在PowerExpert中使用555定时器进行快速准确的电路设计与迭代

2024.10.10

一、简介

555定时器是一种集成电路芯片，它能产生各种波形，例如方波、脉冲、三角波等，并具有广泛的应用范围，常被用于定时器、脉冲产生器和振荡电路。555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。555定时器于1971年由西格尼蒂克公司推出，由于其易用性、低廉的价格和良好的可靠性，被广泛应用于电子电路的设计中。

二、工作模式

1.单稳态模式：

在此模式下，555功能为单次触发。应用范围包括定时器，脉冲丢失检测，反弹跳开关，轻触开关，分频器，电容测量，脉冲宽度调制(PWM)等。

在单稳态工作模式下，555定时器作为单次触发脉冲发生器工作。当触发输入电压降至VCC的1/3时开始输出脉冲。输出的脉宽取决于由定时电阻与电容组成的RC网络的时间常数。当电容电压升至VCC的2/3时输出脉冲停止。根据实际需要可通过改变RC网络的时间常数来调节脉宽。

输出脉宽t，即电容电压充至VCC的2/3所需要的时间由下式给出：t=RCIn(3)≈1.1RC

2.双稳态模式(或称施密特触发器模式)：

在DIS引脚空置且不外接电容的情况下，555的工作方式类似于一个RS触发器，可用于构成锁存开关。

双稳态工作模式下的555芯片类似基本RS触发器。在这一模式下，触发引脚（引脚TRIG）和复位引脚（引脚RST）通过上拉电阻接至高电平，阈值引脚（引脚THR）被直接接地，控制引脚（引脚CTRL）通过小电容（0.01到0.1μF）接地，放电引脚（引脚DIS）浮空。所以当引脚TRIG输入高(有误应为低)电压时输出置位，当引脚RST接地时输出复位。

3.无稳态模式：

在此模式下，555以振荡器的方式工作。这一工作模式下的555芯片常被用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制(PPM)等电路中。如果使用热敏电阻作为定时电阻，555可构成温度传感器，其输出信号的频率由温度决定。

无稳态工作模式下555定时器可输出连续的特定频率的方波。电阻R1接在VCC与放电引脚(引脚DIS)之间，另一个电阻(R2)接在引脚DIS与触发引脚（引脚TRIG）之间，引脚TRIG与阈值引脚（引脚THR）短接。工作时电容通过R1与R2充电至2/3VCC，然后输出电压翻转，电容通过R2放电至1/3VCC，之后电容重新充电，输出电压再次翻转。

对于双极型555而言，若使用很小的R1会造成OC门在放电时达到饱和，使输出波形的低电平时间远大于上面计算的结果。

为获得占空比小于50%的矩形波，可以通过给R2并联一个二极管实现。这一二极管在充电时导通，短路R2，使得电源仅通过R1为电容充电；而在放电时截止以达到减小充电时间降低占空比的效果。

三、引脚功能