原标题：施密特触发器提供 555 定时器的替代方案

　　“我们需要一个电路，它可以在大约 30 秒的时间内产生几秒钟的 UV LED 光脉冲，”带有荧光元件的便携式售后产品制造商说。该装置将沐浴在紫外线中，在不使用时会重新产生荧光。接下来，他们向我展示了一个折角的 555 规格表，并建议我使用它。

　　我的思绪飘荡到我听到已故的模拟设计大师Bob Pease说的一句话：他最喜欢使用 555 的电路是一张白纸。有些人甚至将 555 视为玩具。

　　后来，我和另一个EE讨论了这个应用，他告诉我他使用555没有问题。对于这个应用，对精度没有要求，所以我开始设计。

　　设计规范要求低占空比，即开启时间除以总时间小于 50%。我想起了这篇 EDN Design Ideas 文章，它展示了如何设计具有低占空比的 555 电路：设计低占空比定时器电路。本文假设输出在短时间内“高”，低于 50%。然而，它的无源元件计算很复杂，而且它使用一个额外的二极管来缩短占空比。

　　用您独特的设计惊艳工程世界： 设计理念提交指南

　　使用 555 实现低占空比的另一种方法是从电源通过负载连接到输出引脚，而不是试图驱动负载。这种方法对于这种设计是可行的;因为目标是提供紫外光脉冲，所以电信号电平可以是任何电平。

　　对于我的非稳态设计，我使用了 1 微法 (µF) 的电容值和 10 兆欧的最大电阻(图 1)。这似乎在设备的设计能力范围内，因此可以合理预期所提议的设计应该可行。

　　该电路是在面包板上构建和测试的。它运行良好，客户很满意，但我的学术精神以及向 Bob Pease 致敬，希望提交使用施密特触发器的替代设计。

　　施密特触发器

　　我想起了另一个设计理念，它使用运算放大器和 RC 网络作为施密特触发器来创建有助于防止仪器过热的时间延迟。我感兴趣的应用程序需要一个非稳态设计，如图 2所示。

　　RC 网络(在负 ( – ) 端具有电容器电压)与运算放大器正 (+) 输入端的偏置项一起形成锯齿波形(图 3)。

　　时序可以通过自然对数计算。开关点 V bh和 V bl基于反馈电阻器 R10 以及运算放大器正 (+) 端子处的两个串联电阻 R1 和 R8。运算放大器输出将在 4.1V 的高电平和 0.7V 的低电平之间切换。V bh和 V bl分别计算为 3.0 和 1.66V。

　　图 电容器电压的锯齿波模式将施密特触发器变成具有低占空比的振荡器。

　　假设运算放大器输出高而负侧处于较低值。在这种情况下，电容器 C1 将通过 R15 和二极管 D10 向 4.1V 高值充电。小电流也将流过 R3。一旦电容达到V bh值，运放就会切换，电容通过R3放电到接近0.7V;二极管现在反向偏置。

　　充电部分，R = 165k(两个330k并联)，C = 15 µf;

　　对于放电部分，R = 2.2Meg

　　图 试验板上的施密特触发器按预期工作。

　　该电路也经过面包板测试和测试(图 4)。两种设计都提交给了小组，并且都运行良好。两者均使用 5V 电源，可通过 USB 连接器供电。有趣的是还注意到两种设计的相似之处：555 使用一个设置复位触发器和两个可能是施密特触发器的比较器。

　　那么，应该使用 555 还是施密特触发器?我提醒小组，仅仅在面包板上进行两种设计工作距离实现商业产品还有很长的路要走。另一个建议是，他们向专门从事商业产品开发的公司展示设计。

　　我进一步建议他们考虑组件的可靠性。他们的最终设计是将电路和电池电源安装在一个必须在各种环境中运行的便携式单元中。因此，实际选择应基于环境和可靠性规范。

　　Robert Heider是一位退休工程师，拥有超过 50 年的经验，专注于先进过程控制和过程开发的设计。