電阻45.5KΩ。但是，45.5KΩ的電阻值不作為標準值電阻存在，因此我們需要選擇最接近的47kΩ的首選電阻值。從E12（10％）到E96（1％）的標準公差范圍，給我們一個新的重新計算時間延遲517ms。

如果這個時差為17ms（500 - 517ms）是不可接受的在一個單個定時電阻器中，兩個不同值的電阻器可以串聯連接在一起，以將脈沖寬度調整到精確的期望值，或者選擇不同的定時電容器值。

我們現在知道單穩態555定時器的時間延遲或輸出脈沖寬度由連接的 RC 網絡的時間常數決定。如果在10秒內需要長時間延遲，則并不總是建議使用高值定時電容，因為它們可能體積大，價格昂貴且具有較大的值容差，例如±20％。

一種替代解決方案是使用小值定時電容器和高達約20MΩ的大得多的電阻器來產生所需的時間延遲。此外，通過使用一個較小值的定時電容和通過多位旋轉開關連接的不同電阻值，我們可以生成Monostable 555定時器振蕩器電路，可在每次開關旋轉時產生不同的脈沖寬度，例如可切換的Monostable 555定時器電路如下所示。

可切換的555定時器

我們可以手動計算出的值 R 和 C 表示我們在上面的示例中所需的各個組件。然而，獲得所需時間延遲所需的元件選擇要求我們用千歐姆（KΩ），兆歐姆（MΩ），微法拉（μF）或皮卡法拉（pF）計算，并且很容易以時間延遲結束我們可以通過使用一種稱為“Nomograph”的圖表來幫助我們找到單穩態多諧振蕩器的預期頻率，從而使我們的生活變得更加容易一個十倍甚至一百倍。

輸出 R 和 C 的不同組合或值。例如，

Monostable Nomograph

因此，選擇合適的值C 和 R 分別在0.001uF到100uF和1kΩ到10MΩ的范圍內，我們可以直接從諾模圖中讀取預期的輸出頻率，從而消除計算中的任何誤差。實際上，單穩態555定時器的定時電阻值不應小于1kΩ或大于20MΩ。

雙穩態555定時器

同樣作為上面的單擊555 Monostable配置，我們還可以生成雙穩態（兩個穩定狀態）器件，其中555雙穩態的操作和輸出類似于晶體管的一個我們先前在Bistable Multivibrators教程中看到。

555 Bistable是我們使用555定時器振蕩器芯片構建的最簡單的電路之一。這種雙穩態配置不使用任何 RC 時序網絡來產生輸出波形，因此不需要公式來計算電路的時間周期。考慮下面的雙穩態555定時器電路。

雙穩態555定時器（觸發器）

通過控制555定時器的觸發和復位輸入來實現輸出波形的切換，這些輸入通過兩個上拉電阻 R1 和 R2 。通過將觸發輸入（引腳2）設置為“低”，切換到設置位置，將輸出狀態更改為“高”狀態，并通過將復位輸入（引腳4）設置為“低”，切換到復位位置，更改輸出進入“低”狀態。

這個555定時器電路將無限期地保持在任一狀態，因此是雙穩態的。然后雙穩態555定時器在兩種狀態下都是穩定的，“高”和“低”。閾值輸入（引腳6）接地，以確保它不能像在正常時序應用中那樣復位雙穩態電路。

555定時器輸出

我們無法完成這個555定時器教程沒有討論555定時器或雙556定時器IC的開關和驅動能力。

輸出（引腳） 3）標準555定時器或556定時器，能夠“吸收”或“吸收”最大200mA的負載電流，足以直接驅動輸出傳感器，如繼電器，白熾燈， LED的電機或揚聲器等，借助串聯電阻或二極管保護。

555定時器對“吸收”（吸收）和“源”（電源）電流的這種能力意味著輸出器件可以連接在555定時器的輸出端和電源之間以吸收負載電流，或者連接在輸出端和地之間以提供負載電流。例如。

下沉和采購555定時器輸出

在上面的第一個電路中，LED連接在正電源軌（+ Vcc）和輸出引腳3之間。這意味著電流將“吸收”（吸收）或流動進入555定時器輸出端子，當輸出為“低”時，LED將為“ON”。

上面的第二個電路顯示LED連接在輸出引腳3和地（0v）之間。這意味著電流將“源”（電源）或流出555定時器輸出端子，當輸出為“高電平”時，LED將為“ON”。

555定時器的能力為了吸收和輸出其輸出負載電流意味著兩個LED可以同時連接到輸出端子，但是根據輸出狀態是“高”還是“低”，只有一個將被切換為“接通”。左邊的電路顯示了這個例子。根據輸出，兩個LED將交替切換為“ON”和“OFF”。電阻 R 用于將LED電流限制在20mA以下。

我們之前說過，通過引腳3吸收或提供負載電流的最大輸出電流約為200mA在最大電源電壓下，這個值足以驅動或切換其他邏輯IC，LED或小燈等。但是，如果我們想切換或控制更高功率的設備，如電機，電磁鐵，繼電器或揚聲器，該怎么辦？然后我們需要使用晶體管放大555定時器輸出，以提供足夠高的功率來驅動負載。

555定時器晶體管驅動器

如果負載電流很高，上面兩個例子中的晶體管可以用功率MOSFET器件或達林頓晶體管代替。當使用電動負載（例如電動機，繼電器或電磁鐵）時，建議將續流（或飛輪）二極管直接連接在負載端子上，以吸收電感裝置在狀態改變時產生的任何反電動勢電壓。

到目前為止，我們已經考慮使用555定時器來生成單穩態和雙穩態輸出脈沖。在下一篇關于波形生成的教程中，我們將介紹如何在非穩態的多諧振蕩器配置中連接555。在非穩態模式下使用時，可以精確控制輸出波形的頻率和占空比，以生成非常通用的波形發生器。