555定时器是一种集成电路，常用于产生精确的时间延迟、脉冲信号和方波信号等。它是由三个5kΩ电阻组成的电阻网络和一个比较器、一个RS触发器、一个放大器以及一个开关电容器组成。555定时器可以工作在脉冲宽度调制（PWM）模式、单稳态模式和多谐振荡器模式。

555定时器是Signitick公司于1971年推出的，由于其使用方便、价格低廉、可靠性好，被广泛应用于电子电路的设计中。许多制造商生产 555 芯片，包括使用双极晶体管的传统型号和使用 CMOS 设计的版本。555被认为是年产量最高的芯片之一。仅2003年一年，芯片数量就达到约10亿个。

555定时器引脚图

555定时器的三种工作模式

单稳态模式

在单稳态工作模式下，555定时器作为单稳态脉冲发生器工作。当触发输入电压下降到VCC的1/3时，开始输出脉冲。输出脉冲宽度取决于定时电阻和电容组成的RC网络的时间常数。当电容电压上升到VCC的2/3时，输出脉冲停止。根据实际需要，可以通过改变RC网络的时间常数来调节脉冲宽度。

输出脉冲宽度t，即电容电压充电至VCC的2/3所需的时间由以下公式给出：

虽然一般认为，当电容电压充电到VCC的2/3时，电容会通过OC门瞬间放电，但实际上，仍然需要一段时间才能完成放电。这段时间称为“放松时间”。在实际应用中，触发源的周期必须大于弛豫时间和脉冲宽度之和（实际上在工程应用中要大得多）。

双稳态模式

双稳态工作模式下的555芯片类似于基本的RS触发器。该模式下，触发引脚（引脚2）和复位引脚（引脚4）通过上拉电阻接高电平，阈值引脚（引脚6）直接接地，控制引脚（引脚5）通过小电容（0.01～0.1μF）接地，放电引脚（7脚）悬空。因此，当引脚2输入高电压时输出被置位（误差应在以下），当引脚4接地时输出被复位。

非稳定模式

555定时器在非稳态工作模式下可以输出特定频率的连续方波。电阻R1连接在VCC和放电引脚（引脚7）之间，另一个电阻（R2）连接在引脚7和触发引脚（引脚2）之间，引脚2短接到阈值引脚（引脚6）。工作时，通过R1、R2将电容充电至2/3VCC，然后输出电压反转，再通过R2将电容放电至1/3VCC，之后对电容重新充电，输出电压再次反转。

对于双极性555，使用较小的R1会导致OC门在放电时达到饱和，使得输出波形的低电平时间比上面计算的结果长很多。

为了获得占空比小于50%的矩形波，可以在R2上并联一个二极管。充电时这个二极管导通，将R2短路，使电源只通过R1给电容充电；放电时关闭，达到减少充电时间、降低占空比的效果。

555定时器内部框图

555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字和模拟混合型的中规模集成电路，应用非常广泛。该电路灵活、使用方便。它可以用少量的外部电阻电容元件构成单稳态、多谐波和施密特触发器，因此广泛用于信号发生、转换、控制和检测。其内部电压标准采用3个5K电阻，故命名为555电路。电路有双极型和CMOS两种，其工作原理和结构相似。几乎所有双极产品型号的后三位都是555或556；所有CMOS产品型号的最后四位都是7555或7556。两者的逻辑功能和引脚排列相同，易于互换。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。双极型的电压为+5V~+15V，最大输出电流可达200​​mA，CMOS型的电源电压为+3V~+18V。

555电路的内部电路框图如上图所示。它包含两个电压比较器、一个基本RS触发器和一个放电开关T。比较器的参考电压经过三个5KΩ电阻分压，使高电平比较器同相比较端的参考电平A1和低压比较器A2的反相输入端分别达到2/3Vcc和1/3Vcc。A1、A2输出端控制RS触发器的状态和放电管的开关状态。当输入信号输入超过2/3Vcc时，触发器复位，555的输出脚3输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号从2脚输入，低于1/3Vcc时，触发复位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

Rd为复位端，为0时555输出低电平。通常，此端悬空或连接至VCC。

Vc为控制电压端（引脚5），通常输出2/3Vcc作为比较器A1的参考电平。当5脚接输入电压时，改变比较器的参考电平，实现另一种输出控制，不接外部电压时，通常会接一个0.01uf的电容到地，起到滤波的作用。消除外界干扰，保证参考电平的稳定性。

T是放电管。当T导通时，它将为连接到引脚7的电容器提供低电阻放电电路。

555定时器的典型应用

(1)构成单稳态触发器

上图是555定时器和外部定时元件R、C组成的单稳态触发器，D是钳位二极管。稳态时，555电路的输入端为电源电平，内部放电使开关管T导通，输出端Vo输出低电平。当外部负脉冲触发信号加到Vi端，使2端电位瞬间低于1/3Vcc时，低电平比较器动作，单稳态电路开始稳态过程，电容器C启动充电时，Vc将呈指数增长。当Vc充电至2/3Vcc时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo由高电平恢复为低电平，放电开关管T再次导通，电容C上的电荷很快通过放电开关管放电，瞬态结束，恢复稳定，准备下一个触发脉冲的到来。波形图如图所示。

瞬态稳态Tw的持续时间（即延迟时间）由外部元件R和C的大小决定。

TW=1.1RC

通过改变R和C的大小，延迟时间可以在几微秒到几十分钟之间变化。该单稳态电路用作定时器时，可直接驱动小型继电器，将复位端接地即可终止瞬态并重新计时。另外，需要在继电器线圈上并联一个续流二极管，以防止继电器线圈的反电动势损坏内部功率管。

(2) 构成多谐振荡器

如图所示，555定时器与外部元件R1、R2、C组成多谐振荡器，2脚和6脚直接相连。该电路没有稳态，只有两种瞬态稳态，电路不需要外部触发信号。电源通过R1、R2对C充电，C通过R2向放电端Dc放电，使电路振荡。电容C在2/3Vcc和1/3Vcc之间充放电，在输出端得到一系列矩形波。相应的波形如图所示。

输出信号的时间参数为：T=tw1+tw2

tw1=0.7 (R1+R2) C

tw2=0.7R2C

其中，tw1是VC从1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的时间，tw2是电容C放电所需的时间。

555电路要求R1和R2均不应小于1KΩ，但两者之和不应大于3.3MΩ。

外围元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性。555定时器只需配备少量的元件即可获得高精度的振荡频率和强大的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器得到广泛应用。

(3) 构成占空比可调的多谐振荡器

电路如图所示，在图中电路的基础上增加了一个电位器和两个导流二极管。D1和D2用于决定电容充放电电流如何流过电阻（充电时D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止）。

占空比

可见，若RA=RB，电路可输出占空比为50℅的方波信号。

(4)形成施密特触发器

电路如图所示。只要将2、6脚连接作为信号输入端，就得到了施密特触发器。图中显示了Vs、Vi和Vo的波形。

假设待整形变换的电压为正弦波Vs，其正半波通过二极管D同时加到555定时器的2脚和6脚，得到的Vi为半波整流波形。当Vi上升到2/3Vcc时，Vo由高电平变为低电平；当Vi下降到1/3Vcc时，Vo再次由低电平变为高电平。

反向间隙电压：

文章素材来源： www.icdhs.com/news/502