一、项目设计原因

相信很多小伙伴都在模电和数电学习过程中了解但是没有完全了解555定时器。

在模拟电路书籍和数字电路书籍中都有讲解的原因是因为它具有模拟和数字两种应用的特性。

在模拟电路方面，555定时器可以用作计时器、频率发生器和脉冲宽度调节器等。它可以产生精确的时间延迟和周期性信号，因此在模拟电路设计中非常有用。模拟电路书籍会介绍555定时器的工作原理、应用电路和设计方法，帮助读者理解和应用它在模拟电路中的功能。

在数字电路方面，555定时器可以用作触发器和比较器。在数字电路中，触发器用于存储和传输数据，比较器用于比较两个信号的大小。数字电路书籍会介绍555定时器在数字电路中的应用，包括触发器和比较器的设计和使用。

但作为应用性综合性知识，相信老师只是一笔带过，我们没有充分的吸收这些知识。

• 多功能性：555定时器可以在不同的模式下工作，包括单稳态、双稳态和比较器模式。每种模式都有不同的工作原理和应用。理解每种模式的原理和功能需要一定的知识和经验。

• 内部电路：555定时器内部有多个功能模块，如比较器、触发器、放大器等。这些模块之间的相互作用和信号传递可能会增加理解的复杂性。

• 外部元件：555定时器的工作需要外部连接电阻、电容和其他元件。这些外部元件的数值和连接方式会影响定时器的工作特性，而理解它们之间的关系可能需要一定的电路分析和计算。

• 工作原理：555定时器的工作原理涉及到电压比较、电荷和放电过程等概念，这些概念可能对于初学者来说比较抽象和难以理解。

二、基本电路介绍

内部构成： ①、两个电压比较器 ②、一个与非门构成的可异步复位的RS触发器 ③、输出缓冲器G(提高带负载能力) ④、放电三极管T ⑤、三个5K分压电阻(提供基准电压)

基本功能：

• 电压比较器，输入阻抗大，输出阻抗小。实现电压比较的功能，当V+>V-时，比较器输出高电平 当V->V+时，比较器输出低电平。
• RS触发器 该触发器为一个带异步复位的RS触发器，由于是或非门，我们知道0与任何数都是0，那么将其拉低则输出端Q为1，Q'为0，Vo输出为1。一般使用时，除非特殊用途都将其拉高，让触发器工作在正常状态。其工作在正常状态时的功能表如下表所示：

• 输出缓冲器：一般输出缓冲器都是将输入阻抗做大，输出阻抗做小，以增强带负载能力，能够带大负载。
• 放电三极管T 外接电容时给电容放电的作用，放电斜率可以很陡，放电快。
• 三个5K分压电阻 给比较器提供基准电压，第一个正端电压默认为2/3*Vcc。第二个负端电压为1/3*Vcc

流程框图如下：这是链接

三、部分电路的原理

方波电路：

• 工作模式：将555定时器设置为单稳态模式（monostable mode），这种模式下，555定时器会在触发脉冲到来时产生一个固定宽度的方波脉冲。(在单稳态模式下，555定时器可以作为延时开关使用，通过调整电阻和电容的值来控制延时时间。而在双稳态模式下，555定时器可以作为按钮开关使用，通过两个按钮或一个按钮来控制输出状态的切换。)
• RC网络：通过连接一个电阻和一个电容组成的RC网络，可以控制555定时器的时间常数，从而决定输出方波的脉冲宽度。通过调整电阻和电容的数值，可以改变脉冲宽度和频率。较大的电阻和电容值会导致较长的脉冲宽度和较低的频率
• 触发脉冲：通过一个外部触发脉冲信号来触发555定时器的工作。触发脉冲可以是一个短暂的高电平信号。
• 充电过程：当触发脉冲到来时，555定时器的输出引脚会从低电平切换到高电平。同时，电容开始充电，电阻和电容组成的RC网络决定了充电的时间常数。
• 脉冲宽度：当电容充电时间达到设定的时间常数后，555定时器的输出引脚会从高电平切换到低电平，从而产生一个固定宽度的方波脉冲。
• 循环过程：通过不断触发555定时器的工作，可以产生连续的方波信号。每个触发脉冲都会触发一个新的方波脉冲。

