从多谐振荡器详细解析到555定时器基本电路（控制LED闪烁）

在学期末，笔者参加了学校的电工实习，前六天作都很快，可是今天要作一个关于555多谐振荡器的LED闪烁电路，因为笔者没有提早准备，致使今天就算把电路搭建出来也不懂具体原理，耗费了很多时间，因此我打算专门开一个博文来详细解析这个芯片。

本文以TI公司生产的NE555P芯片为例来讲明（不一样厂家生产的555芯片几乎都是同样的）。

• 无稳态振荡器（自激多谐振荡器）——astablemultivibrator（分立元器件搭建）
  

多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路（属于数字电路，三极管不工做在放大线性区）。这种电路不须要外加触发信号便能连续地、周期性地自行产生矩形脉冲。该脉冲是由基波和屡次谐波构成，所以称为多谐振荡器电路。

能够由分立器件搭建。

1. 电路实例

 2. 电路详解

（1）首先咱们得明白，世界上没有任何两个参数如出一辙的三极管，每个三极管就算型号同样，参数多多少少都会有差别，只不过是很微小而已，对于普通电路这个通常能够忽略，可是这个小结论是多谐振 荡器能够起振的根本缘由。当电路刚接上电源时，两个晶体管都是截止状态。不过，当这两个晶体管的基极电压一块儿上升时，因为晶体管制造过程当中不可能把每一个晶体管的导通延时控制得同样，因此必然有其中一个晶体管抢先导通。因而此电路便进入其中一种状态，并且也保证能够持续振荡。

（2）第二个咱们要明白的基本原理就是：通电瞬间，电容能够视做短路，在必定时间（很短），电容会电荷充满，变成断路状态。

（3）第三个咱们须要明白的基本原理就是：三极管在发射结和集电结都处于正偏状态下为饱和状态。在集电结反向偏置，发射结偏置电压小于PN结开启电压，发射极电流为零的状况下为截止状态。

 

   而后咱们就能够开始分析电路了。

 

（4）上电瞬间C2右端与C1左端在电阻的上拉做用下都会由高电平，这个高电位均可以让两个三极管导通，但由于参数的微小差别，必然有一个三极管先导通，咱们假设BG1先导通，由于正反馈，BG1导通直至进入饱和状态（BG2原理同样），则这时VC1被三极管拉到接近0电位而使其小于三极管BE开启电压。

（5）因为电容C2两端电压不能突变，因此由于电容C2电压为左正右负，而电容C2电压左端电压为接近0电位，因此C2右端电压被强行拉低为负电位，而C2右端电压等于BG2基极电压，有高电位被拉到负电 位，则BG2的BE两极反向偏置，确保为截止状态，此时达到第一个暂稳态：BG1饱和，BG2截止。

（6）同时电容C2两端电压虽不会突变,可是不是不变,在这段时间内EC会经过电阻Rb2给C2充电，则C2电压会逐渐由左正右负（相对来讲）变为左负右正，这时右边的BG1导通，C2左边一直维持为接近0电 位，而右边电压由被拉低到负电位逐渐变成正电位直至到达0.6V（三极管导通电压）

（7）到达0.6V以后，BG2开始导通直到变为饱和状态，这时BG2的集电极被拉低到接近0电位，由于一开始C1充电使得C1电压极性为左负右正，此时C1右端又是接近0电位，同理根据电容电压不能突变原理,C左端电压由高电位被强行拉低到负电位，因此能够确保BG1进入截止状态，此时到达第二个暂稳态：BG1截止，BG2导通。

（8）如此周而复始，BG1与BG2将轮流导通。此时能够在电路中加入二极管使其出现交替闪烁的现象，此时Rb1与Rb2起到限流电阻的做用。多谐振荡电路的振荡周期＝T1+T2. T1≈0.7Rb1C1，T2≈0.7Rb2C2.

以上电路的电阻电容参数都是彻底对称的,若是要得到两个LED点亮时间不同的现象，改变两边RC参数便可。当两边对称时，总周期T=1.4RC

3.波形表示

 

 

•  555多谐振荡器芯片（以TI公司的NE555P芯片为例）

1.实物图片（DIP封装） 

 

 

 

 

2. 厂家DATASHEET芯片引脚图顺序说明：

 

3.Overview与一些参数

（1）555计时器是一个易于使用的从10µs到小时或从< 1 mhz到100kHz的定时器。在时延或单稳态运行模式下，时间间隔由单个外部电阻和电容网络控制。在稳定运行模式下，频率和占空比可由两个外部电阻             和一个外部电容独立控制。VCC越高，最大输出和放电电流越大，VCC越低，最大输出和放电电流越小。

（2）VCC供电电压：4.5 V to 16 V。供电电压为5V时，能够兼容TTL电平。

 

4.芯片内部大致电路

 

 

 逐一分块解析

 （1）RS触发器

与此处链接的RESET脚通常直接与VCC相连便可，RESET输入为0V时，Vout=0V.

 

 

 （2）THRES与TRIG引脚

英文数据手册

中文对比

 

 

 

（3）CONT脚

5脚为控制端,平时输入2/3Vcc做为比较器的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另外一种控制。若是不在5脚外加电压一般接0.01uF电容到地,起滤波做用,以消除外来的干扰,确保参考电平的稳定。

（4）DISH脚

为放电端，所接为放电管（三极管）

 5.最小基本电路来控制一个LED的闪烁：

 

 

 R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的链接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的链接处。因为接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压为低电平，Uc 小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，放电三极管（接DISCH引脚的内部电路）截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压按指数规律上升，当Uc 上升到（2/3）Vcc时，输出为低电平，放电管V1导通，把Uc 从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc. 因为放电管V1导通，电容C经过电阻R2和放电三极管放电，电路进人第二暂稳态，其维持时间的长短与电容的放电时间有关，随着C的放电，降低，当降低到（1/3）Vcc时，输出为高电平，放电管V1截止，Vcc再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。波形以下图所示：

 

 

 电路具体参数的设定

 

（1） 改变C的值能够改变周期。调节R1与R2的阻值比能够改变占空比

（2）第一个暂稳态的脉冲宽度：Uc充电时间为Tw1≈0.7*（R1+R2）*C

（3）第二个暂稳态的脉冲宽度：Uc放电时间为Tw2≈0.7*R2*C

（4）所以，振荡周期T=Tw1+Tw2=0.7(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T.正向脉冲宽度Tw1与振荡周期T之比称矩形波的占空比D，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号           的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。

6. 第二扩展电路：可调节闪烁速度的闪光灯电路

 

 

调节可变电阻RP1能够改变输出的振荡信号的频率,信号从3脚输出一个高低电平,控制LED1和LED2闪烁。当输出高电平的时候,LED2亮,LED1不亮;当输出低电平的时候,LED2不亮,LED1亮;3脚不停地输出高低电平的方波,其效果看起来就是双灯闪烁,并且闪烁的速度可调。

以上

From Wilson_hhx

2019/12/17