一、项目电路介绍

在FastBond2阶段1中已经介绍了555定时器的框图，如链接所示。

流程框图如下：这是链接

其内部构成包括：

 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)

二、项目功能介绍

• 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

三、电路原理图介绍

以下是原理图，上边是外围电路图，方波发生器，三角波，斯密特触发器，漏脉冲检测电路等，对应部分都有标记不再赘述，下边是555电路内部结构

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、主要元器件选用

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。

五、结果展示

下图为实物的连接和方波电路检测结果

六、遇到的问题及解决办法

在PCB设计中使用了错误的封装，并且手中的物料与设计不匹配，因此尝试寻找替代物料。在物料清单中查找到具有相似规格和功能的替代物料，因为三极管引脚比较少因此旋转角度解决了这个问题。

电路上电后不工作时，排查了存在多种原因：

• 检查电源：首先，确保电源供应正常。电源电压是否符合电路要求的。尝试使用其他电源代替梅林雀（没充电）进行测试，以排除电源问题。

• 检查连线和连接：检查电路板上的连线和连接是否正确。确保所有电路连接正确无误，没有松动的插线或连接器，因为第一次的时候把vcc和gnd接一起了。
• 检查电路中的元件，确保它们正确安装并没有损坏。检查元件的极性，确保它们正确连接。使用万用表或测试仪器检查元件的参数，如电阻、电容、电压等，以确定它们是否正常工作。查到对应问题后，断开前端电路的元器件，然后进行下一步排查

七、总结

以上便是我的555定时器的复合功能电路展示，纯硬件电路，调试过程中遇到各种问题，但还好顺利完成了项目，请大家多多指教。感谢硬禾学堂的FastBond2活动提供的平台，以后会多参加这种活动。