555定时器双闪灯电路仿真与分析

上篇文章，我们介绍了《多谐振荡器双闪灯电路仿真与分析》，通过测试电路中关键点的电压和波形，帮助我们分析了多谐振荡器的工作原理，掌握了用示波器测试电路波形的方法，本文将采用电路仿真软件Multisim 11.0进行555定时器双闪灯电路的仿真与分析，重点掌握555定时器的内部结构及逻辑功能和555组成的多谐振荡器的工作原理，期望能对大家学习电工电子技术有举一反三的引导作用。

一、555定时器的逻辑功能

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路，使用灵活，逻辑功能强，内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,用其构成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度的影响很小,可以很方便的组成各种自己所需的电路。

1、555定时器的引脚图

    它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端TL，该脚电压小于1/3 VCC时有效。

3脚：输出端OUT。

4脚：直接清零端RST。当此端接低电平时，则时基电路不工作，此时不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端正常工作时应接高电平。

5脚：CO为控制电压端。若此脚外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该脚不用时，应将该脚串入一只0.01μF（103）瓷片电容接地，以防引入高频干扰。

6脚：高触发端TH，该脚电压大于2/3 VCC时有效。

7脚：放电端。该端与放电管T的集电极相连，用做定时器时电容的放电引脚。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 -16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3-18V，一般用5V。

2、555定时器的内部结构

它内部包括两个电压比较器，三个5K等值串联电阻，一个 RS 触发器(由G1和G2构成)，一个放电三极管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VR2(1/3 VCC) 和VR1(2/3 VCC)，如下图所示。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管T的状态。在电源与地之间加上电压，且当5脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为2/3VCC，C2反相输入端的电压为1/3VCC。若低触发输入端 TL的电压小于1/3 VCC，则比较器C2的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1，即输出高电平。如果高触发端TH的电压大于 2/3 VCC，同时 TR端的电压大于1/3 VCC，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出端OUT=0，即输出低电平。

综上所述，在8脚接电源VCC，1脚接地，5脚未外接电压的条件下，555时基电路的逻辑功能表如下：

二、基于555定时器设计的双闪灯电路原理图

本电路是一个典型的利用555设计的多谐振荡器，调节可变电阻RP1可以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。

当输出高电平的时候，LED1不亮，LED2亮；当输出低电平的时候，LED1亮，LED2不亮；3脚不停的输出高低电平的方波，其效果看起来就是双灯闪烁，而且闪烁的速度可调，如下图所示。

三、555定时器双闪灯电路仿真与分析

1、采用电路仿真软件Multisim 11.0，绘制好仿真电路图，为了能更好的分析电路工作原理，我们把电源设置为6V，仿真电路上放置了一个双通道的示波器，示波器用来测量点A、B点的波形，运行仿真电路后，可以看到两个发光二极管交替闪烁，如下图所示。

    2、通电瞬间，由于电容C1两端的电压不能跳变，所以A点电压为0V，即LM555的2脚、6脚电压为0V，根据555时基电路的逻辑功能可知，3脚输出高电平（6V电压），发光二极管LED1被熄灭，LED2被点亮，电路将维持这一暂态过程一定时间。

3、此时放电三极管T被截止，7脚内部断开，输出高阻状态，电容C1通过VCC、R1、RP1进行充电，直到A点电压上升到4V(2/3 VCC)，根据555时基电路的逻辑功能可知，3脚输出低电平（0V电压），发光二极管LED1被点亮，LED2被熄灭，电路将维持这一暂态过程一定时间。

4、此时放电三极管T被导通，7脚输出低电平（0V电压），电容C1通过RP1、555时基电路的7脚到地进行放电，直到A点电压下降到2V(1/3 VCC)，根据555时基电路的逻辑功能可知，3脚输出高电平（6V电压），发光二极管LED1被熄灭，LED2被点亮，电路将维持这一暂态过程一定时间。

电路将重复上面的充放电过程，示波器测试电路波形图如下：

       改变电位器RP1，可以修改双闪灯的频率，下图是我们将电位器RP1调在中间位置时测试的3脚输出的波形，如下图所示。