施密特触发器:

一种具有两个稳态的电路，常用于脉冲波形的变换和整形。它能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。施密特触发器在数字电路中用于去抖动、频率分割、。它具有较高的稳定性和可靠性，能够提供稳定的矩形脉冲输出。

• 当输入电压低于电路的截止电压时，输出维持在一个恒定的高电平。
• 当输入电压上升到电路的导通电压时，输出跳变为低电平。
• 当输入电压下降到电路的截止电压以下时，输出跳变为高电平。

施密特触发器的构成可以使用555定时器实现。555定时器内部包含有两个比较器和一个RS触发器，可以构成施密特触发器。通过调整电路的阈值电压和触发电压，可以实现不同的触发电平和输出电平。

漏脉冲检测电路:

用于检测输入信号中是否存在漏脉冲。漏脉冲是指输入信号中的短暂脉冲，其宽度较窄，可能被其他信号掩盖或忽略。

• 输入信号通过一个电容C1和一个电阻R1被连接到555定时器的控制引脚（通常是引脚5，称为控制电压引脚）。
• 当输入信号的脉冲到来时，电容C1开始充电。
• 当电容C1充电到达555定时器的触发电压（通常是2/3 Vcc）时，555定时器的输出引脚（通常是引脚 3，称为输出引脚）会切换为低电平。
• 555定时器的输出引脚的低电平状态会被一个电容C2和一个电阻R2延时一段时间。
• 如果在这段延时时间内没有新的脉冲到来，555定时器的输出引脚会恢复为高电平。
• 如果在这段延时时间内有新的脉冲到来，电容C2会被新的脉冲重新充电，延时时间会被重新计算。
• 检测到的漏脉冲可以通过555定时器的输出引脚连接到其他电路进行处理。

这种漏脉冲检测电路的原理是利用555定时器的比较器和RS触发器的工作特性。当输入信号的脉冲到来时，555定时器的输出引脚会切换为低电平，并且通过电容C2和电阻R2实现延时。如果在延时期间没有新的脉冲到来，输出引脚会恢复为高电平，表示未检测到漏脉冲。如果在延时期间有新的脉冲到来，输出引脚会继续保持低电平，表示检测到漏脉冲。

四、芯片选型

4AHC1G86是一种单门异或门，它采用CMOS技术

有以下主要特点：

• 工作电压范围：2V至5.5V，适用于广泛的电源电压。
• 输入电压范围：-0.5V至VCC+0.5V，具有良好的输入电平兼容性。
• 输出驱动能力：输出电流高达±8mA，能够驱动较大的负载。
• 快速开关速度：具有快速的传输速度和短延迟时间。
• 低功耗：静态工作电流非常低，适用于低功耗应用。

EG393芯片高精度运算放大器，具有低功耗、高增益、高输入阻抗和宽输入电压范围等特点

• 工作电源电压范围：+4.5V至+5.5V。

• 电源电流：典型值为5.5mA。

• 输入偏置电流：典型值为5nA。

• 输入失调电流：典型值为5nA。

• 输入失调电压：典型值为1mV。

SN74LVC2G02：是一款双路双输入正或非门，可在1.65V至5.5V的VCC电压下运行，将硅晶片用作封装，适用于Ioff为了部分断电的应用。

主要特点：

• 支持5V VCC运行。
• 输入电压高达5.5V。
• 当电压为3.3V时，最大传输延迟tpd为4.9ns。
• 低功耗，最大静态电流ICC为10μA。
• 当电压为3.3V时，输出驱动能力为正负24mA。
• 在VCC为3.3V，温度为25°C时，输出接地反弹电压VOLP典型值小于0.8V。
• 在VCC为3.3V，温度为25°C时，输出高电平下冲电压VOHV典型值大于2V。
• 支持Ioff局部断电模式运行。
• 闩锁性能超过100mA，符合JESD 78 II类规范要求。
• ESD保护性能超过JESD 22规范要求，包括2000V人体放电模型和1000V充电器件模型。