嘿，咱们今天不整那些书背得油光水滑的，直接扒开 555 定时器的“黑盒”，看看它到底是个啥。 那会儿学模电的时候，4 个电源脚务必得死死锁死，555 定时器就是个特例，它居然能“呼吸”。
这个“呼吸”，实际上就是它那个最核心的东西——那个内部的开关。 图里画得好办吧？就是一个三极管倒置接的。
一般我们习惯看 NPN 的开关，那个开关就是那个"Q1"。当它导通的时候，电阻 R2 就变成了一条整个的通路，电流能从 VCC 直冲出，流走。
这时候，电容 C 后面就是没电的，自然也就没电压了。开关断开，电压一涨，Q1 又导通……这实际上是典型的 RC 充放电嘛，但咱们换个角度看，就是 Q1 在中间跳来跳去，待会儿通待会儿断。 大量人好办犯一个错，认定只要 Q1 导通，电路就稳了。
实际上不然。Q1 导通赶明儿，它实际上是个“忙人”，它不仅负责把电导掉，还得负责在 Q2 那个“忙人”的位置工作。Q2 也得导通才能把电源脚给接好，Q2 导通又得 C 充放电，充放电完 Q2 又得关断……这就像两个人在跑同一趟接力赛，手里务必拿着接力棒，轮着跑。
要是 Q1 没跑，Q2 也跑不了；要是 Q2 没跑，Q1 更跑不了。
故此，这个电路要稳，得是“两两成对”的，Q1 和 Q2 得与此同时动，要么成对地动。 那如何让它们成对地动呢？靠一个东西——电压比较器。 类比一下，这个比较器就是裁判。裁判手里拿着那个“门槛线”，哪位高了哪位就得分。555 的脚分三组，分别是 5V、1/3 和 2/3 的电压点。电源脚接 5V，对应 Q1；1/3 接 Q2；2/3 接比较器。Q1 和 Q2 的基极、集电极、发射极，根本就套在那三组脚里。 当电源脚是 5V 时，富余的电压就把 2/3 脚拉高了。
这时候，1/3 脚是 0。1/3 和 2/3 这一路电压，肯定大于 0 但小于 0.5 倍 5V。裁判一看，这个电压够高，够让 Q2 导通。Q2 导通了，电源脚也就是 5V，Q1 也就跟着导通，电容充起来。 假设电容充了个饱，Q2 肯定又关掉了。
这时候，1/3 脚还是 0。但电容里的电压不一样了，它变成了 0.5V。裁判再看，0 和 0.5V，这俩小数点，裁判可能看不清。
这时候，2/3 脚是 0.66V。裁判一看，0.66 大于 0.5，这小于 1.66（出于 5V 的一半），裁判判定：Q1 导通！Q2 关断，电容启动放电。 就如此循环。Q1 导通、Q2 关断、电容放电，这个过程就是电平稳定的“呼吸”。关键点在于，这个呼吸的快慢，彻底看电容 C 和电阻 R 俩数字。电容越大，电荷跑出去越费劲，呼吸越慢；电阻越大，电流流走越慢，呼吸越慢。 举个具体的例子，假设咱们想让它呼吸得挺稳，像个老练的老钟。咱们设电容是 100 微法，电阻是 10 千欧。充放电的工夫常数就是 1 秒。
这意味着，电容里的电压变化率，平均下来大约是每秒每秒提升或下降 1 伏特。每秒提升 1 伏特，相当于每秒提升时钟的 1 个周期。
故此整个电路大约也就每秒转半圈，呼吸得平稳。 要是咱们把电容换成 10 微法，电阻改成 100 千欧。
那工夫常数就是 1000。
也就是说，电压变化率只有 0.001 伏特每秒，也就是每秒压升 0.01 个周期。呼吸慢得像蜗牛爬。 反过来，要是大电容小电阻，那就是呼吸得飞快。就像闹钟被按得忒紧，一秒转好几圈。
这时候电容里的电压变化极快，瞬间就超过比较器的阈值了，Q1 和 Q2 就得瞬间切换状态。 这里有个细节，555 还有一个脚叫触发脚，这个脚实际上是在给“裁判”报消息。它俩脚（触发脚和复位脚）之间有个电容。
要是触发脚电压波动超过 1/6 倍电源电压，Q1 和 Q2 就得一起瞬间切换。
这就像裁判突然喊“停”，刚刚还正常呼吸的，瞬间就得暂停。 那触发脚如何接呢？它得接在电容的分压点。
要是电容两端电压升到 2/3 电源电压，触发脚就 1，Q1、Q2 就 0，电容放电。
要是电容两端电压降到 1/3 电源电压，触发脚就 0，Q1、Q2 就 1，电容充电。
这个过程，也就是 555 标志性的“方波”输出。 实际上，555 这个“方波”是它最经典的应用。
比如做个蜂鸣器，就是让蜂鸣器“一响一停”要么“一长一短”。也有个باشa 电路，就是用来测电压的。 测电压的时候，定时器输出个方波。用一个限流电阻串进去，然后接一个电容。电容充完电之后，电压就恒定在那儿了，不再变化。
这时候，把电压加到比较器上，只要电压高于比较器的阈值，比较器就有输出。
这个比较器的输出，就是电压表上显示的读数。 你想，电容充到 1/3 的位置，比较器输出就是 0。电容充到 2/3 的位置，比较器输出就是 1。中间那个区域，电容电压是变化的，比较长。
这时候，比较器的输出就是跳动的方波。 反之，要是电容器两端电压稳定在 2/3，比较器输出就是 0。当电容放电，电压降到 1/3 时，比较器输出跳回 1。中间那段，电压是变化的，比较器输出就是跳动的方波。 故此，555 定时器就是个“电压稳定器”加上“脉冲形成器”。它的本质，就是把一个电压变化率给固定了，让电容充放电的速度变得恒定。
这个恒定，就是它名字的由来。 不过，再想想，这个 555 到底是个啥？它就是个精密的定时电路。它的“时”，就是通过电容电阻的工夫常数定死的。它是个标准时钟，能用来管住继电器、管住蜂鸣器，就连管住电机。它不是一个单一的功能块，而是一个通用的管住器。 它的工作原理就是靠内部那个开关的“关断”特性。当开关断开，电源脚就被切断了。
这时候，电容启动放电，电压慢慢掉下来。当电容电压降到某个阈值，开关又被“拉”通，电源脚又接上了，电容又启动充电，电压又慢慢上去。
这个“断”和“接”的交替，就是它的稳定过程。 有时候，我们可能会认定 555 就是一个方波形成器。但真正深入点看，它更像是一个电压比较器，配合一个 RC 网络，构成了一个闭环的反馈。
这个闭环，让电压的变化率被锁定。就是电压变化率锁定，让电容充放电的速度变快或变慢。 这实际上就是它的根本原理。
不管外部电路如何变，只要电容和电阻不动，555 内部的那个“呼吸”节奏就定在那儿。它就是个被“锁住”的时钟。 故此，别看它画得好办，水流得也好办。只是水流的速度，被那个“呼吸”给锁定了。
这就是 555 定时器的灵魂所在。
