555模拟定时器的设计思路

555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。555定时器的电压范围宽，双极型555定时器为5~16 V，CMOS 555定时器为3~18 V。可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。555定时器还可以输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。

TTL单定时器型号的最后3位数为555，双定时器的为556；CMOS但定时器的最后4位数为7555，双定时器的为7556.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

555模拟定时器是一种用于实现定时功能的模拟电子电路，它可以根据输入信号的变化来控制输出信号的变化，从而实现定时功能。它的特点是结构简单、功能强大、可靠性高，可以用于实现各种定时功能，如定时器、计时器、计数器等。

555模拟定时器的设计思路是先确定定时器的工作模式，然后根据工作模式确定定时器的电路结构，最后根据电路结构设计定时器的电路。555模拟定时器的电路结构主要由三个部分组成：触发器、比较器和放大器。触发器用于检测定时器的输入信号，比较器用于比较定时器的输入信号和设定的时间，放大器用于放大定时器的输出信号。

一个555模拟定时器的设计思路，可以产生任意三角波/锯齿波，其波形和频率由电位器控制。

如果您能列出围绕 555 模拟定时器设计的所有振荡器的列表，那将令人难以置信。可变占空比、线性斜坡、三角形、锯齿波等填充了这个拥挤的电路聚宝盆。此处描述的拓扑探索了一些新的和有用的可能性，因此（希望）不会简单地增加迷恋。

图 1显示了新的振荡器，基于 CMOS 555 U1，在反馈环路中带有 RRIO（轨到轨输入-输出）运算放大器积分器 A2，生成具有可调频率（通过R1）的线性三角输出信号 （Tout），波形（通过R2）和振幅（通过R3）。这是它的工作原理。

图 1三角形/锯齿/等。振荡器。

A2 的积分器本质上是反相的，因此信号链中的某处需要互补信号反相以取消反转并允许 A2 为 U1 提供正反馈。这是 A1 的工作——尽管作为初级反相器的职责对于自重的运算放大器来说可能有点贬低。

A1 的轨到轨输出（–Pout = Vss 到 Vdd）和波形设置V R2（同样是 Vss 到 Vdd）之间的差异是 A2 集成的输入，产生线性斜坡

dV/dT = -（–Pout – V R2 ）/R1C2。这种关系使得振荡器频率与 R1 成反比，理论上随着 R1 接近全 CW = 零电阻而无限增加。

（ –Pout – V R2 ）微分关系使 Tout 波形可通过R2 调节。图 2显示了旋转 R2（从 0.05 到 0.95 CW）对 Tout 的影响。A2 的 RR 输入使它工作，即使 R2 运行任意接近 Vdd（完全 CW）或 Vss（完全 CCW）。

图 2三角输出 （Tout） 波形与 R2 的关系。

根据图 2，将 R2 设置为跨度中值 （0.5） 会产生对称的三角波形，而接近 0 或 1.0 的设置会产生锯齿波。脉冲输出 Pout 的占空比也跟随 R2，范围从 R2 接近零时接近 0%，R2 在中跨度时为 50%，R2 接近全 CW 时接近 100%，而反函数 –Pout 提供补充。

图 3显示了 R3、R4、R5 反馈环路如何控制 Tout 幅度，从接近零（R3 完全逆时针）到2Vdd/3（全顺时针）可变，后者是通常 555 Vdd/3 振荡跨度的两倍。这通过在复合信号输入到 U1 的Th（阈值）和Tr（触发）引脚之前将 Pout 和 –Pout 脉冲的可调比率与 A2 的斜坡相加来实现。该总和抵消了 A2 斜坡的开关点。Tout 保持以Vdd/2为中心对称。

图 3 Tout 振幅与 R3 的关系，0 = 完全逆时针，1 = 顺时针。

请注意，R3 对 Pout 或 –Pout 幅度没有影响，它们始终具有完整的 Vss 到 Vdd 偏移。

振荡频率受波形和振幅变化的影响，但波形和振幅与频率无关，且相互独立。因此简单的设置方法是先调整波形（R2）和幅度（R3），再设置频率（R1）。这将限度地减少重复交互“追尾”调整的需要。

为 C2 显示的 0.01？F 适用于 kHz 范围内的工作频率，但当然可以针对几乎任何范围进行更改，为较低频率增加 C2，为更高频率减小 C2。

所有输出都经过主动缓冲和低阻抗，使其对负载不敏感，并且很少需要额外的缓冲。

温度稳定性主要取决于电阻器和电容器的温度系数，因为 555 和 2372 在这方面非常出色。

总 Vdd 电流消耗将取决于 Vdd、工作频率和输出负载，但通常小于 3mA。该振荡器在低至 3V 的电源电压下工作的能力低于大多数其他基于 555 的线性斜坡发生器。