第 13 讲：555 定时器及其应用

555 把两个阈值比较器、RS 锁存器、放电晶体管和输出级集成在一起。先理解内部状态，再记外接公式会可靠得多。

内部阈值与引脚

内部三等分电阻产生

$$\frac13V_{CC},\qquad \frac23V_{CC}$$

两个基准。

• TRIG 低于 $1/3V_{CC}$：置位锁存器，输出高，放电管关断；
• THRESH 高于 $2/3V_{CC}$：复位锁存器，输出低，放电管导通；
• 两条件都不满足：保持；
• RESET 通常低有效，优先把输出清零；
• CTRL 可改变比较阈值；
• DISCH 与内部放电管相连。

沿信号流看这张图最容易记：三只等值电阻先给出 $1/3V_{CC}$ 与 $2/3V_{CC}$，两个比较器据此控制 RS 锁存器，锁存器再同时驱动输出级和放电管。

触发和阈值同时越界时的优先关系应按具体器件真值表，不要凭 RS 抽象模型猜。

单稳态

稳态时输出低、放电管导通，电容近似放空。一个低触发脉冲使输出高、放电管关断，电容经 $R$ 向 $V_{CC}$ 充电：

$$v_C(t)=V_{CC}(1-e^{-t/RC}).$$

达到 $2/3V_{CC}$ 时复位，故

$$t_w=-RC\ln\left(1-\frac23\right) =RC\ln3\approx1.1RC.$$

触发脉冲应在定时结束前恢复，否则可能影响返回状态。

无稳态多谐振荡器

典型连接中，电容经 $R_A+R_B$ 从 $1/3V_{CC}$ 充到 $2/3V_{CC}$，经 $R_B$ 从 $2/3V_{CC}$ 放到 $1/3V_{CC}$：

$$t_H\approx0.693(R_A+R_B)C,$$ $$t_L\approx0.693R_BC,$$ $$T\approx0.693(R_A+2R_B)C.$$

标准连接中 $t_H>t_L$，占空比难低于 50%。若在充、放电路径加入二极管分离电阻，可独立调节。

施密特触发器

把 TRIG 和 THRESH 联在一起作为输入，就得到反相施密特触发器：输入低于 $1/3V_{CC}$ 输出高，输入高于 $2/3V_{CC}$ 输出低，中间保持。

控制端施加电压可改变阈值，用于压控振荡或调制，但控制端易受噪声影响，常按手册加旁路电容。

设计步骤

1. 判断需要整形、单脉冲还是周期振荡；
2. 根据脉宽或频率、占空比选择拓扑；
3. 由公式先选常见电容，再算电阻；
4. 检查电阻范围、输出负载和元件容差；
5. 画出电容电压与输出波形，标 $1/3,2/3V_{CC}$；
6. 实验中测实际阈值和周期，解释与理论的偏差。

常见错误

• 把 DISCH 当普通逻辑输出；
• 单稳态把电容放电终值和充电初值写反；
• 多谐公式漏掉充电路径中的 $R_B$；
• 占空比定义高低电平混乱；
• 忽略 reset 低有效；
• 用理想阈值算出精确值，却不考虑电阻、电容和比较器容差。