555时基电路是一种集模拟功能与逻辑功能于一身的中规模集成电路，有双极型和MOS型两种结构。其内部电路如下：

工作原理：

Ne555的原理图看上去复杂，但其实能简化为两个比较器、一个RS锁存器与一个非门缓冲。

比较器：当V+>V-，比较器输出高电平，否则输出低电平。其中比较器1是V+接555分压网络的节点1，所以V+=2/3VCC,是高电平触发（当V-电压变化到>2/3VCC,输出一个下降沿）；比较器2则是V-接分压节点2，也就是1/3VCC，所以是低电平触发（当V+变化到<1/3VCC时产生下降沿）。所以，555定时器正常工作时，每次电容充电到2/3VCC，都会产生一次R=0,S=1的状态；当电容放电到1/3VCC时，都会产生一个R=1,S=0的状态。而当vc介于2/3VCC和1/3VCC时，R=S=0，此时电路处于特殊的状态。我们先观察比较器电路结构的特点：

两个比较器虽在模拟功能上相似，但是实际上对不同的比较电压范围进行了特殊设计。比如比较器1，它的有一路差分输入固定为电压较高的2/3VCC，所以它的偏置电流镜是用的pnp镜，而输出镜则使用的是npn镜。而比较器2恰好相反，因为它的比较范围在1/3VCC附近。同时，这两个比较器使用的都是两级差分放大，因此有更大的输入阻抗和更高的灵敏度。

了解了比较器，我们再看RS锁存器工作原理。首先要了解锁存器的真值表：

当R*S=0时， RS锁存器具有以下逻辑：

而当R=S=1时，电路不稳定，在此不做讨论（本例中不会出现这种状态，除非是出现了元件连接问题）。结合上文对比较器的分析，当电路上电以后，只要从初始状态开始，电压经过2/3VCC~1/3VCC， Q一开始为0，放电管截止，电容经由VCC经过R1+R2给C1充电，所以时间常数为0.693*（R1+R2）*C1；当充电到2/3VCC时，产生S=1,R=0状态，使得Q=1，放电管导通，所以通过R2对地放电，时间常数为0.693*R2*C1。因此，整个周期就是0.693*(R1+2R2)*C1.放电到1/3VCC又触发R=1,S=0，使Q再次为零，进入循环。就产生了一个完整的工作周期。

最后，我们分析一下SR锁存器以及非门的模拟电路结构。

R=1,S=0时，21管截止，22管导通，所以23截止，24,25,26均导通，于是Q=0，拉低DIS，进行放电；当S=1,R=0则相反，22截止21导通，所以23导通，24，25，26截止，Q=1，放电管截止，电容开始充电。

PCB设计与调试

根据原理图对PCB进行布线和设计

进行元件焊接

结果调试

先结合外围电路产生方波：

之后进行定量计算：

外部电路取值R2=R1=10K（5%误差），C=68nf（10%误差），带入公式计算得周期应为1.414ms，占空比2:1。实际周期1.223ms，占空比接近2:1。

考虑元件以及系统本身误差，结果在合理范围内。

将R替换为1k的结果，可以看到占空比变大，周期变小，频率增大。产生方波的频率与占空比都可调